專利名稱：低溫燒成的高級日用細瓷及生產工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種低溫燒成的高級日用細瓷，屬于日用陶瓷新材質及生產方法。
眾所周知，陶瓷工業(yè)是國民經(jīng)濟中的耗能大戶，其燃料費用占生產成本的比例很高，據(jù)統(tǒng)計，國外原來為7-15%，近十幾年來猛增到25-30%，而我國目前燃料成本都在30%以上。目前，國內外高級日用細瓷的燒成溫度均在1230-1450℃之間，據(jù)測算1300℃左右燒成的產品，燒成溫度每降低100℃，可節(jié)約燃料20-30%，且窯爐和窯具材料的使用壽命也大為延長，綜合生產成本將會大大降低。近十幾年來，能源的過度消耗，已造成全球性的能源危機，而能源消耗決定了一個行業(yè)在未來產業(yè)結構中的生存。因此，如何研制一種既低溫燒成、節(jié)約能源而又性能優(yōu)越的新材質，是目前日用陶瓷界矚目的課題。
到目前為止，無論是以鉀長石為主體熔劑的傳統(tǒng)日用細瓷，還是以鈉長石為主體熔劑的鈉長石質瓷，燒成溫度均較高，如《中國專利》1988年10月26日公開的，申請?zhí)枮?8105656，申請日88年1月16日，申請人湖南省陶瓷研究所，發(fā)明名稱為鈉長石質瓷，燒成溫度為1190-1320℃，而且產品易高溫變形，工業(yè)化生產難以嚴格控制，產品僅能達到日用細瓷器“GB3532-83”標準。
本發(fā)明的目的，在于克服上述現(xiàn)有技術存在的問題，提供一種在不大于1200℃的溫度下低溫燒成的高級日用細瓷新材質，既降低了能耗和生產成本，又滿足了高級日用細瓷內在性能和外觀質量的要求。
本發(fā)明的目的是采用如下方式來實現(xiàn)主要礦物組成包括高嶺土、結合粘土、長石和石英等礦物，本發(fā)明的特征在于該瓷坯的主體熔劑是由鉀長石和鈉長石或富含鉀長石、鈉長石的礦物組成的混合熔劑，在坯料化學組成中，K2O的含量為1.0-3.0%wt，Na2O的含量為0.9-2.49%wt。
本發(fā)明的目的還可采用如下方式來實現(xiàn)坯料的化學組成(%wt)為SiO264-72% Al2O319-24% Fe2O3≤0.3%TiO2≤0.25% CaO0.5-1.5% MgO1.0-1.6%K2O1.0-3.0 Na2O0.9-2.49%上述各組分的總量為100%，其中關鍵組成為K2O、Na2O、SiO2、Al2O3。
坯料化學組成的最佳范圍(%wt)為SiO268-71 Al2O321-23Fe2O3＜0.2 TiO2＜0.2CaO0.8-1.0MgO1.0-1.3K2O1.8-2.4 Na2O1.2-2.0上述各組分的總量為100%。
與上述坯體相匹配的釉料的化學組成(%wt)為SiO248-60% Al2O39-12%TiO20.5-2.0% CaO4.0-7.0%MgO1.0-2.0% K2O0.5-2.0%Na2O1.0-4.0% ZnO4.0-7.0%PbO7.0-14.0% B2O34.0-12.0%CaF22.0-6.0%
上述各組分的總量為100%，其中關鍵組成為SiO2、Al2O3、PbO、B2O3、CaF2。
與坯體相匹配的釉料是一種熔塊釉，熔塊的化學組成(%wt)為SiO247-50 Al2O37.0-9.0TiO2＜2.0 CaO5.0-7.0MgO1.2-2.2 K2O0.6-2.0Na2O2.0-3.2 ZnO5.0-7.5PbO11-17 B2O37.0-10上述各組成的總量為100%。
本發(fā)明的低溫燒成的高級日用細瓷的生產工藝中，其燒成為二次燒成工藝，坯體在1140-1200℃素燒，釉燒為1050-1120℃，素燒溫度不大于1200℃。
本發(fā)明坯料中采用鉀長石、鈉長石的示性礦物組成(%wt)為高嶺土40－50石英20－30鉀長石7－20鈉長石5－20 鈣鎂礦化劑儲量1－5，其中突出特征是鉀長石，鈉長石的用量。
坯料中以瓷石代鈉長石的示性礦物組成(%wt)為1、高嶺土40-50鉀長石3-6瓷石40-50礦化劑1-22、高嶺土42-50鉀長石5-8瓷石38-50
礦化劑2-43、高嶺土40-50鉀長石10-20瓷石30-40礦化劑2-5傳統(tǒng)日用陶瓷均采用鉀長石作主體熔劑，鉀長石高溫下雖然熔融范圍較寬，但其初熔溫度較高，約1150℃以上才開始初熔，而鈉長石初熔溫度較低，對石英晶體的溶解能力較強，但其高溫熔體粘度隨溫度下降劇烈。本發(fā)明利用了上述兩種熔劑的優(yōu)點，尋找到鉀、鈉長石用量的一個合理的配比范圍，通過添加適量鈣鎂礦化劑，既大大降低了坯體的成瓷溫度，又拓寬了坯體的燒結范圍，提高了坯體的均化程度，解決了坯體變形度和透光度之間的矛盾。根據(jù)該坯料組成的特點，研制了低膨脹的熔塊釉，提高了產品的機械強度和熱穩(wěn)定性。由于采用二次燒成工藝，產品具有高的明度，高的透光度，高的規(guī)整度和高的釉面質量，具備了陶瓷界公認的高級日用細瓷的性能。
本發(fā)明的坯釉料制備工藝如下1、坯料制備工藝原料→配料→濕式球磨→過篩、除鐵陳腐－注漿成型→干燥→修坯→素→壓濾－陳腐－練泥－滾壓成型燒→拋光→施釉→釉燒→彩烤→成品檢驗→包裝→入庫坯體適合低溫階段快燒，高溫階段穩(wěn)燒的燒成方法。
2、釉料制備工藝
懸浮劑↓原料→配料→高溫熔制→水淬→球磨→混磨↓除鐵過篩↓施釉素燒溫度1140-1200℃釉燒溫度1050-1120℃燒成氣氛氫化焰、還原焰均可。
本發(fā)明開辟了一個新材質，產品理化性能達到了GB4003-83標準，測試儀器及測試結果如下測定儀器和方法1、用西德(馬爾金公司)壓縮式塑性測定儀測定泥料塑性。
2、用北京產WFX-1型原子吸收分光光度計測定鉛鎘滲出量。
3、用蘇聯(lián)產
MT-3硬度儀測定釉面硬度。
4、用日本產GM26D型光澤度儀測定釉面光澤度。
5、用西德(內茨)抗折測定儀測定抗折強度。
測定結果1、泥料塑性0.65。
2、總收縮15.5% 吸水率0.09% 體積密度2.42g/cm33、抗折強度160MPa4、釉面硬度5.4×103MPa 釉面光澤度105%
5、鉛溶出量0.2mg/l鎘溶出量06、熱穩(wěn)定性由220℃投20℃水一次熱交換不炸裂。
與現(xiàn)有國內外高級日用細瓷相比，具有以下優(yōu)點1、燒成溫度低。1140-1200℃，燒成周期短，窯爐和窯具材料使用壽命大大延長，節(jié)能效果顯著，與目前生產的高級日用細瓷1250-1350℃相比，綜合節(jié)能50%以上，為生產低溫高級日用細瓷奠定了可靠的工藝技術基礎。
2、機械強度高。該材質雖然低溫燒成，但具有十分理想的顯微結構，機械強度高達160MPa。
3、外觀質量好。突出特點是瓷質細膩柔和，釉面光滑，透光度好，光澤度高，釉面硬度高，規(guī)整度高。
4、產品鉛鎘熔出量低。
5、坯料工藝性能好。適于制作各類器型的產品，其燒成范圍較寬，范圍為40℃，成品率較高，成品率達95%以上。適于工業(yè)化生產，易于推廣。
6、釉料熱膨脹系數(shù)低。為5-5.6×10-6。
本發(fā)明的實施例如下表其中表1坯料配方表2坯料化學組成表3釉料配方表4釉料化學組成表5坯釉用原料化學組成
1、坯料實施例
2、釉料實施例
工藝流程同前述;
工藝控制坯料粒度＝小于10μma占70-90%;
釉料粒度＝小于10μm85%左右;
燒成氣氛氧化焰或還原焰。
權利要求
1.一種低溫燒成的高級日用細瓷，包括高嶺土、結合粘土、長石和石英等礦物，本發(fā)明的特征在于該瓷坯的主體熔劑是由鉀長石和鈉長石或富含鉀長石、鈉長石的礦物組成的混合熔劑，在坯料化學組成中，K2O的含量為1.0-3.0%wt，Na2O的含量為0.9-2.49%wt。
2.根據(jù)權利要求1所述的低溫燒成的高級日用細瓷，其特征在于坯料的化學組成(%wt)為SiO264-72% Al2O319-24% Fe2O3≤0.3%TiO2≤0.25% CaO0.5-1.5% MgO1.0-1.6%K2O1.0-3.0 Na2O0.9-2.49%上述各組分的總量為100%，其中關鍵組成為K2O、Na2O、SiO2、Al2O3。
3.根據(jù)權利要求1所述的低溫燒成的高級日用細瓷，其特征在于坯料的化學組成的最佳范圍(%wt)為SiO268-71 Al2O321-23Fe2O3≤0.2 TiO2≤0.2CaO0.8-1.0 MgO1.0-1.3K2O1.8-2.4 Na2O1.2-2.0上述各組分的總量為100%。
4.根據(jù)權利要求1所述的低溫燒成的高級日用細瓷，其特征在于與坯體相匹配的釉料的化學組成(%wt)為SiO248-60% Al2O39-12%TiO20.5-2.0% CaO4.0-7.0%MgO1.0-2.0% K2O0.5-2.0%Na2O1.0-4.0% ZnO4.0-7.0%PbO7.0-14.0% B2O34.0-12.0%CaF22.0-6.0%上述各組成的總量為100%，其中關鍵組成為SiO2、Al2O3、PbO、B2O3、CaF2。
5.根據(jù)權利要求4所述的低溫燒成的高級日用細瓷，其特征在于與坯體相匹配的釉料是一種熔塊釉，熔塊的化學組成(%wt)為SiO247-50 Al2O37.0-9.0TiO21.0-2.0 CaO5.0-7.0MgO1.2-2.2 K2O0.6-2.0Na2O2.0-3.2 ZnO5.0-7.5PbO11-17 B2O37.0-10.0CaF22.5-6.5上述各組成的總量為100%。
6.一種低溫燒成的高級日用細瓷的生產工藝，其特征在于坯體在1140-1200℃素燒，1050-1120℃釉燒的二次燒成工藝，素燒溫度不大于1200℃。
全文摘要
一種低溫燒成的高級日用細瓷，以鉀長石和鈉長石混合熔劑為主要熔劑，坯體的燒成溫度為1140—1200℃，燒成周期短，節(jié)能效果顯著，產品具有瓷質細膩、色澤柔和、器型規(guī)整、釉面光滑、機械強度高、半透明度和熱穩(wěn)定性好等特點，是一種節(jié)能型易推廣的新材質。
文檔編號C04B33/34GK1086798SQ9210678
公開日1994年5月18日 申請日期1992年11月10日 優(yōu)先權日1992年11月10日
發(fā)明者吳金環(huán), 郭景洲, 任允鵬, 宋國芳, 周慶茂 申請人:山東省硅酸鹽研究設計院