鈦、鈰對高膨脹低溫無鉛熔塊的白度研究*

黃 駿 周 喆 羅升敏

(江蘇拜富科技有限公司 江蘇 宜興 214221)

鈦白粉被認為是目前世界上性能最好的一種白色顏料，用于行業(yè)較多都比較好，在用于陶瓷鉛釉中可能顯黃色，假如鈦和釉中都有鐵雜質(zhì)也會顯黃色。氧化鈰用途也很廣，但由于純度的高低，會出現(xiàn)外光顏色問題有淡黃或褐色，主要是制備方法引起的。這次實驗用的是純度較高的氧化鈰，其外觀為白色，和鈦白粉差不多。下面通過鈦白粉和氧化鈰分別使用到高膨脹低溫無鉛熔塊里，探究其對白度的影響。

1 實驗過程

1.1 高膨脹低溫無鉛熔塊氧化物化學組成

高膨脹低溫無鉛熔塊氧化物化學組成見表1。

表1 高膨脹低溫無鉛熔塊氧化物化學組成(質(zhì)量%)

燒制溫度為1 300 ℃，時間4 h。

1.2 實驗步驟

制備的工藝流程：熔塊+加水→球磨(使用13 mm氧化鋁球石)→測細度→加(鈦、鈰)加水球磨(使用5毫米氧化鋁球石)→測細度→測濃度→過篩(500目)→噴釉→燒成。

釉漿細度D90≤6

燒成實際溫度850 ℃，保溫60 min。

1.3 實驗儀器

全自動白度計 WSO-3C(北京康光儀器有限公司)，波美度比重計，馬弗實驗電爐，球磨機，激光粒度分析儀 LS-POP06 (歐美克)，膨脹儀 DIL402PC(德國耐馳)，影像式燒結點試驗儀(湘潭湘儀儀器有限公司)。

2 結果與分析

2.1 高膨脹低溫無鉛熔塊數(shù)據(jù)

圖1 熔點測的在673 ℃

高膨脹低溫無鉛熔塊燒制6種選擇4號最高膨脹參數(shù)為基礎釉，分別測試膨脹系數(shù)和熔點，如圖1、圖2所示。

圖2 膨脹系數(shù)

2.2 測不同保溫時間LAB、Wr、Wh值

表2 熔塊原始白度

熔塊分別和鈦白粉、氧化鈰用球磨混合成樣品A1-A6，燒成時間為220 min，溫度850 ℃分別保溫3個時間段，來測的白度LAB值。

從測的數(shù)據(jù)顯示保溫30 min時A2亮度白度較好，保溫10 min時A3白度較好。保溫60 min時A1、A2、A3白度已經(jīng)明顯下降，燒失嚴重，A4、A5、A6白度雖然下降，但是A值上升導致白度下降，沒有明顯的燒失現(xiàn)象。在改變鈦和鈰加入配比下進一步實驗。

表3 球磨比列

表4 保溫10 min測L、A、B、Wr、Wh值

2.3 優(yōu)化對比實驗

從表G.H.改變鈦白粉和氧化鈰加入比例能有效的控制燒失現(xiàn)象和A值上升變化。

表5 保溫30 min測L、A、B、Wr、Wh值

2.4 分析

鈦白粉具有高活性、高分散性，在長時間燒成狀態(tài)下會對其自身的白度有一定的影響，會使晶型越來越大，使白度有變化。鈦白粉也對PbO，V2O5，F(xiàn)e2O2，Cr2O3等雜質(zhì)，在燒成時會對白度有影響。氧化鈰具有很好的穩(wěn)定性及不易化學反應的優(yōu)點，被應用的領域很廣，氧化鈰純度的高低也會影響其白度，這次用的是99.9%的氧化鈰。本次基礎釉在鈦和鈰的基礎上設計不引入對其白度有影響的元素，同時對基礎釉原料的雜質(zhì)(Fe，PbO)要求稍高。從以上數(shù)據(jù)表可發(fā)現(xiàn)，鈦白粉和氧化鈰結合有助于在長時間燒成不失色及A值偏大的現(xiàn)象，配合基礎釉來完善釉面的性能及白度。

表6 保溫60 min測L、A、B、Wr、Wh值

表7 球磨比例

表8 保溫60 min測L、A、B、Wr、Wh值

磨出的釉漿需達到4點要求：①釉料的細度。影響到釉漿的稠度和粘度。過細釉層干燥收縮增大，易開裂。過粗易沉淀，影響噴釉，不適于長時間噴釉。②釉料的懸浮性。與釉料的細度和加入粘土質(zhì)原料多少有關。釉料越細懸浮性越好。一般釉料里都加入適量的粘土質(zhì)原料(高嶺土)，能高度分散在水中，從而使釉料具有良好的懸浮性和穩(wěn)定性。③釉漿的比重。對噴釉厚度起著很重要的作用。由于是實驗載體表面基本不吸水，需要烘箱加熱。如果濃度大厚度會不均勻容易造成堆釉和釉裂等缺陷。濃度小噴釉時間太長不易于實驗載體表面揮發(fā)水分容易軟塌，稀釉不易達到釉層厚度，燒成后會影響白度。④釉漿的流動性。也決定這釉層的厚薄，可以稍微加入電解質(zhì)和調(diào)整水分來改變釉漿的流動性。雖然鈦白粉是最好的白色顏料，但是在850 ℃燒成下已經(jīng)影響到鈦變化。燒成時間越長，氧化鈦燒失現(xiàn)象越嚴重，但沒有出現(xiàn)偏黃現(xiàn)象。氧化鈰反而在長時間燒成下出現(xiàn)偏黃現(xiàn)象，熔塊組成及燒成影響兩者基本發(fā)色。氧化鈰在高溫燒成是氧缺陷狀態(tài)，使鈦白粉二次結晶的時候正好結合，兩者混入且能在這個燒成狀態(tài)下有良好的穩(wěn)定性，提高燒成范圍。

綜上所述，陶瓷行業(yè)與社會經(jīng)濟的發(fā)展保持著同樣高速的節(jié)奏，創(chuàng)造了很大的社會經(jīng)濟效益。在不斷追求效率和利潤的同時，陶瓷生產(chǎn)制作中也出現(xiàn)了一些不可避免的損耗，產(chǎn)生了相當數(shù)量的陶瓷工業(yè)廢棄物，由于它具有穩(wěn)定的化學性質(zhì)和物理性質(zhì)，很難被環(huán)境分解，若處理不當，不僅會造成土地等各種自然生態(tài)資源的浪費，同時在很大程度上也影響到社會人文環(huán)境，并且對陶瓷生產(chǎn)企業(yè)自身的可持續(xù)發(fā)展也會帶來很多不利的影響。筆者在陶瓷廢料比例65%的基本上制得陶瓷產(chǎn)品，膨脹系數(shù)相對偏高，二次燒基礎釉也選擇相對的高膨脹。因此在燒成850 ℃，保溫60 min狀態(tài)下，在一定范圍鈦白粉和氧化鈰的混合使用能夠有效提高白度。