專利名稱：高氧化鋁高強(qiáng)度日用瓷及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于陶瓷制品技術(shù)領(lǐng)域，是關(guān)于以氧化鋁和氧化硅為基料的高強(qiáng)度日用瓷及其制造方法。
陶瓷制品是一種脆性材料，主要表現(xiàn)是其抗沖擊強(qiáng)度較差，在現(xiàn)代餐廳、賓館里對餐具的洗滌都采用機(jī)械化，由于日用瓷抗沖擊性能差，經(jīng)不起廚房作業(yè)的碰撞烤打，導(dǎo)致餐具的破損和更換率高，因此人們急需提高日用瓷的機(jī)械強(qiáng)度特別是抗沖擊強(qiáng)度。目前機(jī)械強(qiáng)度較高的瓷是硬質(zhì)瓷，它的配方是以高嶺土-石英-長石三元系統(tǒng)為代表，該種瓷的抗折強(qiáng)度只有600-1000kg/cm2，抗沖擊強(qiáng)度只有1.8-2.2kgf-cm/cm2，該強(qiáng)度是適應(yīng)不了對餐具實(shí)行機(jī)械化洗滌的要求。
本發(fā)明的目的是要提供一種高強(qiáng)度的日用瓷及其制造方法，使該瓷的機(jī)械強(qiáng)度特別是抗折強(qiáng)度和抗沖擊強(qiáng)度適應(yīng)機(jī)械化洗滌的要求。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是提高日用瓷瓷坯中化學(xué)組成氧化鋁的含量(一般長石質(zhì)瓷如硬質(zhì)瓷Al2O3含量為19-26%)，成為高氧化鋁瓷，使之達(dá)到35-48%(重量比)，坯料配方采用鋁礬土、粘土、長石作為主要原料。由于這幾種原料都是含氧化鋁天然原料，有利于實(shí)現(xiàn)高氧化鋁配方，而且不會(huì)提高原料的成本。采用高氧化鋁，使瓷坯中生成較多的機(jī)械強(qiáng)度高的莫來石，剛玉晶體(都是含氧化鋁的晶體)，提高晶相量，減少機(jī)械強(qiáng)度差的玻璃相等非晶相量和游離石英量(石英晶體由于易發(fā)生晶相轉(zhuǎn)變，發(fā)生體積變化，在瓷坯中產(chǎn)生應(yīng)力，影響瓷坯的機(jī)械強(qiáng)度)，就能夠達(dá)到提高瓷的機(jī)械強(qiáng)度特別是抗折抗沖擊強(qiáng)度的目的。
本發(fā)明坯料配方范圍為鋁礬土10-40%、粘土40-60%、鉀長石20-35%(重量比)、化學(xué)成分范圍為SiO245-59%、Al2O335-48%、K2O+Na2O 4.0-6.0% CaO 0-1%、Fe2O3≤0.4%。
在坯料中由于Al203含量的提高，導(dǎo)致瓷的燒成溫度提高，為了降低燒成溫度，往瓷坯化學(xué)組成中引入0.1-0.2%氧化鋰(Li2O)成分，由礦物原料鋰長石或鋰輝石取代部分鉀長石，引入氧化鋁，鋰長石或鋰輝石的用量范圍為5-15%，為此，鉀長石的用量范圍減為15-30%，也可采用鉀長石與鋰長石的復(fù)合礦物原料(鉀鋰長石)，來代替單組份的鉀長石原料，其用量范圍仍為20-35%。另外還可向坯料配方中加入0-4%的煅燒滑石或白云石，引入少量的MgO化學(xué)成分，有助熔和改善制品的熱穩(wěn)定性以及有助于莫來石晶的生成，因此坯料配方可為(重量比)。
鋁礬土 10-40%粘石 40-60%
或鉀鋰長石 20-35%煅燒滑石0-4%(或白云石)與坯料配方相匹配的釉料配方范圍為(重量比)粘土 15-40%，鉀長石 30-50%，煅燒滑石 8-16%，石英砂 20-30%，與坯料相適應(yīng)，釉料中加入5-20%的鋰長石或鋰輝石，則釉料配方可為粘土 15-40%
或鉀鋰長石35-55%煅燒滑石 8-16%石英砂 20-30%相應(yīng)的化學(xué)成分組成范圍為SiO270-74%，Al2O315-16%，K2O+Na2O 3-6%，CaO 1-5%，MgO 3.5-4%，Li2O 0.2-0.5%(重量比)，由于釉料中Al2O3含量的顯著提高，釉面顯微硬度也大大提高，加上坯釉的熱膨脹基本一致，坯釉中間層的生成能使坯釉很好的結(jié)合，有利于抗沖擊強(qiáng)度的提高。
本發(fā)明生產(chǎn)方法，是按如下工藝流程原料加工、配料、球磨、抽漿、過篩、吸鐵、壓濾、陳腐、練泥、坯料成型、干燥、施釉、燒成、檢驗(yàn)包裝入庫等，本發(fā)明生產(chǎn)方法的特點(diǎn)在于(1)鋁礬土一般經(jīng)過1400℃溫度下煅燒，成為鋁礬土熟料，使用的粘土原料一部分經(jīng)過煅燒成為熟粘土、鋰輝石也經(jīng)過1400℃溫度下煅燒。經(jīng)過煅燒后的鋁礬土、粘土生成晶相為剛玉、莫來石的產(chǎn)物，再按配方制成坯料，這樣燒成后得到的瓷坯作為瓷質(zhì)骨架的晶相量得到提高，針狀莫來石與微粒晶狀體剛玉相互交織，使晶界面角相對減少，瓷質(zhì)內(nèi)剪切應(yīng)力隨之降低，同時(shí)降低了瓷坯的熱膨脹力，瓷質(zhì)強(qiáng)度就能得到顯著提高，(2)鉀長石、鋰長石(鋰輝石)細(xì)度要求過250-300目篩，釉用石英砂過200-250目篩，(3)經(jīng)過上述的原料加工后，按下面的比例范圍配制坯料和釉料
(4)球磨時(shí)間根據(jù)細(xì)度要求而定，坯料200目篩余率≤0.01%，釉料250目篩余率≤0.01%，球磨時(shí)，坯料中外加0.1%腐植酸鈉，釉料中外加0.2%腐植酸鈉，(5)陳腐時(shí)間15-30天、真空練泥次數(shù)≥4次，真空度720-740mmHg，增加練泥次數(shù)，能提高制品的抗折強(qiáng)度，(6)釉料在使用前，要過200目篩，高磁場吸鐵兩次，(7)施釉厚度保持0.2-0.4mm，(8)燒成溫度1320-1420℃，燒成氣氛。氧化焰或氧化一中性焰，高火保溫時(shí)間控制在30-45分鐘，(9)在瓷器裝飾上可以選擇釉上彩或色釉裝飾。
用本發(fā)明制造出來的高強(qiáng)度日用瓷，抗沖擊強(qiáng)度≥4.0kgf-cm/cm2，釉面硬度≥950kg/mm2，抗折強(qiáng)度≥1400kg/cm2，吸水率≤0.3%，熱穩(wěn)定性200-20℃(水)合格，不含鉛、鎘毒。
本發(fā)明最佳實(shí)施例坯料配方鋁礬土熟料 15%高可塑性高嶺土 15%淘洗粘土 26%鉀鋰長石 27%熟粘土 15%煅燒滑石 2%釉料配方鉀鋰長石 38%
石英砂 20%煅燒滑石 15%熟粘土 14%界牌高嶺土 13%原料成分表
注鉀鋰長石是由天然的鉀長石與鋰長石的復(fù)合礦，產(chǎn)地江西省宜春“四-四”鈮、鉭礦付產(chǎn)物。
淘洗粘土是生粘土過200目篩淘洗、除去石英顆粒、提高了Al2O3含量。
制泥工藝流程可塑成型泥料選料→配料→球磨→過振動(dòng)篩→抽漿→吸鐵→過振動(dòng)篩→攪拌→抽漿→壓濾→粗練→陳腐→真空練泥。
注漿料清水+水玻璃+阿拉伯樹膠↓可塑泥料→真空練泥→準(zhǔn)確稱量入攪漿池(攪拌24小時(shí))→過篩→泥漿池(備用)。
釉料干法配料→球磨→吸鐵→過篩→釉漿池(備用)。
球磨工藝參數(shù)①坯料球磨加工料∶球∶水＝1∶1.8∶0.9釉料球磨加工料∶球∶水＝1∶1.8∶0.4球石大、中、小比例20%、50%、30%②球磨時(shí)間坯料約25小時(shí)釉料約80小時(shí)(均以實(shí)際測得細(xì)度為準(zhǔn))③細(xì)度控制坯料200目篩余率≤0.01%釉料250目篩余率≤0.01%④泥料二次高磁場逆流式吸鐵、過二次200目振動(dòng)篩⑤釉料一次高磁場逆流式吸鐵一次過200目振動(dòng)篩坯料工藝性能
滾壓成型含水率 23.4%-25.5%可塑指數(shù) 5.3線收縮 干燥 2.1%燒 14.5%總 17%坯體干燥抗折強(qiáng)度25kgf/cm2成型除魚盤、中更等用壓力注漿法外，其余盤、碟、杯、碗均用滾壓成型，對盤碟產(chǎn)品的口沿非顯見面加一圈厚邊，并圓滑過渡到正常器壁厚度，這樣既可增加抵抗碰撞的能力，又不增厚器壁面影響美觀。
干燥處理將成型后的濕坯放入干燥設(shè)備中加熱干燥。
施釉將配制好的釉料施于干燥后的坯體上，釉料厚度0.3mm。
釉燒燒成溫度1380℃，燒成氣氛氧化一中性焰，高火保溫時(shí)間40分鐘。
檢驗(yàn)入庫當(dāng)制品需要裝飾時(shí)，在釉燒后進(jìn)行釉上彩裝飾或色釉裝飾，然后彩燒，彩燒溫度700-750℃。
本發(fā)明采用天然礦物原料生產(chǎn)高強(qiáng)度瓷，生產(chǎn)成本低，并可采用普通長石瓷的生產(chǎn)工藝流程及工業(yè)設(shè)施設(shè)備，燒成溫度適合我國現(xiàn)有窯爐燒成基本制度，容易推廣使用，提高日用瓷的機(jī)械強(qiáng)度。
權(quán)利要求
1.一種高氧化鋁高強(qiáng)度瓷，其特征在于瓷坯化學(xué)成分組成中，氧化鋁(Al2O3)含量為35-48%(重量比)，坯料原料配方采用鋁礬土、長石粘土作為主要原料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高氧化鋁高強(qiáng)度瓷，其特征在于坯料原料配方范圍為鋁礬土10-40%、粘土40-60%、鉀長石20-35%(重量比)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高氧化鋁高強(qiáng)度瓷，其特征在于瓷坯化學(xué)組成中含有0.1-0.2%(重量比)的氧化鋰(Li2O)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高氧化鋁高強(qiáng)度瓷，其特征在于氧化鋰由礦物原料鋰長石(或鉀長石與鋰長石的復(fù)合礦)或鋰輝石引入，鋰長石或鋰輝石的用量占坯料原料配方中的5-15%，相應(yīng)地減少鉀長石的用量，即坯料原料配方范圍為(重量比)鋁礬土 10-40%粘土 40-60%
或鉀鋰長石 20-35%
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高氧化鋁高強(qiáng)度瓷，其特征在于坯料原料配方中有0-4%的煅燒滑石。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高氧化鋁高強(qiáng)度瓷，其特征在于與坯體相匹配的釉的原料配方范圍為粘土 15-40%
煅燒滑石 8-16%石英砂 20-30%相應(yīng)的化學(xué)成分范圍為SiO270-74%，Al2O315-16%，K2O+Na2O 3-6%，CaO 1-5%，MgO 3.5-4%，Li2O 0.2-0.5%(重量比)。
7.一種高氧化鋁高強(qiáng)度瓷的制造方法，包括原料加工、配料球磨、抽漿、過篩、吸鐵、壓濾、練泥、坯體成型、坯體干燥、施釉、燒成、檢驗(yàn)包裝等，本發(fā)明的特征在于(1)原料選用鋁礬土、鉀長石、鋰長石(或鋰輝石)、粘土、石英砂等，鋁礬土一般經(jīng)過煅燒，成為鋁礬土熟料，粘土原料一部分經(jīng)過煅燒成為熟粘土，鋰輝石也經(jīng)過煅燒;(2)鉀長石、鋰長石(或鋰輝石)細(xì)度要求過250-300目篩、釉用石英砂過200-250目篩;(3)配料壞料(重量%)
總用量10-40
總用量 30-60
或鉀鋰長石20-35(或鋰輝石)煅燒滑石(或白云石) 0-4釉料(重量%)
總用量15-40
或鉀鋰長石35-55(或鋰輝石)煅燒滑石 8-16(或白云石)石英砂 20-30(4)球磨時(shí)間根據(jù)細(xì)度要求而定，坯料200目篩余率≤0.01%，釉料250目篩余率≤0.01%;(5)陳腐時(shí)間15-30天，真空練泥次數(shù)≥4次，真空度720-740mmHg;(6)釉料在使用前，要過200目篩，高磁場吸鐵兩次;(7)施釉厚度保持0.2-0.4mm;(8)燒成溫度1320-1420℃，燒成氣氛;氧化焰或氧化-中性焰，高火保溫時(shí)間控制在30-45分鐘。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高氧化鋁高強(qiáng)度瓷的制造方法，其特征在于原料球磨時(shí)，壞料中外加0.1%的腐植酸鈉，釉料中外加0.2%腐值酸鈉。
9.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的高氧化鋁高強(qiáng)度瓷的制造方法，其特征在于瓷器裝飾上采用釉上彩或色釉裝飾。
全文摘要
本發(fā)明屬于陶瓷制品技術(shù)領(lǐng)域，是關(guān)于一種高強(qiáng)度日用瓷及其制造方法。該瓷的氧化鋁含量為35-48％(重量比)，坯料原料采用鋁礬土、粘土、長石作為主要原料，并加入0.1-0.2％的氧化鋰(Li
文檔編號(hào)C04B35/18GK1049839SQ8910575
公開日1991年3月13日 申請日期1989年8月26日 優(yōu)先權(quán)日1989年8月26日
發(fā)明者胡湧波 申請人:胡湧波