專利名稱：礦物骨粉、水晶骨質(zhì)瓷及生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種礦物骨粉、水晶骨質(zhì)瓷及生產(chǎn)方法，屬于陶瓷技術(shù)領(lǐng)域，為陶瓷新品種，或說是一種新瓷種。
背景技術(shù)：
目前在陶瓷生產(chǎn)中常用的骨粉只有兩種，一種是天然骨粉，即各種牛、羊、豬、狗、 雞等雜骨，各種動物骨化學(xué)成分差異較大，導(dǎo)致天然骨粉化學(xué)成分波動較大，因而用天然骨粉配制的陶瓷坯體化學(xué)成分不穩(wěn)定；另外一種是人工合成骨粉，化學(xué)成分比較穩(wěn)定，但是燒成收縮比較大，用人工合成骨粉配制的陶瓷坯體干燥強(qiáng)度比較低，在成型過程中易開裂，燒成后瓷胎易炸裂，產(chǎn)品熱穩(wěn)定性較差。在高檔日用陶瓷材質(zhì)分類中，按瓷質(zhì)分為硬質(zhì)瓷和軟質(zhì)瓷兩大類。硬質(zhì)瓷主要有鋁質(zhì)瓷、滑石瓷等，其特點(diǎn)是機(jī)械強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性好，瓷胎厚重，半透明度較差；軟質(zhì)瓷主要有高長石瓷、骨質(zhì)瓷等，其特點(diǎn)是機(jī)械強(qiáng)度較低、熱穩(wěn)定性較差，瓷胎輕薄，白度高、半透明度好，但燒成溫度范圍窄，燒成難控制。在目前情況下，無論硬質(zhì)瓷和軟質(zhì)瓷很難兼具白度高、半透明度好與機(jī)械強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性好的特性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種礦物骨粉，成分、性能穩(wěn)定，能夠解決骨質(zhì)瓷易開裂的問題。本發(fā)明的目的還在于提供一種用礦物骨粉制備的水晶骨質(zhì)瓷，兼具陶瓷產(chǎn)品白度高、半透明度好、機(jī)械強(qiáng)度高與熱穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。本發(fā)明還提供了水晶骨質(zhì)瓷簡便合理的生產(chǎn)方法。本發(fā)明所述的礦物骨粉，其化學(xué)重量百分組成為=SiO2O. 8 1. 0%、Al2O3O. 15 0. 35%,Fe2O3O 0. 2%,TiO2O 0. 6%,CaO 48 51%、Mg0 3. 5 5· 0%,P20538 41%、 CaF4. 5 6%，余量為燒失。用礦物磷灰石和白云石合成，先將磷灰石和白云石分別細(xì)磨至300 325目，按 8 8. 5 2 1. 5比例均勻混合，加入83 85%磷酸溶液充分?jǐn)嚢?，濾成泥餅，烘干后在 1280 1300°C溫度范圍內(nèi)燒制而成。本發(fā)明利用上述礦物骨粉生產(chǎn)水晶骨質(zhì)瓷，坯體上附有釉面，其坯體的化學(xué)重量百分組成為Si&45 53%、Al2034 9%、Fe2O3O 0. 12%、TiO2O 0. 1%、CaO 18 24%, MgO 1 3. 5%, KNaO(K2O 與 Na2O 的和)1. 0 2. 5%, Li2O 0. 1 0. 5%, P2O5H 20%, CaF 1. 5 3. 5%，余量為燒失。最佳組成為:Si0246 52%,A12035 8%,Fe2O3O 0. 1%, TiO2O 0. 08%,CaO 19 23%、Mg0 1. 5 3. 0%,KNa0 1. 2 2. 2%,Li20 0. 15 0. 4%,P20515 19%、CaF 1.8 3.2%，余量為燒失。坯體配料重量百分組成為礦物骨粉39 46%、水晶石25 32%、鉀長石9
315%、合成粘土(M4000) 12 18%、納米級活性白土 1 5%、鋰輝石2-6%。最佳組成為礦物骨粉40 45%、水晶石沈 31%、鉀長石10 14%、合成粘土(M4000) 13 17%、納米級活性白土 2 4%、鋰輝石3-5%。釉面由熔塊釉制成，其化學(xué)重量百分組成為Si0251 56%、Al2O3Il 15%, Fe2O3O 0.05%、Ti020 0.05%、CaO 2 5%、Mg0 1 2%、KNa0 10 14%、Li20 0. 3 0. 5%, BaO 3 6%、化034 7%、&ι0 2 5%、SrO 2 5%，余量為燒失。本發(fā)明水晶骨質(zhì)瓷的生產(chǎn)方法，包括配料、成型、素?zé)?、施釉和釉燒，其特征在于水晶石需要煅燒酸處理，先?jīng)過1300 1320°C煅燒，再進(jìn)行酸洗，酸洗后用水沖洗至中性。水晶骨質(zhì)瓷素?zé)郎囟瓤刂圃?270 1290°C，在850 1000°C溫度區(qū)間，需要緩慢升溫，升溫速率為8 10°C /10分鐘，氧化焰燒成；釉燒溫度控制在1150 1170°C，氧化焰燒成。本發(fā)明中水晶石煅燒在于破壞水晶石的鍵狀結(jié)構(gòu)，減少膨脹應(yīng)力，避免燒成過程中坯體炸裂，同時提高產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性；水晶石的酸洗，是為了除去其表面鐵雜質(zhì)，保證產(chǎn)品白度和透明度。引用鋰輝石，鋰是自然界金屬中膨脹系數(shù)最低金屬之一，鋰輝石熔解水晶石的能力比鉀、鈉長石強(qiáng)，與水晶石在高溫下發(fā)生反應(yīng)，生成膨脹系數(shù)極低的鋰鋁硅酸鹽固溶體， 從而增加產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性。引入納米級活性白土，可以加強(qiáng)脊性原料的結(jié)合，提高坯體強(qiáng)度，減少燒成收縮。引入合成粘土，可以增加泥料的塑性，大件產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)陽模滾壓成型，異形產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)冷塑壓成型，提高坯體致密度，減小成型開裂，提高成坯率。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明礦物骨粉，是利用自然界礦物制備，用這種礦物骨粉和水晶石為主要原料生產(chǎn)的水晶骨質(zhì)瓷，其坯體化學(xué)成分穩(wěn)定，成型性能良好，燒成溫度范圍寬，燒成控制容易， 其產(chǎn)品同時兼具白度高、半透明度好與機(jī)械強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性好的特性。本發(fā)明所述的礦物骨粉，是由自然界礦物磷灰石和白云石合成。磷灰石是一種富含磷的礦物，不能直接用于陶瓷坯體使用。本發(fā)明采用了一種新的合成方法，先將富含磷的磷灰石和白云石合成為礦物骨粉，其主晶相是磷酸鈣，次晶相是磷酸鎂和氟化鈣。本發(fā)明用水晶石代替了傳統(tǒng)陶瓷配方中的石英，水晶石不同于石英，其晶體屬于三方晶系，呈六棱柱狀，在燒結(jié)過程中由于晶形的轉(zhuǎn)變和鍵能的釋放，產(chǎn)生的體積膨脹比石英還要大，如果不對水晶石單獨(dú)處理，用水晶石配方組成陶瓷坯體(尤其在水晶石含量超過25%情況下)，在燒成過程中容易導(dǎo)致瓷胎開裂，產(chǎn)品熱穩(wěn)定性極差，甚至在日常的使用過程中產(chǎn)品會出現(xiàn)自裂。本發(fā)明采用了一種新的水晶石處理方法，即先經(jīng)過1300 1320°C 煅燒，破壞其晶體結(jié)構(gòu)，再進(jìn)行酸洗，酸洗后用水沖洗至中性。本發(fā)明用礦物骨粉代替了傳統(tǒng)骨質(zhì)瓷配方中的天然骨粉和人工合成骨粉，這種礦物骨粉既不同于天然骨粉，也不同于人工合成骨粉。用這種礦物骨粉代替天然骨粉和人工合成骨粉，既解決了天然骨粉化學(xué)成分波動大的問題，又解決了成型和燒成過程中產(chǎn)品開裂問題，提高產(chǎn)品熱穩(wěn)定性。本發(fā)明水晶骨質(zhì)瓷坯體采用這種礦物骨粉和水晶石，配以納米級活性白土和合成粘土(M4000)，采用鋰輝石做熔劑，形成一種新的瓷種。這種水晶骨質(zhì)瓷坯體組成不同于高石英瓷，也不同于骨質(zhì)瓷，其區(qū)別在于—是用礦物骨粉代替天然骨粉和人工合成骨粉，解決了因天然骨粉化學(xué)成分波動大而導(dǎo)致坯體化學(xué)成分不穩(wěn)定和人工合成骨粉燒成收縮大而導(dǎo)致坯體收縮大易開裂難題；二是用水晶石代替了傳統(tǒng)陶瓷配方中的石英，利用水晶石質(zhì)地堅硬、清剔透明特性，提高瓷胎強(qiáng)度，提高產(chǎn)品透明度；三是坯體中引入了膨脹系數(shù)極低的鋰輝石，減少坯體膨脹系數(shù)，增強(qiáng)坯釉結(jié)合，減少瓷胎炸裂；四是采用了活性極強(qiáng)的納米級活性白土，加強(qiáng)脊性原料的結(jié)合，提高坯體強(qiáng)度，減少燒成收縮；五是采用了合成粘土(M4000)，提高泥料塑性，減少成型開裂。本發(fā)明水晶骨質(zhì)瓷生產(chǎn)過程中，有幾點(diǎn)改進(jìn)，如礦物骨粉需要單獨(dú)制備；合成粘土 (M4000)也需要單獨(dú)制備，用一種粘性極強(qiáng)的膨潤土和一種高嶺土混合細(xì)磨，然后擠兌成泥條；水晶石需要先煅燒后酸處理。燒成方式仍然采用高溫素?zé)偷蜏赜詿亩螣煞绞?。本發(fā)明坯體配料合理，成型性能好，大件產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)陽模滾壓成型，異形產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)冷塑壓成型，而且燒成溫度范圍寬，有30°C的溫差范圍，比其他瓷種更容易控制。正常生產(chǎn)條件下，本發(fā)明所生產(chǎn)的水晶骨質(zhì)瓷產(chǎn)品理化指標(biāo)檢測如下產(chǎn)品的白度為86%，釉面硬度為650kg/mm2，抗折強(qiáng)度為150_160MPa，吸水率為 0. 12%，產(chǎn)品熱穩(wěn)定性為200°C— 20°C—次不炸裂。本發(fā)明水晶骨質(zhì)瓷，通過合理配料，采用礦物骨粉和水晶石作為主要原料生產(chǎn)高檔瓷，燒成溫度范圍寬，燒成控制容易，而且同時兼具白度高、半透明度好與機(jī)械強(qiáng)度高、 熱穩(wěn)定性好的特性，本發(fā)明科學(xué)合理、易于實(shí)施的生產(chǎn)方法，有效地保證了產(chǎn)品質(zhì)量和合格率，利于工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。礦物骨粉和實(shí)施例所用原料化學(xué)組成見表1，坯體組成見表2。所有實(shí)施例坯體施以同一釉料，其釉料配料重量百分組成為熔塊95%、蘇州土 3%、熟龍巖土 2%0熔塊的化學(xué)重量百分組成為:Si0254. 44%、Α120311· 56%,Fe2O3O. 01%, TiO2O. 01 CaO 3. 78 MgO 1. 49 %, KNaO 12. 27 Li2O 0. 35 BaO 3. 67 Β2035. 51 %, ZnO 3. 87%, SrO 3.05%。釉料的化學(xué)重量百分組成為Si0j4.27 %、Al20312. 86 %、Fe2O3O. 01 TiO2O. 01 CaO 3. 61 MgO 1. 43 %, KNaO 11.73 Li2O 0. 33 BaO 3. 49 B2035. 23%, ZnO 3. 68%, SrO 2. 99%，余量為燒失。主要生產(chǎn)方法為礦物骨粉單獨(dú)制備，將富含磷的磷灰石和白云石分別細(xì)磨至325目，按8 2比例均勻混合，加入14%磷酸溶液充分?jǐn)嚢?，濾成泥餅，烘干后在1280 1300°C溫度范圍內(nèi)燒制而成；
水晶石單獨(dú)處理，先經(jīng)過1300 1320°C的溫度煅燒，再進(jìn)行酸洗，酸洗后用水沖洗至中性；水晶骨質(zhì)瓷素?zé)郎囟确秶鸀?270 1290°C，素?zé)^程中850 1000°C溫度區(qū)間， 需要緩慢升溫，升溫速率控制為8 10°C /10分鐘，并加強(qiáng)通風(fēng)；釉燒溫度范圍為1150 1170°C ；素?zé)?、釉燒燒成氣氛均為氧化焰；其它為陶瓷產(chǎn)品常規(guī)生產(chǎn)工藝。
權(quán)利要求
1.一種礦物骨粉，其特征在于化學(xué)重量百分組成為=SiO2O. 8 1.0%、Al2O3O. 15 0. 35%,Fe2O3O 0. 2%,TiO2O 0. 6%,CaO 48 51%、Mg0 3. 5 5· 0%,P20538 41%、 CaF4. 5 6%，余量為燒失。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦物骨粉，其特征在于用礦物磷灰石和白云石合成，先將磷灰石和白云石分別細(xì)磨至300 325目，按8 8. 5 2 1. 5比例均勻混合，加入83—85% 磷酸溶液充分?jǐn)嚢?，濾成泥餅，烘干后在1280 1300°C溫度范圍內(nèi)燒制而成。
3.一種水晶骨質(zhì)瓷，坯體上附有釉面，其特征在于坯體的化學(xué)重量百分組成為 Si&45 53%、A12034 9%、！^2030 0. 12%、Ti020 0. l%、CaO 18 24%、MgO 1 3. 5%, KNaOl. 0 2. 5%, Li2O 0. 1 0. 5%, P2O5H 20%、CaF 1. 5 3. 5%，余量為燒失。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水晶骨質(zhì)瓷，其特征在于坯體的化學(xué)重量百分組成為 Si0246 52%、A12035 8%、Fe2030 0. 1%,TiO2O 0. 08%,CaO 19 23%、Mg0 1. 5 3. 0%, KNaO 1. 2 2. 2%, Li2O 0. 15 0. 4%, P20515 19%、CaF 1. 8 3. 2%，余量為燒失。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水晶骨質(zhì)瓷，其特征在于坯體配料重量百分組成為礦物骨粉39 46%、水晶石25 32%、鉀長石9 15%、合成粘土 12 18%、納米級活性白土 1 5%、鋰輝石2-6%。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水晶骨質(zhì)瓷，其特征在于坯體配料重量百分組成為礦物骨粉40 45 %、水晶石沈 31 %、鉀長石10 14%、合成粘土 13 17 %、納米級活性白土 2 4%、鋰輝石3-5%。
7.根據(jù)權(quán)利要求3、4、5或6所述的水晶骨質(zhì)瓷，其特征在于釉面由熔塊釉制成，其化學(xué)重量百分組成為Si&51 56%、Al2O3Il 15%、Fii2O3O 0. 05%、TiO2O 0. 05%、CaO 2 5%、Mg0 1 2%、KNa0 10 14%、Li20 0. 3 0. 5%,BaO 3 6%、B2034 7%、Zn0 2 5%、Sr0 2 5%，余量為燒失。
8.—種權(quán)利要求7所述的水晶骨質(zhì)瓷的生產(chǎn)方法，包括配料、成型、素?zé)?、施釉和釉燒?其特征在于水晶石需要煅燒酸處理，先經(jīng)過1300 1320°C煅燒，再進(jìn)行酸洗，酸洗后用水沖洗至中性。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的水晶骨質(zhì)瓷的生產(chǎn)方法，其特征在于素?zé)郎囟瓤刂圃?270 1290°C，在850 1000°C溫度區(qū)間，需要緩慢升溫，升溫速率為8 10°C /10分鐘，氧化焰燒成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的水晶骨質(zhì)瓷的生產(chǎn)方法，其特征在于釉燒溫度控制在 1150 1170°C，氧化焰燒成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種礦物骨粉、水晶骨質(zhì)瓷及生產(chǎn)方法，礦物骨粉用礦物磷灰石和白云石合成，水晶骨質(zhì)瓷坯體配料重量百分組成為礦物骨粉39～46％、水晶石25～32％、鉀長石9～15％、合成粘土12～18％、納米級活性白土1～5％、鋰輝石2-6％；水晶骨質(zhì)瓷的生產(chǎn)方法包括配料、成型、素?zé)⑹┯院陀詿?，水晶石需要煅燒酸處理，產(chǎn)品經(jīng)過素?zé)陀詿齼纱螣?。本發(fā)明水晶骨質(zhì)瓷，通過合理配料，采用礦物骨粉和水晶石作為主要原料生產(chǎn)高檔瓷，燒成溫度范圍寬，燒成控制容易，而且同時兼具白度高、半透明度好與機(jī)械強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性好的特性，本發(fā)明科學(xué)合理、易于實(shí)施的生產(chǎn)方法，有效地保證了產(chǎn)品質(zhì)量和合格率，利于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號C04B35/14GK102153340SQ20101055272
公開日2011年8月17日 申請日期2010年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月22日
發(fā)明者盧德國, 張廣文, 高洪強(qiáng) 申請人:淄博泰山瓷業(yè)有限公司