CN108314320A - 一种提高陶瓷釉面硬度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种提高陶瓷釉面硬度的方法,以现有陶瓷釉料为基础,加入少量粒径低于10μm的α‑Al2O3微粉和其他无机超微粉(硅灰石、白云石、滑石等),通过机械搅拌的方式得到所需的陶瓷釉浆。Al2O3微粉中Al3+在陶瓷釉烧过程中,可作为玻璃形成体,在玻璃网状结构中起到与Si4+相类似的作用;作为网络中间体,当网络结构中有断网时,Al3+以[AlO4]四面体联网将釉面的网状结构更紧密的连接在一起,从而使釉面的硬度得以提升。本发明方法原料来源广泛,设备简单,且操作方便,生产效率高,无污染;在提高陶瓷釉面硬度的同时,不影响原有陶瓷制品釉面的光泽度和色泽。
Description
技术领域
本发明属于陶瓷粉体材料领域,具体涉及一种提高陶瓷釉面硬度的方法。
背景技术
传统陶瓷是以黏土、石英和长石等天然矿物为原料,经粉碎、成型、煅烧等过程而制得的各种成品,传统陶瓷可分为日用陶瓷和建筑卫生陶瓷等。
陶瓷釉层指经过高温熔融后在陶瓷坯体表面生成的一层无定型玻璃态物质,没有固定的矿物组成,附着在陶瓷坯体表面赋予陶瓷制品以美感和特定的使用功效,不仅可以给陶瓷制品带来美的艺术效果,而且起到防水、装饰、洁净和提高耐久性的作用,并可提高陶瓷制品的强度、表面硬度和热稳定性。
在日常生活中建筑用陶瓷釉面砖或全抛釉地砖因其色彩和图案丰富、规格多、清洁方便、选择空间大等特点得到广泛应用。但陶瓷釉面层相较于陶瓷坯体,其硬度较低,在日常使用中釉面容易被刮花,影响陶瓷釉面的外观和使用寿命,造成材料一定的浪费。釉面硬度的提高可以显著改善陶瓷制品的使用性能及使用体验,延长使用寿命,有利于减少资源与能源浪费。
釉面的硬度主要取决于釉的化学组成、矿物组成和显微结构,它们与釉层结构单元的键强、化学键数目和结构网络连接的紧密程度紧密相关。通常陶瓷釉中各组分间的共价键强度越低、网络结构越疏松,强度也越低;离子电价越低,正负离子的间距越大,离子配位数越小,硬度越低。尽管通过改变优化釉料配方和化学组成可以在一定程度上影响釉面结构和釉面硬度,但同样对釉的粘度、表面张力、色度、光泽度等性能也会产生较大的影响,在实际生产中其工艺过程难以准确控制。
本发明方法拟以现有陶瓷釉料为基础,添加少量α-Al2O3微粉,并辅以其他无机超微粉调整釉料组分,通过机械搅拌进行混合,利用浸釉、喷油或淋釉等方法进行施釉,经干燥后在高温下烧成,实现陶瓷釉面硬度的提升,且不影响原有陶瓷制品釉面的光泽度和色泽。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明为解决现有技术中存在的问题采用的技术方案如下:
一种提高陶瓷釉面硬度的方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1、配料:
称取一定量的基础釉料,以干基础釉料为基础,外加占基础釉料0.5-2.5wt%α-Al2O3粉末、0-2.5%wt其他无机超微粉;
步骤2、釉浆制备:
将上述干混合物中外加40—50%的水,通过机械搅拌使釉料与掺入物质混合均匀,制得釉浆;
步骤3、施釉:
选用浸釉、喷油或淋釉等方法进行施釉,将制备好的施釉坯体置于空气中自然风干后,置于80℃的烤房中进行干燥;
步骤4、烧结:
将干燥后的施釉坯体置于碳化硅板上,在高温炉中升温至原陶瓷工艺制度设定的烧成温度,并保温30min,自然冷却后从高温炉中取出,得到高硬度陶瓷。
所述步骤1中基础釉料内硅铝比为3.5-5.5。
所述步骤1中α-Al2O3粉末的中位直径D50<10μm。
所述步骤1中其他无机超微粉为硅灰石、白云石、滑石等。
本发明拟以现有陶瓷釉料为基础,加入少量粒径低于10μm的α-Al2O3微粉和其他无机超微粉(硅灰石、白云石、滑石等),通过机械搅拌的方式得到所需的陶瓷釉浆。Al2O3微粉中Al3+在陶瓷釉烧过程中,可作为玻璃形成体,在玻璃网状结构中起到与Si4+相类似的作用;作为网络中间体,当网络结构中有断网时,Al3+以[AlO4]四面体联网将釉面的网状结构更紧密的连接在一起,从而使釉面的硬度得以提升。Al3+进入釉面网状结构作用如图1所示。
本发明具有如下优点:
1、本发明方法原料来源广泛,设备简单,且操作方便,生产效率高,无污染;
2、工艺流程简单,不影响陶瓷生产原有的工艺流程;
3、以原有陶瓷釉料为基础,只需添加少量α-Al2O3微粉、并辅以其他无机超微粉调整釉料组分,通过机械搅拌进行混合,适用浸釉、喷油或淋釉等多种方法进行施釉;
4、该方法在提高陶瓷釉面硬度的同时,不影响原有陶瓷制品釉面的光泽度和色泽;
5、该方法能使釉面硬度得到较大提升,与原始釉面硬度相比可以提升20-50%。
附图说明
图1为添加少量α-Al2O3微粉对原有陶瓷釉面结构的影响机理图;
图2为本发明所制备的陶瓷釉面硬度测定值与α-Al2O3外加量的关系图:陶瓷釉面硬度随α-Al2O3粉末的掺入量逐步增强;
图3为本发明所制备的陶瓷釉面光泽度与α-Al2O3外加量的关系图:陶瓷釉面光泽度基本不受α-Al2O3粉末掺入量的变化。
具体实施方式
下面通过实施例,并结合附图,对本发明的技术方案作进一步具体的说明,如图
实施例1:
(1)配料
基础釉料组份:68wt%SiO2、12%Al2O3、8wt%CaO、2wt%MgO、4wt%ZnO、1wt%Na2O、3wt%K2O、1wt%ZrO2、1wt%BaO;
(2)釉浆制备
在上述混合物中外加40%的水通过搅拌将釉料混合均匀,制得釉浆;
(3)施釉
选用浸釉方法进行施釉,将制备好的坯体浸入釉浆施釉后,置于空气中自然风干后,在80℃烤房中进行干燥;
(4)烧结
将施釉坯体置于碳化硅板上,在高温炉中加热至1280℃,并保温30min后,自然冷却至室温后从高温炉中取出,得到基础陶瓷;
(5)性能测试
按照上述工艺制度所制得样品,釉面硅铝比为4.82,维氏硬度为573kg/mm2,三刺激值为X=69.34、Y=73.32、Z=72.25,光泽度为55.46。
实施例2:
(1)配料
基础釉料组份:68wt%SiO2、12%Al2O3、8wt%CaO、2wt%MgO、4wt%ZnO、1wt%Na2O、3wt%K2O、1wt%ZrO2、1wt%BaO,添加0.5wt%α-Al2O3粉末(D50=3.2μm);
(2)釉浆制备
在上述混合物中外加45%的水通过搅拌机以一定的搅拌速度将釉料与掺杂物质混合均匀,制得釉浆;
(3)施釉
选用淋釉方法进行施釉,将制备好的坯体通过淋釉后,置于空气中自然风干后,在80℃烤房中进行干燥;
(4)烧结
将施釉坯体置于碳化硅板上,在高温炉中加热至1280℃并保温30min后,自然冷却至室温后从高温炉中取出,得到高硬度陶瓷;
(5)性能测试
按照上述工艺制度所制得样品,釉面硅铝比为4.63,维氏硬度为690kg/mm2,三刺激值为X=67.64、Y=71.62、Z=70.35,光泽度为55.13,釉面维氏硬度比基础釉提高20.4%。
实施例3
(1)配料
基础釉料组份:68wt%SiO2、12%Al2O3、8wt%CaO、2wt%MgO、4wt%ZnO、1wt%Na2O、3wt%K2O、1wt%ZrO2、1wt%BaO,添加1.0wt%α-Al2O3粉末D50=3.2μm);
(2)釉浆制备
在上述混合物中外加45%的水通过搅拌机以一定的搅拌速度将釉料与掺杂物质混合均匀,制得釉浆;
(3)施釉
选用淋釉方法进行施釉,将制备好的坯体通过淋釉后,置于空气中自然风干后,在80℃烤房中进行干燥;
(4)烧结
将施釉坯体置于碳化硅板上,在高温炉中加热至1280℃并保温30min后,自然冷却至室温后从高温炉中取出,得到高硬度陶瓷;
(5)性能测试
按照上述工艺制度所制得样品,釉面硅铝比为4.45,维氏硬度为723kg/mm2,三刺激值为X=67.44、Y=71.42、Z=70.25,光泽度为55.01,釉面维氏硬度比基础釉提高26.2%。
实施例4:
(1)配料
基础釉料组份:68wt%SiO2、12%Al2O3、8wt%CaO、2wt%MgO、4wt%ZnO、1wt%Na2O、3wt%K2O、1wt%ZrO2、1wt%BaO,添加1.5wt%α-Al2O3粉末(D50=8.3μm);
(2)釉浆制备
在上述混合物中外加40%的水通过搅拌机以一定的搅拌速度将釉料与掺杂物质混合均匀,制得釉浆;
(3)施釉
选用喷釉方法进行施釉,将制备好的坯体进行喷釉后,置于空气中自然风干后,在80℃烤房中进行干燥;
(4)烧结
将制备的原始坯体置于碳化硅板上,于高温炉中升温至1280℃保温30min后,自然冷却至室温后从高温炉中取出,得到高硬度陶瓷;
(5)测试
按照上述工艺制度所制得样品,釉面硅铝比为4.28,维氏硬度为758kg/mm2,三刺激值为X=67.34、Y=71.22、Z=70.15,光泽度为54.87,釉面维氏硬度比基础釉提高32.3%。
实施例5
(1)配料
基础釉料组份:68wt%SiO2、12%Al2O3、8wt%CaO、2wt%MgO、4wt%ZnO、1wt%Na2O、3wt%K2O、1wt%ZrO2、1wt%BaO,添加2.0wt%α-Al2O3粉末D50=3.2μm);
(2)釉浆制备
在上述混合物中外加45%的水通过搅拌机以一定的搅拌速度将釉料与掺杂物质混合均匀,制得釉浆;
(3)施釉
选用淋釉方法进行施釉,将制备好的坯体通过淋釉后,置于空气中自然风干后,在80℃烤房中进行干燥;
(4)烧结
将施釉坯体置于碳化硅板上,在高温炉中加热至1280℃并保温30min后,自然冷却至室温后从高温炉中取出,得到高硬度陶瓷;
(5)性能测试
按照上述工艺制度所制得样品,釉面硅铝比为4.86,维氏硬度为794kg/mm2,三刺激值为X=67.25、Y=71.02、Z=69.98,光泽度为54.80,釉面维氏硬度比基础釉提高38.6%。
实施例6:
(1)配料
基础釉料组份:68wt%SiO2、12%Al2O3、8wt%CaO、2wt%MgO、4wt%ZnO、1wt%Na2O、3wt%K2O、1wt%ZrO2、1wt%BaO,添加2.5wt%α-Al2O3粉末(D50=3.2μm);
(2)釉浆制备
在上述混合物中外加50%的水,通过机械搅拌将釉料与掺杂物质混合均匀,制得釉浆;
(3)施釉
选用浸釉方法进行施釉,将制备好的坯体浸釉后,置于空气中自然风干后,在80℃烤房中进行干燥;
(4)烧结
将制备的原始坯体置于碳化硅板上,于高温炉中加热至1230℃保温30min后,自然冷却至室温后从高温炉中取出,得到高硬度陶瓷;
(5)性能测试
按照上述工艺制度所制得样品,釉面的硅铝比为3.99,维氏硬度为833kg/mm2,三刺激值为X=67.14、Y=70.78、Z=69.78,光泽度为54.78,维氏硬度比基础釉提高41.8%。
实施例1-6中制得的陶瓷材料的维氏硬度和光泽度测试结果拟合图如图2、3所示。
实施例7:
(1)配料
基础釉料组份:63wt%SiO2、13%Al2O3、10wt%CaO、4wt%MgO、3wt%ZnO、3wt%Na2O、1wt%K2O、1.0wt%ZrO2、2wt%B2O3,添加0.5wt%α-Al2O3粉末(D50=5.6μm),0.25wt%石英粉末(D50=8.7μm)和0.25wt%滑石粉末(D50=5.3μm);
(2)釉浆制备
在上述混合物中外加45%的水通过搅拌机以一定的搅拌速度将釉料与掺杂物质混合均匀,制得釉浆;
(3)施釉
选用浸釉方法进行施釉,将制备好的坯体浸釉后,置于空气中自然风干后,在80℃烤房中进行干燥;
(4)烧结
将制备的原始坯体置于碳化硅板上,于高温炉中加热至1230℃保温30min后,自然冷却至室温后从高温炉中取出,得到高硬度陶瓷;
(5)性能测试
按照上述工艺制度所制得样品,釉面的硅铝比为3.97,维氏硬度为780kg/mm2,三刺激值为X=67.34、Y=70.88、Z=69.89,光泽度为54.13,维氏硬度比基础釉提高32.8%。
实施例8:
(1)配料
基础釉料组份:63wt%SiO2、13%Al2O3、10wt%CaO、4wt%MgO、3wt%ZnO、3wt%Na2O、1wt%K2O、1.0wt%ZrO2、2wt%B2O3,添加1wt%α-Al2O3粉末(D50=5.6μm),1.0wt%石英粉末(D50=8.7μm);
(2)釉浆制备
在上述混合物中外加45%的水通过搅拌机以一定的搅拌速度将釉料与掺杂物质混合均匀,制得釉浆;
(3)施釉
选用浸釉方法进行施釉,将制备好的坯体浸釉后,置于空气中自然风干后,在80℃烤房中进行干燥;
(4)烧结
将制备的原始坯体置于碳化硅板上,于高温炉中加热至1230℃保温30min后,自然冷却至室温后从高温炉中取出,得到高硬度陶瓷;
(5)测试
按照上述工艺制度所制得样品,釉面的硅铝比为3.89,维氏硬度为879kg/mm2,三刺激值为X=67.13、Y=70.78、Z=69.78,光泽度为54.08,维氏硬度比基础釉提高49.7%。
实施例9:
(1)配料
基础釉料组份:68wt%SiO2、12%Al2O3、8wt%CaO、2wt%MgO、4wt%ZnO、1wt%Na2O、3wt%K2O、1wt%ZrO2、1wt%BaO,添加0.5wt%α-Al2O3粉末(D50=5.6μm),0.5wt%白云石粉末(D50=10.3μm);
(2)釉浆制备
在上述混合物中外加45%的水通过搅拌机以一定的搅拌速度将釉料与掺杂物质混合均匀,制得釉浆;
(3)施釉
选用浸釉方法进行施釉,将制备好的坯体浸釉后,置于空气中自然风干后,在80℃的烤房中进行干燥;
(4)烧结
将制备的原始坯体置于碳化硅板上,于高温炉中加热至1280℃保温30min后,自然冷却至室温后从高温炉中取出,得到高硬度陶瓷;
(5)测试
按照上述工艺制度所制得样品,釉面的硅铝比为4.62,维氏硬度为768kg/mm2,三刺激值为X=66.53、Y=70.14、Z=69.37,光泽度为54.27,维氏硬度比基础釉提高34%。
通过以上实施例测试结果可知,陶瓷釉面硬度随α-Al2O3粉末的掺入量逐步增强,釉面硬度增长量在20%-50%。陶瓷釉面的光泽度和光学三刺激性能基本不受α-Al2O3粉末掺入量的影响,釉面光泽度的变化率在5%以内。在外加α-Al2O3粉末的同时向釉料中加入其他无机超微粉(石英、白云石、滑石)可以使陶瓷釉面硬度提升,而不影响釉面的光泽度和光学三刺激性能。
本发明的保护范围并不限于上述的实施例,显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内,则本发明的意图也包含这些改动和变形在内。
Claims (4)
1.一种提高陶瓷釉面硬度的方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1、配料:
称取一定量的基础釉料,以干基础釉料为基础,外加占基础釉料0.5-2.5wt%α-Al2O3粉末、0-2.5%wt其他无机超微粉;
步骤2、釉浆制备:
将上述干混合物中外加40—50%的水,通过机械搅拌使釉料与掺入物质混合均匀,制得釉浆;
步骤3、施釉:
选用浸釉、喷油或淋釉等方法进行施釉,将制备好的施釉坯体置于空气中自然风干后,置于80℃的烤房中进行干燥;
步骤4、烧结:
将干燥后的施釉坯体置于碳化硅板上,在高温炉中升温至原陶瓷工艺制度设定的烧成温度,并保温30min,自然冷却后从高温炉中取出,得到高硬度陶瓷。
2.如权利要求1所述的一种提高陶瓷釉面硬度的方法,其特征在于:所述步骤1中基础釉料内硅铝比为3.5-5.5。
3.如权利要求1所述的一种提高陶瓷釉面硬度的方法,其特征在于:所述步骤1中α-Al2O3粉末的中位直径D50<10μm。
4.如权利要求1所述的一种提高陶瓷釉面硬度的方法,其特征在于:所述步骤1中其他无机超微粉为硅灰石、白云石或滑石。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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