CN102531397B - 适合全电熔化的乳白玻璃陶瓷及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供乳白色的玻璃陶瓷材料及其制备工艺，含有下述各组分：SiO267-74%,Na2O8.0-12%,K2O0.3-2.5%,Al2O36-9%,B2O33-5%,CaO0.3-2%,ZnO0.3-2%,BaO0.5-2.5%，MgO0.3-2%，F2.5-4.8%，Li2O0.5-2%，其经由下述制备步骤获得：（1）、称取下列重量份数的原料：氧化铝粉4-9份，碳酸钡0.5-3份，碳酸钙0.15-3.5份，萤石0.5-3份，白云石0.5-4份，硝酸钾0.5-5份，氧化镁0.3-2份，五水硼砂5-11份，纯碱5-10份，氟硅酸钠3.5-9份，钠长石7-20份，硝酸钠1-5份，石英砂50-70份，氧化锌0.25-2份，碳酸锂1-5份，将上述配比的原料混合成配合料；（2）、将上述配合料放进电熔炉中，温度1320-1520℃条件下全电熔化为玻璃液；（3）、熔制好的玻璃液调整好温度后，采用压制或者离心方法在模具中成型；（4）、成型后的产品放入退火窑中，温度530-620℃条件下退火60分钟以上。（5）、退火后进行钢化处理。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃加工领域，具体地说是涉及乳白色的玻璃陶瓷材料及其制备工艺。
背景技术
玻璃陶瓷（glass-ceramics；pyzoceram；microcrystalline glass）又称微晶玻璃，是经过高温融化、成型、热处理而制成的一类晶相与玻璃相结合的复合材料。
乳白色的玻璃陶瓷材料是以萤石，氟硅酸钠等为乳浊剂，高温条件下乳浊剂完全溶解，冷却时析出NaF,CaF晶粒，NaF,CaF晶粒与基体玻璃折射率不同而使光线产生散射现象。NaF,CaF晶粒大小不同，不同粒子因其散射光的重叠而产生一种白色散射，使玻璃陶瓷制品呈现乳白色。
国内火焰法生产玻璃陶瓷的工艺已经相当成熟,但是用火焰炉生产热效率底，能耗大，同时有大量氟挥发掉,使环境严重污染,虽然可以采用氟回收***达到废气排放标准,但是原料耗损大、不经济。而采用全电熔法制备工艺虽可节能减排，原料的挥发量也极大的减少，降低了成本也解决环境污染问题，但是当前的全电熔法制备工艺仍然存在熔制温度需求偏高，耗能较大，所制备的玻璃陶瓷性能偏弱，抗冲击能力不足，无法满足日益提高的使用需求的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供乳白色的仿瓷或仿玉两种质感的玻璃陶瓷，其具备较突出的理化性能，还提供能生产出该高性能乳白色的玻璃陶瓷的相应制备工艺，以解决火焰法和现有全电熔法生产乳白玻璃陶瓷工艺的缺陷，节约能源及矿物资源,降低成本,减轻环境污染,提高玻璃陶瓷的成品品质。
本发明所提供的适合全电熔化的乳白玻璃陶瓷，质地坚硬，耐腐蚀，可抗机械冲击和急热急冷变化，含有以百分数表示的下述各组分：SiO2 67-74%,Na2O 8.0-12%,K2O 0.3-2.5%,Al2O3 6-9%,B2O3 3-5%,CaO 0.3-2%,ZnO 0.3-2%,BaO 0.5-2.5%，MgO 0.3-2%，F 2.5-4.8%，Li2O 0.5-2%，其经由下述制备步骤获得：
（1）、称取下列重量份数的原料：氧化铝粉4-9份，碳酸钡0.5-3份，碳酸钙0.15-3.5份，萤石0.5-3份，白云石0.5-4份，硝酸钾0.5-5份，氧化镁0.3-2份，五水硼砂5-11份，纯碱5-10份，氟硅酸钠3.5-9份，钠长石7-20份，硝酸钠1-5份，石英砂50-70份，氧化锌0.25-2份，碳酸锂1-5份，将上述配比的原料混合成配合料；
（2）、将上述配合料放进电熔炉中，温度1320-1520℃条件下全电熔化为玻璃液；
（3）、熔制好的玻璃液调整好温度后，采用压制或者离心方法在模具中成型；
（4）、成型后的产品放入退火窑中，温度530-620℃条件下退火60分钟以上；
（5）、退火后进行钢化处理。
本发明所提供的适合全电熔化的乳白玻璃陶瓷材料，外观光洁无瑕，性能稳定，化学均匀性和热稳定性更好，其性能优于现有乳白玻璃陶瓷，质地坚硬可急冷急热﹑耐腐蚀﹑抗机械冲击﹑适合微波强力穿透和机械洗涤，其热膨胀系数可达到≤79×10-7，接近高硼硅玻璃制品，莫氏硬度可以达到6.8以上，耐热急变性的最低极限值大于135℃，耐酸碱性达到Ⅰ级标准，耐水性达到Ⅰ级标准，其主要性能指标均达到国际﹑国内一流水平。
本发明还提供了适合全电熔化的乳白玻璃陶瓷的制备工艺，依次进行下述步骤：
（1）、称取下列重量份数的原料：氧化铝粉4-9份，碳酸钡0.5-3份，碳酸钙0.15-3.5份，萤石0.5-3份，白云石0.5-4份，硝酸钾0.5-5份，氧化镁0.3-2份，五水硼砂5-11份，纯碱5-10份，氟硅酸钠3.5-9份，钠长石7-20份，硝酸钠1-5份，石英砂50-70份，氧化锌0.25-2份，碳酸锂1-5份，将上述配比的原料混合成配合料；
（2）、将上述配合料放进电熔炉中，温度1320-1520℃条件下全电熔化为玻璃液；
（3）、熔制好的玻璃液调整好温度后，采用压制或者离心方法在模具中成型；
（4）、成型后的产品放入退火窑中，温度530-620℃条件下退火60分钟以上；
（5）、退火后进行钢化处理。
本发明的乳白玻璃陶瓷制备工艺提供改进的配合料原料配比，其中长石粉、五水硼砂、纯碱以及石英砂作为基料，萤石和氟硅酸钠作为乳浊剂使用，其余原料均为辅料。原料粒度可合理控制在一定范围之内，除粉末状的原料之外，一般大粒度的原料可先行在粉碎机中粉碎，控制其粒度直径在10-50mm，以20-40mm为佳，配合料的称量精度是：静态精度等于或者高于1/1000,动态精度保持在1/200-1/500范围之间。
在上述配合料的配比范围之内，本发明的乳白玻璃陶瓷制备工艺通过调整萤石和氟硅酸钠的用量,来控制玻璃的乳白程度：用量多则NaF,CaF晶粒数量多，乳浊效果好，给人以瓷感；相反给人以玉感。
在上述配合料的配比范围之内，本发明的乳白玻璃陶瓷制备工艺通过调整辅料和乳浊剂的用量，改善玻璃液对耐火材料的腐蚀。
在上述配合料的配比范围之内，本发明的乳白玻璃陶瓷制备工艺通过调整碳酸钙、萤石、氧化镁以及白云石这四种原料相互之间的配比份数，来调整玻璃液的长短料性和黏性，以满足不同产品的成型需求。
本乳白玻璃陶瓷制备工艺在温度1320-1520℃便可以制备出高质量的玻璃液，且料温稳定﹑料液稳定性好﹑能减少熔制时表层玻璃在成分上与其下面的深层玻璃的差异，能提供均匀、澄清、稳定高质量的玻璃液，并且具有生产热效率高，大大节约能耗，生产中废气排放量可以减少到70%以上，生产成本低于同类产品的50%，易挥发组分的挥发量如氟化物等可由传统火焰熔化工艺的挥发量40%以上降低到2%以下，并且后续采用的压制或离心、退火及钢化处理能使成型后的乳白玻璃陶瓷具有优良的理化性能。
本发明的乳白玻璃陶瓷制备工艺的优选方案是混合后的配合料均匀度大于或等于95%，水分含量3-7%，温度大于或等于36℃，在原先的优势基础之上提供助熔效果，在1320-1400℃便熔制出理想和优秀的玻璃液。
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
具体实施方式
制备例一
称取下列重量份数的原料：氧化铝粉4.4份，碳酸钡1.8份，碳酸钙0.15份，萤石0.5份，硝酸钾4.2份，氧化镁1.4份，五水硼砂6.5份，纯碱8.3份，氟硅酸钠3.9份，钠长石7份，硝酸钠2份，石英砂56.2份，氧化锌1.1份，碳酸锂2.8份，白云石0.5份，将上述配比的原料混合成配合料，将此配合料混合均匀，均匀度等于95%，水分含量3%，温度等于36℃，然后投入到电熔炉加热熔化，熔炉最高温度1380℃，配合料中各组分充分熔化﹑均化﹑澄清后，玻璃液经流液洞-上升道（分配池）-料道-料盆，玻璃液在温度1100℃条件下采用压制成型，然后在退火窑中585℃退火60分钟，送入钢化炉中进行烘烤钢化，对其外观和理化性能进行评估。
制备例二
称取下列重量份数的原料：氧化铝粉4.2份，碳酸钡1.4份，碳酸钙0.5份，萤石1份，硝酸钾2.2份，氧化镁0.4份，五水硼砂8.7份，纯碱7.6份，氟硅酸钠4.7份，钠长石17.1份，硝酸钠2.1份，石英砂56.8份，氧化锌0.6份，碳酸锂2.6份，白云石0.9份，将上述配比的原料混合成配合料，将此配合料混合均匀，然后投入到电熔炉加热熔化，熔炉最高温度1400℃，配合料中各组分充分熔化﹑均化﹑澄清后，玻璃液经流液洞-上升道（分配池）-料道-料盆，玻璃液在温度1200℃条件下采用离心成型，然后在退火窑中590℃退火65分钟，送入钢化炉中进行烘烤钢化，对其外观和理化性能进行评估。
制备例三
称取下列重量份数的原料：氧化铝粉4.6份，碳酸钡1.3份，碳酸钙0.4份，萤石0.6份，钠长石18.2份，硝酸钾0.8份，氧化镁0.7份，五水硼砂9.8份，纯碱5.9份，氟硅酸钠6份，硝酸钠4份，石英砂55.6份，氧化锌0.9份，碳酸锂2.3份，白云石0.6份，将上述配比的原料混合成配合料，将此配合料混合均匀，均匀度等于95%，水分含量7%，温度等于38℃，然后投入到电熔炉加热熔化，熔炉最高温度1520℃，配合料中各组分充分熔化﹑均化﹑澄清后，玻璃液经流液洞-上升道（分配池）-料道-料盆，玻璃液在温度1280℃条件下采用离心成型，然后在退火窑中620℃退火70分钟，送入钢化炉中进行烘烤钢化，对其外观和理化性能进行评估。
以上制备例1﹑2﹑3得到的乳白玻璃陶瓷的各项指标如下表：
由上表所列数据可见,由本发明提供的乳白玻璃陶瓷制备工艺制备的乳白玻璃陶瓷各项指标均优于目前市场上公认的较好的瓷器器皿,与昂贵的法国弓箭生产的高白瓷玻璃器皿相当。
Claims (3)
1.一种适合全电熔化的乳白玻璃陶瓷，质地坚硬，耐腐蚀，可抗机械冲击和热膨胀，含有以百分数表示的下述各组分：SiO2 67-74%,Na2O 8.0-12%,K2O 0.3-2.5%,Al2O3 6-9%,B2O3 3-5%,CaO 0.3-2%,ZnO 0.3-2%,BaO 0.5-2.5%，MgO 0.3-2%，F 2.5-4.8%，Li2O 0.5-2%，其经由下述制备步骤获得：
（1）、称取下列重量份数的原料：氧化铝粉4-9份，碳酸钡0.5-3份，碳酸钙0.15-3.5份，萤石0.5-3份，白云石0.5-4份，硝酸钾0.5-5份，氧化镁0.3-2份，五水硼砂5-11份，纯碱5-10份，氟硅酸钠3.5-9份，钠长石7-20份，硝酸钠1-5份，石英砂50-70份，氧化锌0.25-2份，碳酸锂1-5份，将上述配比的原料混合成配合料，原料粒度可合理控制在一定范围之内，除粉末状的原料之外，一般大粒度的原料可先行在粉碎机中粉碎，控制其粒度直径在10-50mm，配合料的称量精度是：静态精度等于或者高于1/1000,动态精度保持1/200-1/500范围之间；
（2）、将上述配合料放进电熔炉中，温度1320-1520℃条件下全电熔化为玻璃液；
（3）、熔制好的玻璃液调整好温度后，采用压制或者离心方法在模具中成型；
（4）、成型后的产品放入退火窑中，温度530-620℃条件下退火60分钟以上；
（5）、退火后进行钢化处理。
2.一种适合全电熔化的乳白玻璃陶瓷的制备工艺，依次进行下述步骤：
（1）、称取下列重量份数的原料：氧化铝粉4-9份，碳酸钡0.5-3份，碳酸钙0.15-3.5份，萤石0.5-3份，白云石0.5-4份，硝酸钾0.5-5份，氧化镁0.3-2份，五水硼砂5-11份，纯碱5-10份，氟硅酸钠3.5-9份，钠长石7-20份，硝酸钠1-5份，石英砂50-70份，氧化锌0.25-2份，碳酸锂1-5份，将上述配比的原料混合成配合料，原料粒度可合理控制在一定范围之内，除粉末状的原料之外，一般大粒度的原料可先行在粉碎机中粉碎，控制其粒度直径在10-50mm，配合料的称量精度是：静态精度等于或者高于1/1000,动态精度保持在1/200-1/500范围之间；
（2）、将上述配合料放进电熔炉中，温度1320-1520℃条件下全电熔化为玻璃液；
（3）、熔制好的玻璃液调整好温度后，采用压制或者离心方法在模具中成型；
（4）、成型后的产品放入退火窑中，温度530-620℃条件下退火60分钟以上；
（5）、退火后进行钢化处理。
3.根据权利要求2所述适合全电熔化的乳白玻璃陶瓷的制备工艺，其特征在于：混合后的配合料均匀度大于或等于95%，水分含量3-7%，温度大于或等于36℃。
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