專利名稱：工業(yè)紫砂制品材料及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合型工業(yè)產(chǎn)品紫砂制品的材料及制造方法，屬于硅酸鹽及紫砂 制品制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
紫砂是復(fù)合類硅酸鹽礦物的一種，紫砂泥共分為包括紫泥、綠泥及紅泥三種，統(tǒng)稱 紫砂泥，為粉質(zhì)巖泥，是粉砂泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，含鐵量較高，主要產(chǎn)地是中國江蘇宜興。
紫砂陶器所用主要原料是紫泥，行家形容紫泥是泥中有“骨”。這個“骨”就是紫泥 中的石英顆粒，也就是紫砂泥中的“砂”。它與粘土、云母、赤鐵礦共生一體。
紫泥是甲泥礦層的一個夾層，礦體呈薄層狀、透鏡狀，礦層厚度一般在幾十公分到 一公尺左右，穩(wěn)定性差，原料外觀顏色呈紫色、紫紅色，并帶有淺綠色斑點，燒后外觀顏色則 呈紫色、紫棕色、紫黑色。紫泥主要成份為水云母，并含有不等量的高嶺土、石英、云母屑及 鐵質(zhì)等。綜合分析，紫砂泥屬于粒土-石英云母系，頗類制瓷原料的特點，因此單種原料即 具有理想的可塑性，泥坯強度高，干燥收縮率小，為多種造型提供了良好的工藝條件。
在顯微鏡下可觀察到紫砂團粒之間，石英、粘土等單一礦物與團粒之間的鏈狀氣 孔，以及團粒內(nèi)部的微細(xì)氣孔。并且，紫砂有別于普通陶瓷的單晶結(jié)構(gòu)，紫砂是雙重氣孔結(jié) 構(gòu)。紫砂所具有的雙重氣孔結(jié)構(gòu)，是的紫砂制品具有極高的氣孔密度和一定的氣孔率。
目前的紫砂陶選泥、泥的制備、燒成等現(xiàn)有工藝，使得紫砂陶雖具有一定的機械強 度，但紫砂泥中的氧化鐵含量相當(dāng)高，根據(jù)二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化二鐵、氧化鐵三元 相理論，如果制品在氧化氣氛中燒成，則物相在1350°C以下不產(chǎn)生液相圖，不形成低共熔 物，由于紫砂泥中尚有氧化鉻、氧化鎂、氧化鉀、氧化鈉等成份，而且實際紫砂陶的燒成溫度 大多為1100 1180°C，在此溫度下，泥料中各礦物相的擴散速度不大，赤鐵礦不作為一種 相存在，整個坯件玻璃相較低，使制品的冷卻收縮率約為15%，且產(chǎn)品抗彎強度較低，對產(chǎn) 品的精密尺寸影響較大，無法作為工業(yè)精密零配件使用。如以還原氣氛燒成，則僅應(yīng)按二氧 化硅、三氧化二鋁、氧化鐵系相圖進行，在1100°C左右形成低熔共熔物而產(chǎn)生液相。三氧化 二鐵大量還原氧化鐵色泥由紫紅變紫黑，制品表面提前燒結(jié)還原過程中沉積的炭素和分解 的氣體無法逸出而發(fā)生鼓泡、積炭，造成廢品。
能夠在較低的適用溫度下燒制一種復(fù)合型工業(yè)產(chǎn)品紫砂制品，既要滿足紫砂制品 原有使用要求，又能滿足低收縮率、高抗彎強度以及氣孔密度和氣孔率要求是本發(fā)明所要 解決的技術(shù)問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種復(fù)合型工業(yè)紫砂制品材料及制造方法。
本發(fā)明的目的可以通過以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)。
本發(fā)明所述復(fù)合型工業(yè)紫砂制品，其特征在于由以下原料配制而成，各種原料以 重量百分比計為
紫砂泥(紫泥)50-80%；
粘土類礦物8-12%;
α -AL2O3 粉15 % —20 % ；
合成骨粉1-5%;
長石1.5-5%;
有機無機增塑劑1-5% ；
復(fù)合熔劑及礦物1-5%。
其中所述的粘土類礦物組成成分總量百分含量
SiO2 56-65 %, AL2O2 25-30 %, Fe2O3 0. 3-05 %, TiO2 0. 03-0. 05 %, CaOO. 06 0. 15%, MgO 0. 25-0. 33%, K2O 4. 2-5. 4%, Na2O 0. 3-0. 36%。
其中所述的有機無機增塑劑包括羧甲基纖維素鈉和無機改性粘上。
其中所述的復(fù)合熔劑及礦物包括鈉長石、鋰輝石、ZnO^BaCO30
本發(fā)明所述復(fù)合型工業(yè)紫砂制品材料的制造方法，其特征在于包括以下藝步驟
濕法水球研磨將所述的紫砂泥(紫泥)、粘土類礦物、α -AL2O3粉、合成骨粉、 長石、有機無機增塑劑、復(fù)合熔劑及礦物等原料攪拌混合，采用濕法水球研磨，研磨時間為 16-Μ小時，其各材料研磨細(xì)度要求足紫砂泥600目-1000目，粘土類礦物600目-1000 目，α-AL2O3粉500目1000目，合成骨粉400目-500目，有機無機增塑劑與復(fù)合熔劑及礦 物的平均粒度小于等于10 μ m。
混合成漿將研磨好的原料共混成漿，采用1. 8至2. 5萬高斯強度進行除鐵，榨泥， 粗練，陳腐，經(jīng)過濾水處理，成型自然干燥。
初次燒坯將烘干料坯在窯中經(jīng)過1100°C 1250°C燒制，恒溫9至11小時，后自然 冷卻，再將經(jīng)過初次燒坯的坯料粉碎為50至1000目顆粒，并將該顆粒通過真空煉泥機進行 捏煉成為熟泥料，最后再加入金屬模具成所需加工形狀，將成型后的坯料自然干燥。
第二次燒坯將自然干燥后的坯料，放入窯中經(jīng)過1380°至1450°，燒制時間4至 5小時，采用氧化氣氛。燒制成玻璃相目產(chǎn)生均勻的封閉微氣孔，并完全燒結(jié)的輕質(zhì)類紫砂 瓷制品。自然冷卻，出爐，脫模。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點和效果
(1)由于采用高硅質(zhì)和高鎂質(zhì)的粘土改變了原有紫砂泥中的富鐵的粘土-石 英-云母系成份，礦物中所含玻璃相較少的特點，使傳統(tǒng)的紫砂產(chǎn)品具備了類瓷的材料性 質(zhì)。
(2)采用獨特的二次高溫?zé)品?，特別是第二次燒坯，溫度超過1350°，已經(jīng)突破 紫砂傳統(tǒng)燒制溫度，也正是陶器的燒制溫度限額，在燒制條件方面，具備了生成類瓷產(chǎn)品的 性質(zhì)，坯料可以完全燒結(jié)。
(3)由于采用了有機無機增塑劑，提高了混合泥料的塑性，進一步提升了原有紫砂 泥可塑性，使得坯料可以更好的成型，便于精確加工所需的各種形狀樣件。
(4)由于加入了復(fù)合熔劑及礦化物，實現(xiàn)了坯體在燒制溫度范圍內(nèi)最低溫度成型， 在成類瓷的情況下，溫度僅在1380°至1450°。
(5)由于加入了 α-AL2O3粉、合成骨粉、長石，提升了成品材質(zhì)的強化水平和使用 效果，主晶相為α-AL2O3、極少殘余石英。產(chǎn)品抗折強度可達350mpa，熱穩(wěn)定性在200-20°C水中交換一次未裂，達到了瓷化的程度。
(6)經(jīng)過本發(fā)明制造方法的成型精加工工序，使制品形成一層致密的表皮層。由於 它的存在，擴大了制品的燒成范圍，不論是正常燒成溫度的上限或下限，表皮層都能燒結(jié)， 而制品內(nèi)壁仍能形成氣孔。因此，成型的精加工工藝，具有把泥料、成型、燒成三者有機地結(jié) 合在一起的作用，紫砂產(chǎn)品面光潔，仍保持了原有的紫砂陶制品有氣孔率而不滲漏，透氣不 透水等特點。
具體實施方式
與實施例說明
下面結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細(xì)描述
本發(fā)明的實施方式主要包括濕法水球研磨、混合成漿、初次燒坯、第二次燒坯等 步驟工藝。
本實施例說明所列舉具體案例所涉及的具體用材、工藝方法參數(shù)均不是對本發(fā)明 所述的工業(yè)紫砂制品材料及制造方法約束。
本發(fā)明所述復(fù)合型工業(yè)紫砂制品，其特征在于由以下原料配制而成，各種原料以 重量百分比計為
紫砂泥(紫泥)75% ；
粘土類礦物8%;
α-AL2O3 粉10% ；
合成骨粉2%;
長石2%;
有機無機增塑劑2%;
復(fù)合熔劑及礦物1%。
其中所述的粘土類礦物組成成分總量百分含量
SiO2 56-65 %, AL2O2 25-30 %, Fe2O3 0. 3-05 %, TiO2 0. 03 0. 05 %, CaOO. 06 0. 15%, MgO 0. 25-0. 33%, K2O 4. 2-5. 4%, Na2O 0. 3-0. 36%。
其中所述的有機無機增塑劑包括羧甲基纖維素鈉和無機改性粘土。
其中所述的復(fù)合熔劑及礦物包括鈉長石、鋰輝石、ZnO, BaCO30
本發(fā)明所述復(fù)合型工業(yè)紫砂制品材料的制造方法，其特征在于包括以下工藝步 驟
濕法水球研磨將所述的紫砂泥(紫泥)、粘土類礦物、α -AL2O3粉、合成骨粉、 長石、有機無機增塑劑、復(fù)合熔劑及礦物等原料攪拌混個，采用濕法水球研磨，研磨時間為 20小時，其各材料研磨細(xì)度要求足紫砂泥600目1000目，粘上類礦物600目-1000目， α-AL2O3粉500目-1000目目，合成骨粉400目-500目，有機無機增塑劑與復(fù)合熔劑及礦 物的平均粒度為8 μ m。
混合成漿將研磨好的原料共混成漿，采用2. 2萬高斯強度進行除鐵，榨泥，粗練， 陳腐，將配置好的混合漿液在濾水機濾水后制成正方體塊坯，成型自然干燥。
初次燒坯將烘干料坯在窯中經(jīng)過1100°C -1250°C燒制，恒溫10小時，后自然冷 卻，再將經(jīng)過初次燒坯的坯料粉碎為50至1000目顆粒，并將該顆粒通過真空煉泥機進行捏 煉成為熟泥料，最后在加入金屬模具成所需加工形狀，成型坯料外徑為長度為9CM，寬度與 厚度均為2CM，將成型后的坯料自然干燥。頁
第二次燒坯將自然干燥后的坯料，放入窯中經(jīng)過1380°，燒制時間4小時，采用 氧化氣氛。燒制成玻璃相且產(chǎn)生均勻的封閉微氣孔，并完全燒結(jié)的輕質(zhì)類紫砂瓷制品。自 然冷卻，出爐，脫模。
權(quán)利要求
1.工業(yè)紫砂制品材料及制造方法，其特征在于由以卜原料配制而成，各種原料以重量 百分比計為紫砂泥(紫泥)50-80% ； 粘土類礦物8-12% ； (a -AL2O3 粉15% -20% ； 合成骨粉1-5% ； 長石1. 5-5% ； 有機無機增塑劑1-5% ； 復(fù)合熔劑及礦物1-5%。
2.工業(yè)紫砂制品材料及制造方法，其特征在于包括以下工藝步驟濕法水球研瞻將所述的紫砂泥(紫泥)、粘土類礦物、α -AL2O3粉、合成骨粉、長石、有 機無機增塑劑、復(fù)合熔劑及礦物等原料攪拌混合，采用濕法水球研磨，研磨時間為16-Μ小 時，其各材料研磨細(xì)度要求是紫砂泥600目-1000目，粘土類礦物600目-1000目，Ci-AL2O3 粉500目-1000目，合成骨粉400目500目，有機無機增塑劑與復(fù)合熔劑及礦物的平均粒度 小于等于10 μ m?；旌铣蓾{將研磨好的原料共混成漿，采用1. 8至2. 5萬高斯強度進行除鐵，榨泥，粗 練，陳腐，經(jīng)過濾水處理，成型自然干燥。初次燒坯將烘干料坯在窯中經(jīng)過1100°C 1250°C燒制，恒溫9至11小時，后自然冷 卻，再將經(jīng)過初次燒壞的坯料粉碎為50至100目顆粒，并將該顆粒通過真空煉泥機進行捏 煉成為熟泥料，最后再加入金屬模具制成所需加工形狀，將成型后的坯料自然干燥。第二次燒坯將自然干燥后的坯料，放入窯中經(jīng)過1380°至1450°，燒制時間4至5小 時，采用氧化氣氛。燒制成玻璃相且產(chǎn)生均勻的封閉微氣孔，并完全燒結(jié)的輕質(zhì)類紫砂瓷制 品。自然冷卻，出爐，脫模。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工業(yè)紫砂制品材料及制造方法，其特征在于其中所述的 粘土類礦物組成成分總量百分含量Si02 56-65%, AL2O2 25-30%, Fe2O2 0. 3-05%, TiO2 0. 03-0. 05%, CaO 0. 06-0. 15%, MgO 0. 25-0. 33%, K2O 4. 2-5. 4%, Na2O 0.3-0.36%。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工業(yè)紫砂制品材料及制造方法，其特征在于其中所述的有 機無機增塑劑包括羧甲基纖維素鈉和無機改性粘土。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工業(yè)紫砂制品材料及制造方法，其特征在于其中所述的復(fù) 合熔劑及礦物包括鈉長石、鋰輝石、ZnO, BaCO30
全文摘要
本發(fā)明涉及一種復(fù)合型工業(yè)產(chǎn)品紫砂制品的材料及制造方法，即可以提高紫砂產(chǎn)品的抗彎強度，減少紫砂變形率的工業(yè)產(chǎn)品紫砂制品。包括以下成分紫砂泥(紫泥)50-80％；粘土類礦物8-12％；α-AL2O3粉15％-20％；合成骨粉1-5％；長石1.5-5％；有機無機增塑劑15％；復(fù)合熔劑及礦物1-5％。其制備主要工藝為濕法水球研磨、混合成漿、初次燒坯、第二次燒坯等步驟工藝。經(jīng)本發(fā)明制成的紫砂制品具有類瓷的特性，主晶相為α-AL2O3、極少殘余石英。產(chǎn)品抗折強度可達350MPa，熱穩(wěn)定性在20-200℃水中交換一次未裂，達到了瓷化的程度。
文檔編號C04B33/00GK102030513SQ20091019643
公開日2011年4月27日 申請日期2009年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月25日
發(fā)明者張建君 申請人:上海甲秀工業(yè)設(shè)計有限公司