CN1191210A

CN1191210A - 高铝质低温快速烧成强化瓷

Info

Publication number: CN1191210A
Application number: CN97107965A
Authority: CN
Inventors: 曾贤林; 王和平; 杨光辉; 何代荣; 聂文志; 申锦祥; 刘友玉; 万宗明; 申大明; 徐秉松
Original assignee: HONGJIANG PORCELAIN FACTORY HUNAN
Current assignee: HONGJIANG PORCELAIN FACTORY HUNAN
Priority date: 1997-02-20
Filing date: 1997-02-20
Publication date: 1998-08-26

Abstract

本发明公开了一种高铝质低温快速烧成强化瓷,热稳定性从180℃高温投入20℃水中一次热交换不裂。抗冲击强度达3.18J/cm²。主要含有45.00～50.8%Wt的SiO₂,38.66～41.60%Wt的Al₂O₃,及一定分子比的CaO、MgO、K₂O、Na₂O等碱土金属与碱金属。可在1210℃～1280℃温度下烧成,烧成周期在9小时以内。制品性能达到日用强化陶瓷标准,成本低,能耗低,工艺过程简单,易于大规模生产。

Description

高铝质低温快速烧成强化瓷

本发明涉及一种以工业Al₂O_a与天然高铝矿物为主要原料，低温快速烧成的强化瓷，属于高铝质强化日用陶瓷。

据有关介绍，在日用陶瓷生产中，以工业Al₂O₃为主要原料生产高铝强化瓷，其烧结温度在(1380-1410)℃范围内，烧成周期长达24小时，造成日用陶瓷生产能耗高，匣体破损多，窑炉使用寿命短等弊病，严重影响企业的经济效益。而随着物质生活水平的提高，人们对日用陶瓷制品的要求越来越高，不仅要美观实用，而且要满足机械化洗涤，高温蒸煮、消毒，冷冻、冷藏食品的需要，这就要求日用细瓷具有高强度、高热稳定性的性能。目前在日用陶瓷领域，高强度瓷基本有三种瓷质即纤维增强陶瓷，高铝质强化瓷，方石英质强化瓷，都是利用化工或合成材料。价格贵、成本高、烧结温度高、烧结周期长，与一般日用陶瓷行业工艺流程相比，工艺复杂，难以大规模生产。

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足之处，满足人们的深层次需求，提供一种利用天然高铝矿物为原料，采用低温煤烧氧化气氛的日用细瓷技术，生产工艺过程简单，原料成本低，比一般强化瓷低35％左右，烧成煤耗少，约为高温瓷的1/2，烧成周期短，在9小时以内，而具有高强度，高热稳定性的日用细瓷。

本发明的目的可以通过以下措施达到：

本发明的高铝质低温快烧强化瓷的瓷坯主要含有(45.00-50.80)％wt的SiO₂，(38.66～41.60)％wtAl₂O₃。不大于0.40％wt的Fe₂O₃，不大于0.30％wt的TiO₂，不大于0.80％wt的CaO，(1.00～1.30)％wt的MgO，(1.60～2.60)％wt的K₂O，(0.60～1.00)％wt的Na₂O组成，其中关键组成是SiO₂，Al₂O_a的摩尔值，其值为2～3∶1，以及CaO、MgO等碱土金属与K₂O、Na₂O等碱金属的分子比，其值为1∶1。

本发明的目的还可以通过以下措施来达到，该强化瓷由工业Al₂O₃与天然高铝矿物，粘土，长石，滑石等原料制成，其成份组成(％wt)为：工业Al₂O₃+天然铝矿物18～28，粘土40～60，长石5～10，低火粘土10～16，废瓷片5～12，滑石＜3.5％，其中所用Al₂O₃经(1350-1450)℃温度预烧保温3小时，并经细磨，其细度＜1μm颗粒达40％；所用天然高铝矿物铝钒土经(1400～1450)℃温度预烧，细度为300目；所用粘土须满足以下要求①粘土原料中尽可能少有粗颗粒游离石英，②粘土最好为强、中可塑性粘土；③所用粘土原料中Fe，Ti等着色金属氧化物总量≤0.5％，同时具有一定量K₂O，MgO，微量的CaO，Na₂O等；④所用低火粘土，尽可能品位高，又具有一定可塑性。

本发明采用工艺为一般日用细瓷生产工艺流程，一次烧成，包括制泥→成型→烧成→加工等工序，但为满足本发明的目的，采用以下措施，在制泥工序中采用湿法两次球磨，烧成工序时采用煤烧氧化焰，烧成温度(1210～1280)℃，烧成周期8～9小时以内。

现在进一步详细说明本发明。

在配方设计上，本发明针对高铝质强化瓷烧成温度高，周期长的缺点，采用复合熔剂方法，即将碱金属及碱土金属达到一个最佳配比值，即其分子比为1∶1，使其为降低温度具有显著作用。采用工业Al₂O₃与本地区铝钒土为原料，使瓷胎中主要晶相为刚玉，平均尺寸5～7μm呈柱状或嵌镶于富铝玻璃中，莫来石交织成网状晶状，尺寸8～12μm，多以团絮状存在富铝玻璃中，两者浑然于一体形成骨架相，偶见a-方石英、多见于腐蚀后试样空隙中，由此可见，除a-方石英外，晶粒间接触良好，说明在该温度(1210～1280)℃下，刚玉、莫来石相间周围液相发生扩散溶解、析晶等物化反应，提高了晶区域的弹性性能和垫垒，从而强化晶界，提高胎体机械强度。

本发明人发现，理想的助熔剂由复合熔剂提供，即包括用部分熔剂粘土代替长石类熔剂原料。

本发明人还发现，坯料中引入少量滑石，对提高制品的热稳定性有利，还能与其它熔剂原料组成一个复合熔剂，在尽可能少用熔剂原料对降低坯体的烧成温度效果非常显著，同时相对增多了可塑性粘土用量，这就对提高坯料可塑性，干燥温度，工艺性能有不同程度的改善，因此在配方中引入≤3.5％wt的滑石。

针对上述配方，本发明人采用一般日用陶瓷加工工艺流程，包括制泥、成型、烧成、加工等工序。每道工序具体流程为：

制泥工序包括；原料锻烧，选矿→配料，单一原料预磨→球磨→细度检测→粗筛→吸铁→细筛→榨泥→粗炼→陈腐→一次精炼→二次精炼。

成型工序包括：可塑成型→常模一次干燥→脱模二次干燥→揭坯上挑→擦坯→机轮内外上釉→成坯检查上挑。

烧成工序包括：装坯→推板→烧成→开瓷→磨脚→检验→入库。

加工工序包括：贴花→镶金→烤花→铅镉检验→花析→包装→厂析→入库→商析→出厂。

在此工艺中，球磨采用湿式两次球磨，烧成采用低温快速煤烧氧化焰，烧成温度为(1210～1280)℃，比一般技术所需温度低(100～150)℃，烧成周期9小时以内，比一般技术所需少15小时以上，大大地节约能耗。

本发明在高级日用细瓷领域开辟了一个崭新的途径，在低温快速煤烧氧化焰烧成条件下生产强化瓷，产品物理性能达到基至超过高温强化瓷性能指标。表现为：

1.抗折强度高，制品平均抗折强度121.56MPa。

2.热稳定性好，制品从180-20℃水中一次不开裂。

3.抗冲击度高，其值达3.18J/cm²。

4.烧成温度范围宽，可达50℃。

5.可采用低温快速煤烧氧化焰烧成，节能50％。

6.生产工艺简单，一次烧成，原料成本低，可降低35％，生产工艺易于控制，适于大规模生产。

制品的其他理化指标为：吸水率0.36％，烧成收缩9.82％，总烧成收缩12.7％，光泽度67.00，釉面硬度6482MPa。

本发明的实施例如下：1.坯料配方：(％wt)

原料组成：

工业Al₂O₃10 天然高铝矿物15 瓷片6 1^#粘土28

2^#粘土27.5 低火粘土7.5 滑石2 长石6

坯料化学组成：

SiO₂ Al₂O₃ Fe₂O₃ TiO₂ CaO MgO K₂O Na₂O IL

50.42 39.65 0.33 0.10 0.21 1.02 1.61 0.66 6.032.坯用原料化学组成。

名称：产地 SiO Al₂O₃ Fe₂O₃ TiO₂ CaO Mgo K₂O Na₂O IL1^#粘土湖南省48.83 37.20 0.30 0.08 0.29 0.42 1.00 0.38 13.302^#粘土湖南省74.57 17.73 0.28 0.09 / 0.20 / 0.30 7.25低火粘土湖南省 63.65 21.16 0.48 / 0.22 0.62 6.32 3.13 3.64长石湖南省65.95 18.27 0.14 / / / 11.59 3.62 0.13工业Al₂O₃＞98.8天然铝矿物湖南省22.22 73.82 0.60 0.41 0.31 0.89 / / 0.80滑石吉首65.77 / 0.33 / 0.24 32.75 / / 0.52瓷片本厂67.80 25.30 0.54 / 0.12 1.11 3.09 1.03 0.25

工艺流程：如前所述。

烧成气氛：氧化焰。

Claims

1.一种抗冲击强度高达3.18J/cm²的高铝质低温快速烧成强化瓷，其特征在于，瓷坯主要含有(45.00～50.8)％wt的SiO₂，(38.66～41.60)％wt的Al₂O₃，不大于0.40％wt的Fe₂O₃，不大于0.30％wt的TiO₂，不大于0.80％wt的CaO，(1.00～1.30)％wt的MgO，(1.60～2.60)％wt的K₂O，(0.60～1.00)％wt的Na₂O。

2.根据权利要求1所述的高铝质低温快速烧成强化瓷，由工业Al₂O₃与天然高铝矿物，粘土，长石，滑石等原料制成，原料各成分组成(wt％)为：工业A1₂O₃+天然高铝矿物18～28，粘土40～60，长石5～10，低火粘土10～16，废瓷片5～12，滑石＜3.5。其中：

a.所用Al₂O₃经(1350～1450)℃温度预烧保温3小时，并经细磨，其细度＜1μm颗粒达40％；

b.所用天然高铝矿物铝钒土经(1400～1450)℃温度预烧，细度为300目；

c.所用粘土须满足以下要求①粘土原料中尽可能少有粗颗粒游离石英；②粘土最好为强、中可塑性粘土；③所用粘土原料中Fe，Ti等着色金属氧化物总量≤0.5％，同时具有一定量K₂O、MgO，微量的CaO、Na₂O等；④所用低火粘土，尽可能品位高，又具有一定可塑性。

3.根据权利要求1，2所述的高铝质低温快速烧成强化瓷，其特征在于：瓷坯中关键组成是SiO₂，Al₂O₃两者的摩尔比，其值为2-3∶1，以及CaO、MgO等碱土金属与K₂O、Na₂O等碱金属的分子比，其值为1∶1。

4.根据权利要求1所述的高铝质低温快速烧成强化瓷，其烧制工艺为一般日用陶瓷所用工艺，包括制泥→成型→烧成→加工等工序。其特征在于：在制泥工序中采用湿法两次球磨，烧成工序时采用煤烧氧化焰，烧成温度1210-1280℃，烧成周期8～9小时。