CN115521071B - 一种复合高温耐磨材料的干粒及陶瓷 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合高温耐磨材料的干粒及陶瓷，干粒由熔块、高温耐磨粒子组成，熔块和高温耐磨粒子的化学组成均包括SiO2、Al2O3、CaO、K2O、MgO、Na2O、ZnO，其余为杂质。本发明一些实例的耐磨粒子，始熔温度高于熔块的熔制温度。耐磨粒子在与熔块熔液高温熔合时，能保持混而不熔化，耐磨粒子均匀分散在熔块中。由于熔块的始熔温度较低，当将复合高温耐磨材料的干粒布施到瓷砖表面，烧成过程中，干粒能很好地熔平，进而得到抛光后平整度高、光泽度好、毛孔缺陷少、防污性能高且耐磨的釉面。由于耐磨粒子的特殊粒子效应，封存在熔块中的耐磨粒子能显著增强釉面的耐磨度。

Description

一种复合高温耐磨材料的干粒及陶瓷
技术领域
本发明属于陶瓷领域，具体涉及一种复合高温耐磨材料的干粒及陶瓷。
背景技术
陶瓷行业持续发展，釉料耐磨性仍是一大难题。地面瓷砖装饰材料对耐磨性能有很高的要求，长期使用应避免釉面出现磨花或划痕，以免影响美观和档次。而现有釉料的耐磨性能仍不能完全满足高耐磨的需求。现有的耐磨釉料配方中，熔块是主要原料之一。为了提高釉面光泽度，通常将透明熔块加入釉料中，而普通透明熔块常含大量钾、钠长石等原料导致釉料耐磨性能下降。为提高釉面耐磨性能，有专利将普通透明熔块与普通耐磨干粒混合加入釉料中，但制得的产品釉面光泽度差、釉面不平且乳浊，耐磨性能差。因此得到一种能够同时提高釉面透明度和耐磨性能的熔块，或许会为耐磨釉料的制备提供极大帮助。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的至少一个不足，提供一种复合高温耐磨材料的干粒及陶瓷。
本发明所采取的技术方案是：
本发明的第一个方面，提供：
一种复合高温耐磨材料的干粒，由熔块、高温耐磨粒子组成，所述熔块的化学组成为：SiO2 60～70%、Al2O3 0～5%、CaO 15～20%、K2O 1～4%、MgO 1～3%、Na2O 1～2%、ZnO 0～5%、其余为杂质；
所述高温耐磨粒子的化学组成为：SiO2 50～80%、Al2O3 4～7%、CaO 10～15%、K2O3～6%、MgO 4～6%、Na2O 1～2%、ZnO 0～5%，其余为杂质；
所述高温耐磨粒子的始熔温度高于所述熔块的始熔温度。
在一些干粒的实例中，所述高温耐磨粒子的始熔温度为1450～1600℃。
在一些干粒的实例中，所述高温耐磨粒子的制备方法包括：
根据所述高温耐磨粒子的组成，称取原料，细化过筛后烘干造粒，筛分至120～250目；
将所述原料干粒1000～1100℃烧结、保温，破碎得到高温耐磨粒子。
在一些干粒的实例中，熔块、高温耐磨粒子的质量比为（2～4）：（1～3）。
在一些干粒的实例中，所述熔块的原料质量组成为：钾钠长石20～35份、硅灰石35～50份、白云石5～15份、氧化锌5～15份、石灰石7～15份、其余为杂质。
在一些干粒的实例中，其制备方法包括：
根据所述熔块的化学组成，称取原料，粉碎并混匀；
将混匀的原料在搅拌条件下熔制，熔制温度为1450～1600℃，保温不低于2 h，得到熔块熔液；
趁热将所述高温耐磨粒子投入熔块熔液中并搅拌均匀，水淬破碎、筛分制得复合高温耐磨材料的干粒。
在一些干粒的实例中，所述搅拌的时间为5～7 min。
在一些干粒的实例中，所述高温耐磨粒子的粒度为 120～250目。
在一些干粒的实例中，所述高温耐磨粒子的粒度为 120～250目，所述高温耐磨粒子的始熔温度为1450～1600℃。
在一些干粒的实例中，所述干粒的粒度为60～200目。
在一些干粒的实例中，所述高温耐磨粒子的粒度为 120～250目，所述干粒的粒度为60～200目。
本发明的第二个方面，提供：
一种陶瓷，其釉层中添加有本发明第一个方面所述的干粒。
在一些陶瓷的实例中，其制备方法包括在坯上或者面釉上，通过干法或者湿法定位或者整面布施本发明第一个方面所述的干粒烧成，全抛、不抛、半抛、柔抛或哑抛。
在一些陶瓷的实例中，其制备方法包括先在坯体面釉上喷墨设计图案，再在上面通过干法或者湿法将本发明第一个方面所述的干粒混入或者数码布料布入全抛釉下、全抛釉中、干粒抛釉下、或干粒抛釉中，烧成，抛光。
在一些陶瓷的实例中，其制备方法包括采用湿法或干法方式，在渗面釉或渗坯体上，数码布施本发明第一个方面所述的干粒，烧成，全抛、不抛、半抛或哑抛。
在一些陶瓷的实例中，烧成的温度为1170～1230℃。
本发明的第三个方面，提供：
本发明第一个方面所述的干粒在制备耐磨陶瓷中的应用。
本发明的有益效果是：
本发明一些实例的干粒中，高温耐磨粒子的始熔温度高于熔块的熔制温度。高温耐磨粒子在与熔块熔液高温熔合时，能保持固态或半固态，不熔化，可以均匀分散在熔块中。由于熔块的始熔温度较低，当将复合高温耐磨材料的干粒布施到瓷砖表面，烧成过程中，干粒能很好地熔平，进而得到抛光后平整度高、光泽度好、毛孔缺陷少、防污性能高且耐磨的釉面。由于耐磨粒子的特殊粒子效应，封存在熔块中的耐磨粒子能显著增强釉面的耐磨度。
本发明一些实例的干粒，高温耐磨粒子和熔块的化学组成较为接近，二者具有良好的相容性，不易形成界面层，使得产品的釉层更为致密。
附图说明
图1～图5分别是实施例S1～S5的瓷砖照片。
图6～图14分别是对比例D1～D9的瓷砖照片。
具体实施方式
本发明的第一个方面，提供：
一种复合高温耐磨材料的干粒，由熔块、高温耐磨粒子组成，所述熔块的化学组成为：SiO2 60～70%、Al2O3 0～5%、CaO 15～20%、K2O 1～4%、MgO 1～3%、Na2O 1～2%、ZnO 0～5%、其余为杂质；
所述高温耐磨粒子的化学组成为：SiO2 50～80%、Al2O3 4～7%、CaO 10～15%、K2O3～6%、MgO 4～6%、Na2O 1～2%、ZnO 0～5%，其余为杂质；
所述高温耐磨粒子的始熔温度高于所述熔块的始熔温度。
在一些干粒的实例中，所述高温耐磨粒子的始熔温度为1450～1600℃。
在一些干粒的实例中，熔块、高温耐磨粒子的质量比为（2～4）：（1～3）。实验数据表明，这种比例下，可以兼顾耐磨性和良好的外观。
在一些干粒的实例中，所述熔块的原料质量组成为：钾钠长石20～35份、硅灰石35～50份、白云石5～15份、氧化锌5～15份、石灰石7～15份、其余为杂质。
在一些干粒的实例中，所述熔块的原料质量组成为：钾钠长石25～35份、硅灰石35～45份、白云石8～12份、氧化锌5～10份、石灰石7～12份、其余为杂质。
在一些干粒的实例中，其制备方法包括：
根据所述熔块的化学组成，称取原料，粉碎并混匀；
将混匀的原料在搅拌条件下熔制，熔制温度为1450～1600℃，保温不低于2 h，得到熔块熔液；
趁热将所述高温耐磨粒子投入熔块熔液中并搅拌均匀，水淬破碎、筛分制得复合高温耐磨材料的干粒。
在一些干粒的实例中，所述搅拌的时间为5～7 min。这样既可以保证高温耐磨粒子可以在不引入气泡的情况下充分混匀，又可以避免搅拌时间过长导致高温耐磨粒子熔融。
在一些干粒的实例中，所述高温耐磨粒子的粒度为 120～250目。实验数据表明，这一范围下的粒度，可以获得良好的耐磨性和良好的外观。
在一些干粒的实例中，所述高温耐磨粒子的粒度为 120～250目，所述高温耐磨粒子的始熔温度为1450～1600℃。
在一些干粒的实例中，所述高温耐磨粒子的制备方法包括：
根据所述高温耐磨粒子的组成，称取原料，细化过筛后烘干造粒，筛分至120～250目；
将所述原料干粒1000～1100℃烧结、保温，破碎得到高温耐磨粒子。
在一些干粒的实例中，所述干粒的粒度为60～200目。
在一些干粒的实例中，所述高温耐磨粒子的粒度为 120～250目，所述干粒的粒度为60～200目。
本发明的第二个方面，提供：
一种陶瓷，其釉层中添加有本发明第一个方面所述的干粒。
在一些陶瓷的实例中，其制备方法包括在坯上或者面釉上，通过干法或者湿法定位或者整面布施本发明第一个方面所述的干粒烧成，全抛、不抛、半抛、柔抛或哑抛。
在一些陶瓷的实例中，其制备方法包括先在坯体面釉上喷墨设计图案，再在上面通过干法或者湿法将本发明第一个方面所述的干粒混入或者数码布料布入全抛釉下、全抛釉中、干粒抛釉下、或干粒抛釉中，烧成，抛光。
在一些陶瓷的实例中，其制备方法包括采用湿法或干法方式，在渗面釉或渗坯体上，数码布施本发明第一个方面所述的干粒，烧成，全抛、不抛、半抛或哑抛。
在一些陶瓷的实例中，烧成的温度为1170～1230℃。
本发明的第三个方面，提供：
本发明第一个方面所述的干粒在制备耐磨陶瓷中的应用。
市面上一些普通耐磨釉料选择直接在全抛釉混入耐磨粒子提高釉料耐磨性能，在釉料布施环节易出现凹釉缺陷，粒子裸露在釉面，抛光后出现崩裂，耐磨度和防污性能随之下降。本发明在烧制复合高温耐磨材料干粒的过程中，熔块在高温条件下充分熔融成玻璃体并很好地包裹住高温耐磨粒子。当干粒混合悬浮剂或全抛釉布施在砖坯，经高温烧成后，熔块始熔点低，里面均匀分散的高温耐磨粒子随物料一起被熔平，釉面平整，抛光后不会出现崩裂现象，大大提高了釉面耐磨度。
此外，熔块与高温耐磨粒子的质量比、熔块与高温耐磨粒子混合搅拌时间以及高温耐磨粒子颗粒度对釉料耐磨性能、防污性能也有极大影响。若干粒中高温耐磨粒子含量过多、颗粒度较粗或熔块熔制搅拌时间过短，熔块熔融液不能将高温耐磨粒子全包裹，投入的高温耐磨粒子不能均匀分散，耐磨粒子堆积多的地方，抛光崩裂发生，导致釉面耐磨及防污差或整体釉面耐磨度不均衡。若干粒中高温耐磨粒子含量过少、颗粒度较细或熔块熔制搅拌时间过长，高温耐磨粒子边缘易被熔融液中侵蚀甚至融化，干粒中含有的高温耐磨粒子相对比例降低，导致耐磨效应减弱，釉面耐磨及防污性能下降。
在一些瓷砖的实施例中，其制备方法选自下列所述工艺中的一种：
a) 在坯上或者面釉上，通过干法或者湿法定位或者整面布施权利要求1所述的一种复合高温耐磨材料的干粒，烧成，全抛、不抛、半抛或者哑抛。
b) 全抛工艺：先在坯体面釉上喷墨设计图案，再在上面通过干法或者湿法将权利要求1所述的一种复合高温耐磨材料的干粒均匀混入或者数码布料布入全抛釉下、全抛釉中、干粒抛釉下、或干粒抛釉中，烧成，全抛。
c) 渗花工艺：采用湿法或干法方式，在渗面釉或渗坯体上，数码布施权利要求1所述的一种复合高温耐磨材料的干粒，烧成，全抛、不抛、半抛或哑抛。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明作进一步地详细描述，S代表实施例，D代表对比例。
以下实例中，干粒的制备方法如下：
配料混匀：按下述各实施例比例称取原料，并将原料混匀；
熔块熔液的制备：将混匀的原料倒入分体式带搅拌熔块炉高温熔制，熔制温度范围：1450℃～1600℃，保温2.5小时；
复合高温耐磨材料熔液的制备：按上述熔块、高温耐磨粒子两种材料质量比称取高温耐磨粒子，高温耐磨粒子化学组成为：SiO2 50%、Al2O3 4%、CaO 15%、K2O 6%、MgO 6%、Na2O 1%、ZnO 2%，将高温耐磨粒子分批投入熔块熔液中并且持续搅拌，搅拌速率60r/min，对应搅拌时间，高温耐磨粒子保持混而不熔的状态；
复合高温耐磨材料干粒的制备：完成S3）步骤后，立即将复合熔块熔液进行水淬，制得复合耐磨熔块，经破碎、筛分制得复合高温耐磨材料的干粒。
方便比较起见，各实例的瓷砖均采用全抛工艺制备。
各实施例中熔块的原料组成、熔块与高温耐磨粒子配比及搅拌时间：
各实施例中的高温耐磨粒子的颗粒度：
性能测试方法：
1、耐磨度测试
使用GB/T3810.7-2016《陶瓷砖试验方法第7部分：有釉砖表面耐磨性的测定》中的测试方法对制品釉面的耐磨性能进行测试，通过在釉面上放置研磨介质并旋转，对已磨损的试样与未磨损的试样的观察对比，以评价陶瓷砖耐磨性。
2、防污等级测定：
按照GB/T3810.7-2016中规定的方法对陶瓷进行测试。测试瓷砖耐污染性的污染剂包含膏状污染剂、可发生氧化反应的污染剂、能生成薄膜的污染剂、橄榄油等多种，按清洗的难易度将耐污染性分为1-5级，等级越高表示防污性越好。
实施例S1
工艺流程：坯体→底釉→喷墨设计→淋复合高温耐磨干粒→烧成→全抛。
耐磨性能测试：12000转4级；防污性能测试：5级。
实施例S2
工艺流程：坯体→底釉→喷墨设计→淋复合高温耐磨干粒→烧成→全抛。
耐磨性能测试：6000转4级；防污性能测试：5级。
实施例S3
工艺流程：坯体→底釉→喷墨设计→淋复合高温耐磨干粒→烧成→全抛。
耐磨性能测试：6000转4级；防污性能测试：5级。
实施例S4
工艺流程：坯体→底釉→喷墨设计→淋复合高温耐磨干粒→烧成→全抛。
耐磨性能测试：6000转4级；防污性能测试：5级。
实施例S5
工艺流程：坯体→底釉→喷墨设计→淋复合高温耐磨干粒→烧成→全抛。
耐磨性能测试：6000转4级；防污性能测试：5级。
对比例D1
与实施例S1的制备方法相同，区别于实施例S1中钾钠长石的含量超出范围。
工艺流程：坯体→底釉→喷墨设计→淋复合高温耐磨干粒→烧成→全抛。
耐磨性能测试：6000转4级；防污性能测试：5级
烧制得到的产品砖耐磨性能较差、防污性能较差。这是由于钾钠长石的含量超出范围，而钾钠长石会引入大量的K2O和Na2O，在熔块炉熔化将形成大量玻璃相，釉面不耐磨产生划痕导致防污性能差。
对比例D2
与实施例S1 的制备方法相同，区别于实施例S1的地方为熔块原料、高温耐磨粒子的配比为1：2，干粒粒子含量超出范围。
工艺流程：坯体→底釉→喷墨设计→淋复合高温耐磨干粒→烧成→全抛。
耐磨性能测试：6000转4级；防污性能测试：4级。
烧制得到的产品砖耐磨性能、防污性能较差。这是由于熔块过少高温耐磨粒子过多，熔块在窑炉烧成时熔化未将高温耐磨粒子完全覆盖，釉面不耐磨产生划痕导致防污性能差。
对比例D3
与实施例S1 的制备方法相同，区别于实施例S1的地方为熔块原料、高温耐磨粒子的配比为5：1，干粒熔块含量超出范围。
工艺流程：坯体→底釉→喷墨设计→淋复合高温耐磨干粒→烧成→全抛。
耐磨性能测试：1500转3级；防污性能测试：4级
烧制得到的产品砖耐磨性能、防污性能较差。这是由于加入的熔块过多高温耐磨粒子过少，熔块在窑炉烧成时熔化将高温耐磨粒子完全覆盖并形成大量玻璃相，釉面不耐磨产生划痕导致防污性能差。
对比例D4
与实施例S1 的制备方法相同，区别于实施例S1的地方为搅拌时间过短，为3 min。
工艺流程：坯体→底釉→喷墨设计→淋复合高温耐磨干粒→烧成→全抛。
耐磨性能测试：1500转3级；防污性能测试：3级
烧制得到的产品砖耐磨性能、防污性能较差。这是由于投料搅拌时间减少，投料频率增加，投入的高温耐磨粒子不能均匀分散，制得的复合高温耐磨材料的干粒含有的高温耐磨粒子不均耐磨性能有偏差。布施到砖坯上烧成得到的釉面凹凸不平，耐磨性能、防污性能随之下降。
对比例D5
与实施例S1 的制备方法相同，区别于实施例S1的地方为投料搅拌时间过长，达9min。
工艺流程：坯体→底釉→喷墨设计→淋复合高温耐磨干粒→烧成→全抛。
耐磨性能测试：1500转3级；防污性能测试：3级
烧制得到的产品砖耐磨性能、防污性能差。由于投料搅拌时间过长，颗粒度细的高温耐磨粒子在熔块熔液中融化部分，干粒中含有的高温耐磨粒子比例降低，导致釉面耐磨、防污性能下降。
对比例D6
与实施例S1 的制备方法相同，区别于实施例S1的地方为高温耐磨粒子目数为100目。
工艺流程：坯体→底釉→喷墨设计→淋复合高温耐磨干粒→烧成→全抛。
耐磨性能测试：2100转4级；防污性能测试：4级
烧制得到的产品砖耐磨性能、防污性能差。由于高温耐磨粒子目数过粗，熔块在窑炉烧成时熔化将高温耐磨粒子未完全覆盖，釉面不耐磨产生划痕导致防污性能差。
对比例D7
与实施例S1 的制备方法相同，区别于实施例S1的地方为高温耐磨粒子目数为300目。
工艺流程：坯体→底釉→喷墨设计→淋复合高温耐磨干粒→烧成→全抛。
耐磨性能测试：1500转3级；防污性能测试：4级。
烧制得到的产品砖耐磨性能、防污性能差。由于高温耐磨粒子目数过细，颗粒度细的高温耐磨粒子在熔块熔液中融化部分，干粒中含有的高温耐磨粒子比例降低，导致釉面耐磨、防污性能下降。
对比例D8
一种粒子混合全抛釉，区别于上述高温耐磨粒子应用工艺，将高温耐磨粒子与普通全抛釉按照1：1的配比混合，制备出一种干粒混合全抛釉。
工艺流程：坯体→底釉→喷墨设计→淋粒子混合全抛釉→烧成→抛光。
耐磨性能测试：1500转 3级；防污性能测试：3级
烧制得到的产品砖与对比实施例D9对比耐磨性能稍有提高，但粒子与全抛釉结合性差形成大量气孔，防污性能大大降低。
对比例D9
工艺流程：坯体→底釉→喷墨设计→淋普通全抛釉→烧成→抛光。
耐磨性能测试：750转 3级；防污性能测试：4级。
图1～图5分别是实施例S1～S5的瓷砖照片。图6～图14分别是对比例D1～D9的瓷砖照片。从照片中可以看出，本发明的瓷砖具有相对更好的外观。
以上是对本发明所作的进一步详细说明，不可视为对本发明的具体实施的局限。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的简单推演或替换，都在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种复合高温耐磨材料的干粒，所述干粒的粒度为60～200目，由熔块、高温耐磨粒子组成，其特征在于：熔块、高温耐磨粒子的质量比为（2～4）：（1～3），所述高温耐磨粒子的粒度为 120～250目；
所述熔块的化学组成为：SiO2 60～70%、Al2O3 0～5%、CaO 15～20%、K2O 1～4%、MgO 1～3%、Na2O 1～2%、ZnO 0～5%、其余为杂质；
所述高温耐磨粒子的化学组成为：SiO2 50～80%、Al2O3 4～7%、CaO 10～15%、K2O 3～6%、MgO 4～6%、Na2O 1～2%、ZnO 0～5%，其余为杂质；
所述高温耐磨粒子的始熔温度为1450～1600℃，高于所述熔块的始熔温度，所述干粒的制备方法包括：
根据所述熔块的化学组成，称取原料，粉碎并混匀；
将混匀的原料在搅拌条件下熔制，熔制温度为1450～1600℃，保温不低于2 h，得到熔块熔液；
趁热将所述高温耐磨粒子投入熔块熔液中并搅拌均匀，搅拌的时间为5～7 min，水淬破碎、筛分制得复合高温耐磨材料的干粒。
2.根据权利要求1所述的干粒，其特征在于：所述熔块的原料质量组成为：钾钠长石20～35份、硅灰石35～50份、白云石5～15份、氧化锌5～15份、石灰石7～15份、其余为杂质。
3.根据权利要求1所述的干粒，其特征在于：所述高温耐磨粒子的制备方法包括：
根据所述高温耐磨粒子的组成，称取原料，细化过筛后烘干造粒，筛分至120～250目；
将所述原料干粒1000～1100℃烧结、保温，破碎得到高温耐磨粒子。
4.一种陶瓷，其特征在于：其釉层中添加有权利要求1～3任一项所述的干粒。
5.根据权利要求4所述的陶瓷，其特征在于：其制备方法选自以下工艺中的一种：
在坯上或者面釉上，通过干法或者湿法定位或者整面布施权利要求1～3任一项所述的干粒，烧成，全抛、不抛、半抛、柔抛或哑抛；
全抛工艺：先在坯体面釉上喷墨设计图案，再在上面通过干法或者湿法将权利要求1～3任一项所述的干粒混入或者数码布料布入全抛釉下、全抛釉中、干粒抛釉下、或干粒抛釉中，烧成，抛光；
渗花工艺：采用湿法或干法方式，在渗面釉或渗坯体上，数码布施权利要求1～3任一项所述的干粒，烧成，全抛、不抛、半抛或哑抛。
6.根据权利要求5所述的陶瓷，其特征在于：烧成的温度为1170～1230℃。
7.权利要求1～3任一项所述的干粒在制备耐磨陶瓷中的应用。
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