CN114436626B - 一种高透低变形高温日用瓷坯体及其产品的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高透低变形高温日用瓷坯体,按照质量份数原料组成为:伴生钠长石高岭土50~65、石英4~18、锆英砂0~18、钾长石10~20、煅烧铝矾土3~8;所述伴生钠长石高岭土含Na2O3.3~5.5wt%。此外,还公开了一种高透低变形高温日用瓷的制备方法。本发明以伴生钠长石高岭土为主要原料,通过优化配方设计、结合低温慢烧‑高温快烧,无需额外加入低温熔块、低温强助熔剂,即可提高坯体的透光度,同时也有效防止了坯体的形变。
Description
技术领域
本发明涉及日用陶瓷技术领域,尤其涉及一种高透低变形高温日用瓷坯体及其产品的制备方法。
背景技术
随着人民生活水平的日益提高,人们开始追求日用陶瓷的高档化,对日用瓷不仅要求实用性,还要具有一定的观赏性,其中具有高透光度特征的日用瓷广受市场欢迎。日用瓷的透光性主要取决于玻璃相含量,玻璃相含量越高,则坯体透光性越高,但是过多的玻璃相容易造成坯体软塌产生形变。
为了获得高透光度特征的日用瓷,现有技术大多采用外加低温熔块、低温强助熔剂或多元熔剂等方法提高玻璃相含量,但是无论上述何种方法,由于制备过程中是采用机械混合的方式混合,熔块或熔剂在坯体中分布不均匀,在烧成过程中会迅速产生大量连续玻璃相,从而导致坯体变形。
为了在保证产品透光性的前提下提升坯体的抗变形性,现有技术采用高模量增强剂的方法缓解形变,通过引入大量(>10%)超细氧化铝部分熔于玻璃相中提高粘度,以改善坯体的抗变形性。然而,大量超细氧化铝的引入将造成光线在坯体中的散射,不利于坯体透光性,并且会提高坯体的烧结温度。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种高透低变形高温日用瓷坯体,以伴生钠长石高岭土为主要原料,通过优化配方设计、结合低温慢烧-高温快烧,在提高坯体的透光度的同时,有效降低形变程度。本发明的另一目的在于提供一种高透低变形高温日用瓷的制备方法。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现:
本发明提供的一种高透低变形高温日用瓷坯体,按照质量份数原料组成为:伴生钠长石高岭土50~65、石英4~18、锆英砂0~18、钾长石10~20、煅烧铝矾土 3~8;所述伴生钠长石高岭土含Na2O 3.3~5.5wt%;所述各原料组成经球磨混合、成型、干燥后得到的生坯,从室温经6~9h升至玻璃相转化温度1050~1150℃,保温3~5h,随后从玻璃相转化温度经1~3h升至烧成温度1250~1310℃,保温0.5~ 1h后,自然冷却至室温,即得到高透低变形高温日用瓷坯体。
上述方案中,本发明所述伴生钠长石高岭土的化学组成为SiO250~55wt%、Al2O331~34wt%、TiO20.02~0.1wt%、Fe2O30.1~0.35wt%、MgO 0.05~0.19wt%、 CaO0.1~0.25wt%、Na2O 3.3~5.5wt%、K2O 0.45~0.58wt%、IL 9.11~10.83wt%。其矿相组成为高岭石45~62wt%、石英5~15wt%、三水铝石4~10wt%、钠长石15~ 33wt%、白云母3~10wt%、非晶相3~8wt%。所述坯体透光度>54%、塑性形变指数为2.5~3.2×10-6mm-1。
本发明的另一目的通过以下技术方案予以实现:
本发明提供的一种高透低变形高温日用瓷的制备方法,包括以下步骤:
(1)按照所述坯体原料组成称取配料后,加入球磨机中湿法球磨10~15h,至浆料粒度D50达到5~24μm后,放浆过筛,进行注浆成型、脱模、修坯、烘干,得到所述生坯;
(2)在所述生坯表面施釉,得到带釉生坯;将所述带釉生坯体于窑炉中烧成,烧成制度为:室温经6~9h升至玻璃相转化温度1050~1150℃,保温3~5h,随后从玻璃相转化温度经1~3h升至烧成温度1250~1310℃,保温0.5~1h后,自然冷却至室温,即制得高透低变形高温日用瓷。
进一步地,本发明日用瓷制备方法所述施釉采用的釉料,按照质量份数其组成为石英15~30、钠长石25~30、钾长石0~5、伴生钠长石高岭土(同坯体所用)6~ 10、玻璃粉0~4、废瓷粉0~4、熔块粉10~18、方解石5~12、滑石5~10、氧化锌4~8。
上述方案中,本发明日用瓷制备方法所述熔块粉的化学组成为SiO250~ 64wt%、Al2O310~19wt%、TiO20.02~0.05wt%、Fe2O30.05~0.35wt%、MgO 2.20~ 5.1wt%、CaO11.5~13.2wt%、Na2O 0.55~1.85wt%、K2O 1.55~4.82wt%、Li2O 0~ 0.45wt%、B2O31.21~6.52wt%。
进一步地,本发明日用瓷制备方法所述施釉采取将生坯浸入釉浆的方式进行,其中釉浆的制备如下:所述釉料各组成混合后,按照质量比料∶球∶水=1∶1.5~ 2.5∶0.3~1,球磨混合20~26h,放浆过筛后,得到粒度D50为8.5~20μm的釉浆。
进一步地,本发明所述的高透低变形高温日用瓷,透光度>51%、塑性形变指数为2.5~3.2×10-6mm-1。
本发明具有以下有益效果:
(1)本发明所选择的高岭土中含有的伴生钠长石,在坯体中的分布均匀程度远高于额外引入的熔剂组分,使烧结过程中可以在高岭石的层间结构中形成均匀的玻璃相,因此不需要额外引入含B2O3的低温熔块或Li2O、Y2O3等强熔剂,即可形成高透光玻璃相。
(2)本发明通过低温慢烧-高温快烧的烧成制度进一步控制玻璃相的产生。由于所选择的高岭土含有伴生钠长石,因此在玻璃相转化温度(1050~1150℃)下保温,让坯体中均匀且离散地缓慢生成一定玻璃相,有助于提高坯体的烧结致密度;随后快速升温至烧成温度,使离散玻璃相在很短的时间内形成连续玻璃相,完成坯体致密化过程。由于后续烧成时间非常短,即使在瞬间形成大量的玻璃相,但坯体还来不及发生形变就已经完成烧结过程并开始降温,从而有效地防止了坯体的形变。
(3)即使后续烧成期间形成大量的玻璃相,但相应的坯体发生高温蠕变的时间短,因此仅需要添加少量煅烧铝矾土作为缓冲剂,便能够有效地阻止坯体的高温形变。
附图说明
下面将结合实施例和附图对本发明作进一步的详细描述:
图1是本发明实施例坯体塑性形变指数测试装置示意图。
具体实施方式
实施例一:
1、本实施例一种高透低变形高温日用瓷坯体,按照质量份数其原料组成为:伴生钠长石高岭土57、石英13、锆英砂5、钾长石13、煅烧铝矾土5。
其中,伴生钠长石高岭土的矿相组成为:高岭石49wt%、石英6wt%、三水铝石10wt%、钠长石25wt%、白云母7wt%、非晶相3wt%,其化学组成为:SiO252wt%、Al2O333wt%、TiO20.06wt%、Fe2O30.23wt%、MgO 0.14wt%、CaO 0.22wt%、Na2O 3.35wt%、K2O 0.48wt%、IL 10.52%。
按照上述坯体原料组成分别称取配料,加入球磨机中球磨,按照质量比料∶氧化铝球∶水=1∶2∶0.6,球磨13h,至浆料粒度D50达到13.68μm后,放浆过筛,进行注浆成型、脱模、修坯、烘干,获得生坯;将生坯置于窑炉中烧成,烧成制度为:室温经6h升至玻璃相转化温度1110℃,保温3h,随后从1110℃经1h升至烧成温度1290℃,保温0.5h后,自然冷却至室温,所得到的坯体其性能指标见表1。
2、本实施例一种高透低变形高温日用瓷的制备方法,其步骤如下:
(1)将上述生坯浸入釉浆以在表面进行施釉,而得到带釉生坯;
所用釉料按照质量份数其组成为石英18、钠长石25、钾长石5、伴生钠长石高岭土(同坯体所用)6、玻璃粉1、废瓷粉3、熔块粉13、方解石8、滑石5、氧化锌5;釉浆的制备如下:将上述釉料各组成称取配料,加入球磨机中球磨,按照质量比料∶氧化铝球∶水=1∶2∶0.8,球磨混合20h,放浆过筛后,得到粒度D50为 10.35μm的釉浆;
(2)将上述带釉生坯进行烧成,烧成制度同上述坯体的烧制,即制得高透低变形高温日用瓷,其性能指标见表1。
实施例二:
1、本实施例一种高透低变形高温日用瓷坯体,按照质量份数其原料组成为:伴生钠长石高岭土63、石英4、锆英砂16、钾长石10、煅烧铝矾土8。
其中,伴生钠长石高岭土的矿相组成为:高岭石56wt%、石英5wt%、三水铝石4wt%、钠长石28wt%、白云母4wt%、非晶相3wt%,其化学组成为:SiO253wt%、Al2O332wt%、TiO20.07wt%、Fe2O30.16wt%、MgO 0.1wt%、CaO 0.25wt%、Na2O 3.9wt%、K2O 0.48wt%、IL 10.04%。
按照上述坯体原料组成称取配料后,加入球磨机中球磨,按照质量比料∶氧化铝球∶水=1∶1.5∶0.5,球磨15h,至浆料粒度D50达到20.73μm后,放浆过筛,进行注浆成型、脱模、修坯、烘干,获得生坯;将生坯置于窑炉中烧成,烧成制度为:室温经8.5h升至玻璃相转化温度1150℃,保温2.5h,随后从1150℃经1.5h升至烧成温度1310℃,保温0.7h后,自然冷却至室温,所得到的坯体其性能指标见表 1。
2、本实施例一种高透低变形高温日用瓷的制备方法,其步骤如下:
(1)将上述生坯浸入釉浆以在表面进行施釉,而得到带釉生坯;
所用釉料按照质量份数其组成为石英28、钠长石30、伴生钠长石高岭土(同坯体所用)8、熔块粉18、方解石5、滑石6、氧化锌5;釉浆的制备如下:将上述釉料各组成称取配料,加入球磨机中球磨,按照质量比料∶氧化铝球∶水=1∶1.9∶ 0.7,球磨混合22h,放浆过筛后,得到粒度D50为11.82μm的釉浆;
(2)将上述带釉生坯进行烧成,烧成制度同上述坯体的烧制,即制得高透低变形高温日用瓷,其性能指标见表1。
实施例三:
1、本实施例一种高透低变形高温日用瓷坯体,按照质量份数其原料组成为:伴生钠长石高岭土65、石英18、钾长石15、煅烧铝矾土4。
其中,伴生钠长石高岭土的矿物组成为:高岭石54wt%、石英10wt%、三水铝石4wt%、钠长石26wt%、白云母3wt%、非晶相3wt%,其化学组成为:SiO251wt%、Al2O333wt%、TiO20.1wt%、Fe2O30.35wt%、MgO 0.19wt%、CaO 0.16wt%、Na2O 5.2wt%、K2O 0.58wt%、IL 9.42%。
按照上述坯体原料组成称取配料后,加入球磨机中球磨,按照质量比料∶氧化铝球∶水=1∶2.5∶0.75,球磨12h,至浆料粒度D50达到7.92μm后,放浆过筛,进行注浆成型、脱模、修坯、烘干,获得生坯;将生坯置于窑炉中烧成,烧成制度为:室温经9h升至玻璃相转化温度1070℃,保温4.5h,随后从1070℃经2h升至烧成温度1250℃,保温1h后,自然冷却至室温,所得到的坯体其性能指标见表1。
2、本实施例一种高透低变形高温日用瓷的制备方法,其步骤如下:
(1)将上述生坯浸入釉浆以在表面进行施釉,而得到带釉生坯;
所用釉料按照质量份数其组成为石英21、钠长石28、伴生钠长石高岭土(同坯体所用)10、玻璃粉2、熔块粉10、方解石10、滑石10、氧化锌6;釉浆的制备如下:将上述釉料各组成称取配料,加入球磨机中球磨,按照质量比料∶氧化铝球∶水=1∶2.4∶0.9,球磨混合26h,放浆过筛后,得到粒度D50为9.91μm的釉浆;
(2)将上述带釉生坯进行烧成,烧成制度同上述坯体的烧制,即制得高透低变形高温日用瓷,其性能指标见表1。
本发明各实施例釉料所用熔块粉的化学组成为:SiO251.67wt%、Al2O318.25wt%、TiO20.02wt%、Fe2O30.05wt%、MgO 4.85wt%、CaO 12.82wt%、Na2O 1.47wt%、K2O 4.79wt%、Li2O 0.45wt%、B2O35.63wt%。
本发明各实施例日用瓷坯体及其产品的性能测试如下:
1、透光度的测试采用GB/T 3296-2021。
2、坯体塑性形变指数的测试方法如下:
制取80×24×5mm条样,两端架起,固定间距65mm,放入电窑试烧。同等条件下测试试样的弯曲弧的高度,计算日用瓷坯体样品的形变量,即公式中PDI数值,测试装置如图1所示。
其中:PDI—塑性形变指数(mm-1)
b—样品的厚度(mm)
S—样品烧成后的变形量(mm)
L—样品支点的距离(mm)
测试结果如表1所示。
表1本发明各实施例日用瓷坯体及其产品的测试结果
Claims (7)
1.一种高透低变形高温日用瓷坯体,其特征在于按照质量份数原料组成为:伴生钠长石高岭土50~65、石英4~18、锆英砂0~18、钾长石10~20、煅烧铝矾土3~8;所述伴生钠长石高岭土其化学组成为SiO2 50~55wt%、Al2O3 31~34wt%、TiO2 0.02~0.1wt%、Fe2O30.1~0.35wt%、MgO 0.05~0.19wt%、CaO 0.1~0.25wt%、Na2O 3.3~5.5wt%、K2O 0.45~0.58wt%、IL 9.11~10.83wt%,其矿相组成为高岭石45~62wt%、石英5~15wt%、三水铝石4~10wt%、钠长石15~33wt%、白云母3~10wt%、非晶相3~8wt%;所述各原料组成经球磨混合、成型、干燥后得到的生坯,从室温经6~9h升至玻璃相转化温度1050~1150℃,保温3~5h,随后从玻璃相转化温度经1~3h升至烧成温度1250~1310℃,保温0.5~1h后,自然冷却至室温,得到高透低变形高温日用瓷坯体。
2.根据权利要求1所述的高透低变形高温日用瓷坯体,其特征在于:所述坯体透光度>54%、塑性形变指数为2.5~3.2×10-6mm-1。
3.一种高透低变形高温日用瓷的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
(1) 按照权利要求1或2所述原料组成称取配料后,加入球磨机中湿法球磨10~15h,至浆料粒度D50达到5~24μm后,放浆过筛,进行注浆成型、脱模、修坯、烘干,得到生坯;
(2) 在生坯表面施釉,得到带釉生坯;将所述带釉生坯置于窑炉中烧成,烧成制度为:室温经6~9h升至玻璃相转化温度1050~1150℃,保温3~5h,随后从玻璃相转化温度经1~3h升至烧成温度1250~1310℃,保温0.5~1h后,自然冷却至室温,得到高透低变形高温日用瓷。
4.根据权利要求3所述的高透低变形高温日用瓷的制备方法,其特征在于:所述施釉采用的釉料,按照质量份数其组成为石英15~30、钠长石25~30、钾长石0~5、伴生钠长石高岭土6~10、玻璃粉0~4、废瓷粉0~4、熔块粉10~18、方解石5~12、滑石5~10、氧化锌4~8。
5.根据权利要求4所述的高透低变形高温日用瓷的制备方法,其特征在于:所述熔块粉的化学组成为SiO2 50~64wt%、Al2O3 10~19wt%、TiO2 0.02~0.05wt%、Fe2O3 0.05~0.35wt%、MgO 2.20~5.1wt%、CaO 11.5~13.2wt%、Na2O 0.55~1.85wt%、K2O 1.55~4.82wt%、Li2O 0~0.45wt%、B2O3 1.21~6.52wt%。
6.根据权利要求4所述的高透低变形高温日用瓷的制备方法,其特征在于:所述施釉采取将生坯浸入釉浆的方式进行,其中釉浆的制备如下:所述釉料各组成混合后,按照质量比料∶球∶水=1∶1.5~2.5∶0.3~1,球磨混合20~26h,放浆过筛后,得到粒度D50为8.5~20μm的釉浆。
7.根据权利要求3所述的高透低变形高温日用瓷的制备方法,其特征在于:所述日用瓷透光度>51%、塑性形变指数为2.5~3.2×10-6mm-1。
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