專利名稱：一種以石英為基體材料的陶瓷制作方法及產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種陶瓷的制作方式及其產(chǎn)品，具體涉及一種以石英為基體材料的陶瓷制作方法及產(chǎn)品，屬日用陶瓷技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
陶瓷是人民日常生活中所不可缺少的日用品，幾千年來一直是人類用以生活的主要餐具、茶具和容器。傳統(tǒng)陶瓷材料成分主要是鋁硅酸鹽，制造傳統(tǒng)陶瓷材料的原料純度不高，顆粒的粒度也不均一，采用塑性成型工藝，或者壓制成型的壓力也較低。近現(xiàn)代發(fā)展起來的精細(xì)陶瓷要求原料純度高，對(duì)粒度分布有特殊要求，壓制成型的壓力也比較高。目前， 按照用途的不同，陶瓷材料通常可分為工業(yè)、藝術(shù)和日用陶瓷三大類。隨著人民生活水平日益提高和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，社會(huì)對(duì)陶瓷的需求量和質(zhì)量都越來越高，日用陶瓷制品在品質(zhì)和數(shù)量上都要面對(duì)更高的要求。新材料的出現(xiàn)和工藝水平的不斷進(jìn)步推動(dòng)著陶瓷材料的發(fā)展，材料性能不斷提升，但傳統(tǒng)陶瓷仍沒有突破傳統(tǒng)的鋁硅酸鹽材料的范疇，仍都是采用自然界的鋁硅酸鹽原材料。日用陶瓷原料分為三大類具有可塑性的粘土類原料、具有非可塑性的石英類原料(瘠性原料)和熔劑原料。粘土類原料是日用陶瓷原料的主要原料之一。在細(xì)瓷配料中粘土類原料的用量常達(dá)40飛0%，在陶器和炻器中用量還可增多。粘土之所以作為陶瓷制品的主要原料，是由于其具有可塑性和燒結(jié)性。陶瓷行業(yè)用粘土中的主要礦物有高嶺石類、蒙脫石類和伊利石(水云母)類等，再來還有少見的水鋁英石。石英類原料(瘠性原料)的作用是作為瘠性原料加入到陶瓷坯料中的，它是陶瓷坯體中主要組份之一，它在陶瓷生產(chǎn)中的作用不僅在坯體成形時(shí)而且在燒成時(shí)都有重要的影響。熔劑原料主要是含堿金屬氧化物的礦物原料，長石是陶瓷原料中最常用的熔劑性原料。除此之外，一些含堿土金屬的礦物也可作為熔劑原料使用，其中含氧鈣和氧化鎂的碳酸鹽礦物較為常見。從上面分析可以看出，目前陶瓷所用的主要原料是粘土類原料，但是優(yōu)質(zhì)粘土資源日趨匱乏。以高嶺土為例，據(jù)地質(zhì)礦產(chǎn)部、國家建材局《我國建材非金屬礦產(chǎn)資源對(duì)2010 年國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)保證程度論證報(bào)告》，中國高嶺土礦床以中小型為主，在保有的208個(gè)礦產(chǎn)， 陶瓷級(jí)高嶺土占48%，我國高嶺土目前可供開采的探明儲(chǔ)量只夠開采到2020年。從全國的格局來說，老牌的陶瓷產(chǎn)業(yè)基地，如佛山、景德鎮(zhèn)、潮州等，在其發(fā)展的過程中，都大大得益于其豐富的原材料資源。但是在經(jīng)過多年的工業(yè)化生產(chǎn)，對(duì)原材料的大規(guī)模采掘已經(jīng)使得這些老牌的陶瓷基地不約而同地面臨著資源枯竭的困境，景德鎮(zhèn)、淄博和佛山等地所需的瓷土原料幾乎完全依靠外運(yùn)。因此，開發(fā)非鋁硅酸鹽的日用陶瓷材料體系，改變現(xiàn)在日用陶瓷生產(chǎn)對(duì)粘土的依賴，尋找廉價(jià)、儲(chǔ)量豐富的替代資源成為解脫日用陶瓷行業(yè)資源困境的戰(zhàn)略需要。另一方面，國內(nèi)外的高檔日用瓷市場也在不斷增長，據(jù)預(yù)測，到2020年，僅國內(nèi)日用陶瓷的需求總量將達(dá)到一百二十億件。而目前如何采用低廉原材料生產(chǎn)高強(qiáng)度、高白度和高透明度的高檔日用瓷仍然是個(gè)技術(shù)難題。
基于上述需求，本發(fā)明提出一種以石英為基體的高強(qiáng)高檔日用瓷制作方法及其產(chǎn)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決目前日用陶瓷對(duì)日益匱乏的粘土類原料過度依賴的問題， 開發(fā)一種以石英為主體、采用極少量粘土原料的高強(qiáng)高檔日用瓷材料體系、制作方法和產(chǎn)基于上述設(shè)想，本發(fā)明提出的技術(shù)方案是一種以石英為基體材料的陶瓷制作方法，以石英(二氧化硅)為基體材料，以氧化鋁、堿性氧化物和氧化鎂為輔料；所述陶瓷材料組成及配比按重量份數(shù)如下
二氧化硅 90-94% 氧化鋁3-6%
堿性氧化物 0. 5-1. 5% 氧化鎂0. 2-1%
其余量為雜質(zhì)
先將石英(二氧化硅)基體材料經(jīng)過煅燒方法得到預(yù)合成粉體，在煅燒過程中β -石英通過晶型轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)化為α-石英。然后將得到的預(yù)合成粉體進(jìn)行細(xì)磨，細(xì)磨后的預(yù)合成粉體的粒度分布滿足一定的要求。細(xì)磨后的預(yù)合成粉體、輔料按照配比的比例稱量配料，在球磨機(jī)中濕法球磨得到漿料，由漿料成型得到日用陶瓷坯體；然后在經(jīng)過烘干、施釉，控溫?zé)频裙に囘^程制成陶瓷制品。所述的漿料成型是將漿料經(jīng)過過篩除鐵后進(jìn)行注漿得到日用陶瓷坯體；濕法球磨得到漿料也可以通過壓濾、陳腐、和真空練泥得到塑性泥料。塑性泥料經(jīng)過塑性成型得到日用陶瓷坯體。所述的二氧化硅、氧化鋁、堿性氧化物的百分組成由石英原料、粘土原料和長石原料的組成折算得到。所述的煅燒方法是指在500-700°C下將β -石英通過晶型轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)化為α -石英。所述的細(xì)磨預(yù)合成粉體的粒度符合的要求是指，其中粒度小于5微米的原料，占二氧化硅原料總量的15-30%，剩余部分為粒度大于5微米的原料。所述的控溫?zé)剖侵笇⒅瞥傻呐黧w送入窯爐后，按照所確定的升溫制度進(jìn)行燒制。升溫制度制定的依據(jù)是石英以及方石英的相變溫度、玻璃相產(chǎn)生的溫度、產(chǎn)品所需的方石英的量以及產(chǎn)品所需的玻璃相的量。本發(fā)明升溫制度為
由室溫升溫至1300-1400°C，升溫速率80-100°C /小時(shí)保溫 1-2小時(shí)。按照上述方法所生產(chǎn)出來陶瓷制品是一種含二氧化硅量在總重量90-94%的陶瓷制品，且二氧化硅為α-石英。方石英日用瓷燒結(jié)過程中最大的技術(shù)難題是石英相變產(chǎn)生的體積變化導(dǎo)致的內(nèi)應(yīng)力，這種內(nèi)應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致坯體開裂。本發(fā)明通過兩個(gè)技術(shù)途徑解決這一問題，首先通過預(yù)合成技術(shù)在粉體制備階段完成石英到α-石英的相變，這一相變是瞬間發(fā)生的，如果在燒成過程中出現(xiàn)，坯體開裂將不可避免。其次，本發(fā)明中控制預(yù)合成粉體中的粒度組成，細(xì)粒度顆粒在α-石英到α-方石英的相變體積變化更小，同時(shí)，堿金屬氧化物、氧化鎂等輔料的存在會(huì)使在燒結(jié)中出現(xiàn)一定量的液相。由于液相的存在，避免了 α-石英到α-方石英的干轉(zhuǎn)化，緩和了熱應(yīng)力，避免坯體開裂。在粘土、石英和長石這三大陶瓷原料中，石英的物理化學(xué)性質(zhì)、組成穩(wěn)定，是地球上儲(chǔ)量最大的礦物，在我國幾乎所有省份都有大量開采，但是由于石英是瘠性料，在目前的制造工藝中摻入量不能過多，即使是目前市場上出現(xiàn)的高石英質(zhì)瓷的石英添加量也只有 60%左右，二氧化硅含量在80%以下。本發(fā)明公開的石英陶瓷材料中二氧化硅含量提高到了 90%以上，石英添加量在80%左右。這種超高石英質(zhì)瓷將改變?nèi)沼锰沾尚袠I(yè)對(duì)粘土資源的依賴，擺脫資源困境。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于我國優(yōu)質(zhì)石英資源儲(chǔ)量豐富，以湖南、江西、河北、福建等省最豐富，價(jià)格低廉。石英化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，自然界的石英原料純度高，可以實(shí)現(xiàn)日用陶瓷生產(chǎn)的原料標(biāo)準(zhǔn)化和生產(chǎn)工藝標(biāo)準(zhǔn)化；高石英含量較傳統(tǒng)日用陶瓷具有更高的強(qiáng)度、白度與半透明度，更宜于制造高檔日用瓷。另一方面，本發(fā)明只采用少量粘土，或者采用劣質(zhì)粘土原料， 緩解日用陶瓷行業(yè)對(duì)粘土資源的依賴。


圖1是本發(fā)明工藝流程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。實(shí)施例一
一種以石英為基體材料的陶瓷制作方法，以石英(二氧化硅)為基體材料，以氧化鋁、堿性氧化物和氧化鎂為輔料；本實(shí)施例采用如下原料組成(質(zhì)量百分?jǐn)?shù)) 二氧化硅 93-94% 氧化鋁5%
氧化鈣 0. 2% 氧化鉀 0. 6% 氧化鎂 0. 5% 其余量為雜質(zhì)
先將二氧化硅原料在500-700°C下煅燒，在煅燒過程中β -石英通過晶型轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)化為 α-石英，得到預(yù)合成粉體，然后將得到的預(yù)合成粉體進(jìn)行細(xì)磨，細(xì)磨后的預(yù)合成粉體中粒度小于5微米的原料占二氧化硅原料總量的25%，剩余部分為粒度大于5微米的原料。將預(yù)合成粉體與其它輔料按照上述比例稱量配料，在球磨機(jī)中濕法球磨得到漿料，漿料經(jīng)過過篩除鐵后進(jìn)行注漿成型得到日用陶瓷坯體；然后在經(jīng)過烘干、施釉，控溫?zé)频裙に囘^程制成陶瓷制品；濕法球磨得到漿料也可以通過壓濾、陳腐、和真空練泥得到塑性泥料。塑性泥料經(jīng)過塑性成型得到日用陶瓷坯體。然后在經(jīng)過烘干、施釉，控溫?zé)频裙に囘^程制成陶瓷制品。所述的二氧化硅、氧化鋁、堿性氧化物的百分組成由石英原料、粘土原料和長石原料的組成折算得到。所述的控溫?zé)剖侵笇⒅瞥傻呐黧w送入窯爐后，按照一定的升溫制度進(jìn)行燒制。升溫制度制定的依據(jù)是石英以及方石英的相變溫度、玻璃相產(chǎn)生的溫度、產(chǎn)品所需的方石英的量以及產(chǎn)品所需的玻璃相的量。本實(shí)施例的坯體燒結(jié)升溫制度為 室溫一 1350 °C，升溫速率90°C/小時(shí) 1350°C保溫 1小時(shí)。工藝流程如附圖1所示。實(shí)施例二
一種以石英為基體材料的陶瓷制作方法，以石英(二氧化硅)為基體材料，以氧化鋁、堿性氧化物和氧化鎂為輔料；本實(shí)施例采用如下原料組成(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))
二氧化硅90--92%氧化鋁3--4%氧化鈣0. 2--0. 3%氧化鉀0. 3--0. 5%氧化鎂0. 2--0. 5%
其余量為雜質(zhì)
先將二氧化硅原料在600-650°C下煅燒，在煅燒過程中β -石英通過晶型轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)化為 α-石英，得到預(yù)合成粉體，然后將得到的預(yù)合成粉體進(jìn)行細(xì)磨，細(xì)磨后的預(yù)合成粉體中粒度小于5微米的原料占二氧化硅原料總量的25%，剩余部分為粒度大于5微米的原料。將預(yù)合成粉體與其它輔料按照上述比例稱量配料，在球磨機(jī)中濕法球磨得到漿料，漿料經(jīng)過過篩除鐵后進(jìn)行注漿成型得到日用陶瓷坯體；然后在經(jīng)過烘干、施釉，控溫?zé)频裙に囘^程制成陶瓷制品；濕法球磨得到漿料也可以通過壓濾、陳腐、和真空練泥得到塑性泥料。塑性泥料經(jīng)過塑性成型得到日用陶瓷坯體。然后在經(jīng)過烘干、施釉，控溫?zé)频裙に囘^程制成陶瓷制品。所述的二氧化硅、氧化鋁、堿性氧化物的百分組成由石英原料、粘土原料和長石原料的組成折算得到。所述的控溫?zé)剖侵笇⒅瞥傻呐黧w送入窯爐后，按照一定的升溫制度進(jìn)行燒制。 升溫制度制定的依據(jù)是石英以及方石英的相變溫度、玻璃相產(chǎn)生的溫度、產(chǎn)品所需的方石英的量以及產(chǎn)品所需的玻璃相的量。本實(shí)施例的坯體燒結(jié)升溫制度為
室溫一 14000 °C，升溫速率 100°C/小時(shí) 14000 °C保溫 1-1. 5 小時(shí)。實(shí)施例三
一種以石英為基體材料的陶瓷制作方法，以石英(二氧化硅)為基體材料，以氧化鋁、堿性氧化物和氧化鎂為輔料；本實(shí)施例采用如下原料組成(質(zhì)量百分?jǐn)?shù)) 二氧化硅 92-93% 氧化鋁4-5%
氧化鈣 0. 6-0. 7% 氧化鉀 0. 6-0. 7% 氧化鎂 0.6-1% 其余量為雜質(zhì)
先將二氧化硅原料在500-700°C下煅燒將石英到α-石英，得到預(yù)合成粉體，然后將得到的預(yù)合成粉體進(jìn)行細(xì)磨，細(xì)磨后的預(yù)合成粉體中粒度小于5微米的原料占二氧化硅原料總量的25%，剩余部分為粒度大于5微米的原料。預(yù)合成粉體、粘土、鉀長石、滑石和硅灰石按照上述比例稱量配料，在球磨機(jī)中濕法球磨得到漿料，漿料經(jīng)過過篩除鐵后進(jìn)行注漿成型得到日用陶瓷坯體、然后在經(jīng)過烘干、施釉，控溫?zé)频裙に囘^程制成陶瓷制品；濕法球磨得到漿料也可以通過壓濾、陳腐、和真空練泥得到塑性泥料。塑性泥料經(jīng)過塑性成型得到日用陶瓷坯體。然后在經(jīng)過烘干、施釉，控溫?zé)频裙に囘^程制成陶瓷制品。
坯體燒結(jié)升溫制度為
室溫一 1350 °C，升溫速率90 °C/小時(shí) 1350°C保溫 1小時(shí)二氧化硅 90-94% 氧化鋁3-6%
堿性氧化物 0. 5-1. 5% 氧化鎂0. 5-1%。
權(quán)利要求
1.一種以石英為基體材料的陶瓷制作方法，其特征在于以二氧化硅為基體材料，以氧化鋁、堿性氧化物和氧化鎂為輔料；所述陶瓷材料組成及配比按重量份數(shù)如下二氧化硅 90-94%氧化鋁3-6%堿性氧化物 0. 5-1. 5%氧化鎂0. 2-1%其余量為雜質(zhì)；先將二氧化硅基體材料經(jīng)過煅燒方法得到預(yù)合成粉體，在煅燒過程中β -石英通過晶型轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)化為α-石英；然后將得到的預(yù)合成粉體進(jìn)行細(xì)磨，細(xì)磨后的預(yù)合成粉體的粒度分布滿足一定的要求；細(xì)磨后的預(yù)合成粉體、輔料按照配比的比例稱量配料，在球磨機(jī)中濕法球磨得到漿料，由漿料成型得到日用陶瓷坯體；然后在經(jīng)過烘干、施釉，控溫?zé)频裙に囘^程制成陶瓷制品。
2.如權(quán)利要求1所述的一種以石英為基體材料的陶瓷制作方法，其特征在于所述的漿料成型是將漿料經(jīng)過過篩除鐵后進(jìn)行注漿得到日用陶瓷坯體。
3.如權(quán)利要求1所述的一種以石英為基體材料的陶瓷制作方法，其特征在于所述的濕法球磨得到漿料是通過壓濾、陳腐、和真空練泥得到塑性泥料；塑性泥料經(jīng)過塑性成型得到日用陶瓷坯體。
4.如權(quán)利要求1-3所述的一種以石英為基體材料的陶瓷制作方法，其特征在于所述的二氧化硅、氧化鋁、堿性氧化物的百分組成由石英原料、粘土原料和長石原料的組成折算得到。
5.如權(quán)利要求4所述的一種以石英為基體材料的陶瓷制作方法，其特征在于所述的煅燒方法是指在500-700°C下將石英通過晶型轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)化為α-石英。
6.如權(quán)利要求4所述的一種以石英為基體材料的陶瓷制作方法，其特征在于所述的細(xì)磨預(yù)合成粉體的粒度符合的要求是指，其中粒度小于5微米的原料，占二氧化硅原料總量的15-30%，剩余部分為粒度大于5微米的原料。
7.如權(quán)利要求4所述的一種以石英為基體材料的陶瓷制作方法，其特征在于所述的控溫?zé)剖侵笇⒅瞥傻呐黧w送入窯爐后，按照一定的升溫制度進(jìn)行燒制。
8.如權(quán)利要求7所述的一種以石英為基體材料的陶瓷制作方法，其特征在于所述的升溫制度制定的依據(jù)是石英以及方石英的相變溫度、玻璃相產(chǎn)生的溫度、產(chǎn)品所需的方石英的量以及產(chǎn)品所需的玻璃相的量。
9.如權(quán)利要求8所述的一種以石英為基體材料的陶瓷制作方法，其特征在于所述的升溫制度為由室溫升溫至1300-1400°C，升溫速率80-100°C /小時(shí)保溫1-2小時(shí)。
10.一種以石英為基體材料的陶瓷制作方法制作的的產(chǎn)品，其特征在于所生產(chǎn)出來陶瓷制品是一種含二氧化硅量在總重量90-94%的陶瓷制品，且二氧化硅為α -石英。
全文摘要
一種以石英為基體材料的陶瓷制作方法及產(chǎn)品，以二氧化硅為基體材料，以氧化鋁、堿性氧化物和氧化鎂為輔料；所述陶瓷材料組成及配比按重量份數(shù)如下二氧化硅90-94%；氧化鋁3-6%；堿性氧化物0.5-1.5%；氧化鎂0.2-1%；其余量為雜質(zhì)；先將二氧化硅基體材料經(jīng)過煅燒方法得到預(yù)合成粉體，在煅燒過程中β-石英通過晶型轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)化為α-石英；然后將得到的預(yù)合成粉體進(jìn)行細(xì)磨，細(xì)磨后的預(yù)合成粉體的粒度分布滿足一定的要求；細(xì)磨后的預(yù)合成粉體、輔料按照配比的比例稱量配料，在球磨機(jī)中濕法球磨得到漿料，由漿料成型得到日用陶瓷坯體；然后在經(jīng)過烘干、施釉，控溫?zé)频裙に囘^程制成陶瓷制品。
文檔編號(hào)C04B35/14GK102211926SQ20111005685
公開日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2011年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月10日
發(fā)明者李順祿 申請(qǐng)人:湖南華聯(lián)瓷業(yè)股份有限公司