專利名稱：高鋁質(zhì)低溫快速燒成強(qiáng)化瓷的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以工業(yè)Al2Oa與天然高鋁礦物為主要原料，低溫快速燒成的強(qiáng)化瓷，屬于高鋁質(zhì)強(qiáng)化日用陶瓷。
據(jù)有關(guān)介紹，在日用陶瓷生產(chǎn)中，以工業(yè)Al2O3為主要原料生產(chǎn)高鋁強(qiáng)化瓷，其燒結(jié)溫度在(1380-1410)℃范圍內(nèi)，燒成周期長達(dá)24小時(shí)，造成日用陶瓷生產(chǎn)能耗高，匣體破損多，窯爐使用壽命短等弊病，嚴(yán)重影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。而隨著物質(zhì)生活水平的提高，人們對(duì)日用陶瓷制品的要求越來越高，不僅要美觀實(shí)用，而且要滿足機(jī)械化洗滌，高溫蒸煮、消毒，冷凍、冷藏食品的需要，這就要求日用細(xì)瓷具有高強(qiáng)度、高熱穩(wěn)定性的性能。目前在日用陶瓷領(lǐng)域，高強(qiáng)度瓷基本有三種瓷質(zhì)即纖維增強(qiáng)陶瓷，高鋁質(zhì)強(qiáng)化瓷，方石英質(zhì)強(qiáng)化瓷，都是利用化工或合成材料。價(jià)格貴、成本高、燒結(jié)溫度高、燒結(jié)周期長，與一般日用陶瓷行業(yè)工藝流程相比，工藝復(fù)雜，難以大規(guī)模生產(chǎn)。
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，滿足人們的深層次需求，提供一種利用天然高鋁礦物為原料，采用低溫煤燒氧化氣氛的日用細(xì)瓷技術(shù)，生產(chǎn)工藝過程簡單，原料成本低，比一般強(qiáng)化瓷低35％左右，燒成煤耗少，約為高溫瓷的1/2，燒成周期短，在9小時(shí)以內(nèi)，而具有高強(qiáng)度，高熱穩(wěn)定性的日用細(xì)瓷。
本發(fā)明的目的可以通過以下措施達(dá)到本發(fā)明的高鋁質(zhì)低溫快燒強(qiáng)化瓷的瓷坯主要含有(45.00-50.80)％wt的SiO2，(38.66～41.60)％wtAl2O3。不大于0.40％wt的Fe2O3，不大于0.30％wt的TiO2，不大于0.80％wt的CaO，(1.00～1.30)％wt的MgO，(1.60～2.60)％wt的K2O，(0.60～1.00)％wt的Na2O組成，其中關(guān)鍵組成是SiO2，Al2Oa的摩爾值，其值為2～3∶1，以及CaO、MgO等堿土金屬與K2O、Na2O等堿金屬的分子比，其值為1∶1。
本發(fā)明的目的還可以通過以下措施來達(dá)到，該強(qiáng)化瓷由工業(yè)Al2O3與天然高鋁礦物，粘土，長石，滑石等原料制成，其成份組成(％wt)為工業(yè)Al2O3+天然鋁礦物18～28，粘土40～60，長石5～10，低火粘土10～16，廢瓷片5～12，滑石＜3.5％，其中所用Al2O3經(jīng)(1350-1450)℃溫度預(yù)燒保溫3小時(shí)，并經(jīng)細(xì)磨，其細(xì)度＜1μm顆粒達(dá)40％；所用天然高鋁礦物鋁釩土經(jīng)(1400～1450)℃溫度預(yù)燒，細(xì)度為300目；所用粘土須滿足以下要求①粘土原料中盡可能少有粗顆粒游離石英，②粘土最好為強(qiáng)、中可塑性粘土；③所用粘土原料中Fe，Ti等著色金屬氧化物總量≤0.5％，同時(shí)具有一定量K2O，MgO，微量的CaO，Na2O等；④所用低火粘土，盡可能品位高，又具有一定可塑性。
本發(fā)明采用工藝為一般日用細(xì)瓷生產(chǎn)工藝流程，一次燒成，包括制泥→成型→燒成→加工等工序，但為滿足本發(fā)明的目的，采用以下措施，在制泥工序中采用濕法兩次球磨，燒成工序時(shí)采用煤燒氧化焰，燒成溫度(1210～1280)℃，燒成周期8～9小時(shí)以內(nèi)。
現(xiàn)在進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明。
在配方設(shè)計(jì)上，本發(fā)明針對(duì)高鋁質(zhì)強(qiáng)化瓷燒成溫度高，周期長的缺點(diǎn)，采用復(fù)合熔劑方法，即將堿金屬及堿土金屬達(dá)到一個(gè)最佳配比值，即其分子比為1∶1，使其為降低溫度具有顯著作用。采用工業(yè)Al2O3與本地區(qū)鋁釩土為原料，使瓷胎中主要晶相為剛玉，平均尺寸5～7μm呈柱狀或嵌鑲于富鋁玻璃中，莫來石交織成網(wǎng)狀晶狀，尺寸8～12μm，多以團(tuán)絮狀存在富鋁玻璃中，兩者渾然于一體形成骨架相，偶見a-方石英、多見于腐蝕后試樣空隙中，由此可見，除a-方石英外，晶粒間接觸良好，說明在該溫度(1210～1280)℃下，剛玉、莫來石相間周圍液相發(fā)生擴(kuò)散溶解、析晶等物化反應(yīng)，提高了晶區(qū)域的彈性性能和墊壘，從而強(qiáng)化晶界，提高胎體機(jī)械強(qiáng)度。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，理想的助熔劑由復(fù)合熔劑提供，即包括用部分熔劑粘土代替長石類熔劑原料。
本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，坯料中引入少量滑石，對(duì)提高制品的熱穩(wěn)定性有利，還能與其它熔劑原料組成一個(gè)復(fù)合熔劑，在盡可能少用熔劑原料對(duì)降低坯體的燒成溫度效果非常顯著，同時(shí)相對(duì)增多了可塑性粘土用量，這就對(duì)提高坯料可塑性，干燥溫度，工藝性能有不同程度的改善，因此在配方中引入≤3.5％wt的滑石。
針對(duì)上述配方，本發(fā)明人采用一般日用陶瓷加工工藝流程，包括制泥、成型、燒成、加工等工序。每道工序具體流程為制泥工序包括；原料鍛燒，選礦→配料，單一原料預(yù)磨→球磨→細(xì)度檢測(cè)→粗篩→吸鐵→細(xì)篩→榨泥→粗煉→陳腐→一次精煉→二次精煉。
成型工序包括可塑成型→常模一次干燥→脫模二次干燥→揭坯上挑→擦坯→機(jī)輪內(nèi)外上釉→成坯檢查上挑。
燒成工序包括裝坯→推板→燒成→開瓷→磨腳→檢驗(yàn)→入庫。
加工工序包括貼花→鑲金→烤花→鉛鎘檢驗(yàn)→花析→包裝→廠析→入庫→商析→出廠。
在此工藝中，球磨采用濕式兩次球磨，燒成采用低溫快速煤燒氧化焰，燒成溫度為(1210～1280)℃，比一般技術(shù)所需溫度低(100～150)℃，燒成周期9小時(shí)以內(nèi)，比一般技術(shù)所需少15小時(shí)以上，大大地節(jié)約能耗。
本發(fā)明在高級(jí)日用細(xì)瓷領(lǐng)域開辟了一個(gè)嶄新的途徑，在低溫快速煤燒氧化焰燒成條件下生產(chǎn)強(qiáng)化瓷，產(chǎn)品物理性能達(dá)到基至超過高溫強(qiáng)化瓷性能指標(biāo)。表現(xiàn)為1.抗折強(qiáng)度高，制品平均抗折強(qiáng)度121.56MPa。
2.熱穩(wěn)定性好，制品從180-20℃水中一次不開裂。
3.抗沖擊度高，其值達(dá)3.18J/cm2。
4.燒成溫度范圍寬，可達(dá)50℃。
5.可采用低溫快速煤燒氧化焰燒成，節(jié)能50％。
6.生產(chǎn)工藝簡單，一次燒成，原料成本低，可降低35％，生產(chǎn)工藝易于控制，適于大規(guī)模生產(chǎn)。
制品的其他理化指標(biāo)為吸水率0.36％，燒成收縮9.82％，總燒成收縮12.7％，光澤度67.00，釉面硬度6482MPa。
本發(fā)明的實(shí)施例如下1.坯料配方(％wt)原料組成工業(yè)Al2O310 天然高鋁礦物15 瓷片6 1#粘土282#粘土27.5 低火粘土7.5 滑石2 長石6坯料化學(xué)組成SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaO MgO K2O Na2O IL50.42 39.65 0.330.100.21 1.02 1.61 0.66 6.032.坯用原料化學(xué)組成。
名稱產(chǎn)地 SiO Al2O3Fe2O3TiO2CaO Mgo K2O Na2O IL1#粘土 湖南省48.83 37.20 0.30 0.08 0.29 0.42 1.00 0.38 13.302#粘土 湖南省74.57 17.73 0.28 0.09 /0.20 /0.30 7.25低火粘土湖南省 63.65 21.16 0.48 / 0.22 0.62 6.32 3.13 3.64長石湖南省65.95 18.27 0.14 /// 11.59 3.62 0.13工業(yè)Al2O3＞98.8天然鋁礦物 湖南省22.22 73.82 0.60 0.41 0.31 0.89 //0.80滑石 吉首65.77 /0.33 /0.24 32.75 //0.52瓷片 本廠67.80 25.30 0.54 /0.12 1.11 3.09 1.03 0.25工藝流程如前所述。
燒成氣氛氧化焰。
權(quán)利要求
1.一種抗沖擊強(qiáng)度高達(dá)3.18J/cm2的高鋁質(zhì)低溫快速燒成強(qiáng)化瓷，其特征在于，瓷坯主要含有(45.00～50.8)％wt的SiO2，(38.66～41.60)％wt的Al2O3，不大于0.40％wt的Fe2O3，不大于0.30％wt的TiO2，不大于0.80％wt的CaO，(1.00～1.30)％wt的MgO，(1.60～2.60)％wt的K2O，(0.60～1.00)％wt的Na2O。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鋁質(zhì)低溫快速燒成強(qiáng)化瓷，由工業(yè)Al2O3與天然高鋁礦物，粘土，長石，滑石等原料制成，原料各成分組成(wt％)為工業(yè)A12O3+天然高鋁礦物18～28，粘土40～60，長石5～10，低火粘土10～16，廢瓷片5～12，滑石＜3.5。其中a.所用Al2O3經(jīng)(1350～1450)℃溫度預(yù)燒保溫3小時(shí)，并經(jīng)細(xì)磨，其細(xì)度＜1μm顆粒達(dá)40％；b.所用天然高鋁礦物鋁釩土經(jīng)(1400～1450)℃溫度預(yù)燒，細(xì)度為300目；c.所用粘土須滿足以下要求①粘土原料中盡可能少有粗顆粒游離石英；②粘土最好為強(qiáng)、中可塑性粘土；③所用粘土原料中Fe，Ti等著色金屬氧化物總量≤0.5％，同時(shí)具有一定量K2O、MgO，微量的CaO、Na2O等；④所用低火粘土，盡可能品位高，又具有一定可塑性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1，2所述的高鋁質(zhì)低溫快速燒成強(qiáng)化瓷，其特征在于瓷坯中關(guān)鍵組成是SiO2，Al2O3兩者的摩爾比，其值為2-3∶1，以及CaO、MgO等堿土金屬與K2O、Na2O等堿金屬的分子比，其值為1∶1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鋁質(zhì)低溫快速燒成強(qiáng)化瓷，其燒制工藝為一般日用陶瓷所用工藝，包括制泥→成型→燒成→加工等工序。其特征在于在制泥工序中采用濕法兩次球磨，燒成工序時(shí)采用煤燒氧化焰，燒成溫度1210-1280℃，燒成周期8～9小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高鋁質(zhì)低溫快速燒成強(qiáng)化瓷,熱穩(wěn)定性從180℃高溫投入20℃水中一次熱交換不裂?？箾_擊強(qiáng)度達(dá)3.18J/cm
文檔編號(hào)C04B35/14GK1191210SQ9710796
公開日1998年8月26日 申請(qǐng)日期1997年2月20日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月20日
發(fā)明者曾賢林, 王和平, 楊光輝, 何代榮, 聶文志, 申錦祥, 劉友玉, 萬宗明, 申大明, 徐秉松 申請(qǐng)人:湖南省洪江瓷廠