衛(wèi)生陶瓷低鋯生料乳濁釉的研制*

吳秀鑾 余靜端 王 囅

(廣東省潮州市質(zhì)量計(jì)量監(jiān)督檢測所 廣東 潮州 521000)

釉料作為重要的陶瓷材料，在提高陶瓷產(chǎn)品質(zhì)量方面起到至關(guān)重要的作用。如何提高衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品的釉面質(zhì)量，提高衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品的質(zhì)量及檔次，是當(dāng)前諸多衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)企業(yè)共同努力的目標(biāo)，也是整個行業(yè)需要重視的問題。

“釉”指的是覆蓋在陶瓷坯體表面上的玻璃狀薄層，使陶瓷制品具有一定的穩(wěn)定性和特殊的物理化學(xué)性能。陶瓷產(chǎn)品表面施釉的作用主要表現(xiàn)在2個方面：一是改善陶瓷產(chǎn)品的外觀質(zhì)量；二是提高陶瓷產(chǎn)品的使用性能。目前，乳濁釉在衛(wèi)生陶瓷應(yīng)用廣泛。所謂乳濁釉就是在透明釉中加入乳濁劑，使釉中產(chǎn)生細(xì)小結(jié)晶體、氣泡或熔析現(xiàn)象，對光線產(chǎn)生散射作用，從而獲得的不透明的乳濁狀釉面。

乳濁釉通常采用氧化錫、氧化鈦、氧化鋯等作為乳濁劑。鋯英石作為生料乳濁釉的乳濁劑，以其熱膨脹系數(shù)小、對燒成氣氛不敏感、適應(yīng)性強(qiáng)、性能穩(wěn)定、乳濁效率高，而且能增進(jìn)坯釉結(jié)合，增加釉面的抗水性、耐磨性和硬度等優(yōu)點(diǎn)，已成為衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)的重要原料之一。鋯英石能提高白度與乳濁度，但是，鋯釉存在高溫粘度大，不易鋪展平滑，容易出現(xiàn)針孔、釉面粗糙等缺陷，而且我國鋯資源非常有限不可再生，鋯英石的市場價(jià)格比較高。所以，如何降低鋯英石用量又不影響其乳濁效果一直是困擾衛(wèi)生陶瓷企業(yè)的一大難題。在衛(wèi)生陶瓷釉料配方設(shè)計(jì)上，要綜合考慮生產(chǎn)工藝與成本，合理調(diào)整各原料在配方中的比例，力求達(dá)到較好的乳濁效果、較高的白度和釉面質(zhì)量。

1 研制過程

1.1 材料配制

配制釉料的原料化學(xué)成分見表1。

表1 原料的化學(xué)組成(%)

1.2 工藝流程

稱量→球磨→測細(xì)度密度→除鐵→過篩→施釉→燒結(jié)→性能測試

1.3 釉料配方

經(jīng)過多次配方試驗(yàn)確定釉料的配方范圍，如表2所示。

表2 釉料的配方范圍(%)

釉式如下：

1.4 工藝參數(shù)

料∶球∶水=1∶2∶0.5～0.55；

球磨時(shí)間：22 h；

釉漿細(xì)度：萬孔篩余0.05%～0.1%；

釉漿密度：1.73～1.76 mg/L；

燒成溫度：1 240～1 270 ℃。

采用干燥生坯噴釉法施釉，每個樣品分別編號，晾干后置于衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)企業(yè)梭式窯隨成品陶瓷燒成。

1.5 檢測結(jié)果

釉料的化學(xué)組成見表3。

表3 釉料的化學(xué)組成(%)

始融溫度：1 160～1 250 ℃；

釉面光澤度：(90～92) GU；

釉面白度：79%～81%；

內(nèi)外照射指數(shù)限量符合GB 6566-2010《建筑材料放射性核素限量》中A類裝飾裝修材料要求；

釉面外觀質(zhì)量和抗裂性符合GB/T 6952-2015 《衛(wèi)生陶瓷》的要求。

2 討論

2.1 硅酸鋯的影響

硅酸鋯使釉具有較強(qiáng)的乳濁性，從而有較強(qiáng)的遮蓋力，其化學(xué)惰性大，能提高釉的化學(xué)穩(wěn)定性，提高釉的耐堿耐磨性能。引入硅酸鋯的釉料，高溫粘度大，可以擴(kuò)大釉料的燒成溫度范圍，而且硅酸鋯在釉中容易析晶，結(jié)晶晶粒細(xì)小。試驗(yàn)表明，硅酸鋯的細(xì)度越細(xì)，高溫粘度越小，乳濁效果及釉面白度越好。 經(jīng)過試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，硅酸鋯用量在15%～18%時(shí)效果最佳，但因成本較高，經(jīng)過多次配方調(diào)制，用量控制在10%也能達(dá)到較好的效果。

2.2 石英的影響

石英的主要成分是SiO2，SiO2是玻璃生成體氧化物，在絕大多數(shù)釉組成中，SiO2含量占50%以上，在衛(wèi)生陶瓷釉中一般含有60%～75%。在釉中SiO2含量增加能影響釉的許多性質(zhì)，如提高熔融溫度，提高釉的粘度，增加釉對水溶性和化學(xué)侵蝕的抵抗力，增加釉的機(jī)械度和硬度，降低釉的平整系數(shù)等。釉料的成熟溫度控制在1 250～1 280 ℃，而釉的成熟溫度隨SiO2及Al2O3摩爾數(shù)的增大而相應(yīng)提高。為得到光澤度較好的釉，乳濁釉區(qū)分布偏向于高硅鋁比值區(qū)(即SiO2/Al2O3≥10.17 的區(qū)域) ，而本實(shí)驗(yàn)釉的SiO2/Al2O3=13.0恰好符合此點(diǎn)。所以當(dāng)SiO2/Al2O3為13.0時(shí)，在1 160 ℃下能夠形成平整度、光滑度很好的薄釉層。由此可以看出，合理的SiO2/Al2O3比是影響釉的成熟溫度和光澤度及獲得良好釉面質(zhì)量的關(guān)鍵。

2.3 方解石的影響

添加方解石用量，相應(yīng)減少長石的用量，這樣就減少了釉中K2O和Na2O對釉網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的破壞，降低了釉料的膨脹系數(shù)，從而提高了產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性，且CaO在高溫時(shí)有使釉料粘度快速降低的作用，因此有利于燒成過程中坯釉物化反應(yīng)產(chǎn)生的氣體快速排出，減少釉面針孔，同時(shí)由于CaO具有較高的折射率和表面張力，因此提高了產(chǎn)品的釉面光澤度和平整度，但釉中CaO含量太高時(shí)，不但容易使產(chǎn)品產(chǎn)生邊泡，使釉面變軟，出現(xiàn)劃傷，而且易使產(chǎn)品產(chǎn)生煙熏，在氧化氣氛中燒成時(shí)產(chǎn)品釉面易發(fā)黃。方解石的用量宜控制在15%以下, 經(jīng)過多次配方調(diào)制，用量控制在12%能達(dá)到較好的效果。

2.4 滑石的影響

滑石不但能降低釉的燒成溫度,增加釉的燒成范圍,而且能提高釉的抗氣氛能力, 而且能促進(jìn)坯釉中間層的形成，從而提高釉面的熱穩(wěn)定性，提高釉料對氣氛的適應(yīng)能力，為釉料的高溫氧化排氣提供了條件，減少了針孔及釉泡的可能性，使釉面光澤度到進(jìn)一步得高。但生滑石的鱗片狀結(jié)構(gòu)及高溫下分解排氣對釉料研磨，釉漿使用及釉面質(zhì)量也會產(chǎn)生一些不良影響。因此，通常都將滑石煅燒后使用。燒滑石的加入量不能過多,若超過12%時(shí)，不但提高了釉料的耐火度和高溫粘度，而且縮小了釉料的燒成溫度范圍，且會使釉析晶，釉面光澤變差甚至失透，釉面會出現(xiàn)圈縮現(xiàn)象，故經(jīng)過多次配方調(diào)試其用量控制在4%。

2.5 氧化鋅的影響

氧化鋅可以降低釉料的燒成溫度和高溫粘度，減少釉面針孔。氧化鋅還可以提高釉的表面張力，有利于形成平滑的釉面。另外，氧化鋅具有較高的折射率，釉中加入適量氧化鋅，提高了釉層的折射率，從而提高了釉面的光澤度。釉中氧化鋅提高了釉的彈性，緩沖了有害反應(yīng)力對釉層的破壞，改善了產(chǎn)品的穩(wěn)定性，降低了釉的膨脹系數(shù)，擴(kuò)大釉的熔融溫度范圍。但是過多則提高釉的耐火度，粘度也顯著提高，易使釉結(jié)晶。因氧化鋅成本較高，經(jīng)過多次配方調(diào)制，用量控制在2%也能達(dá)到較好的效果。

2.6 碳酸鋇的影響

氧化鋇主要由碳酸鋇引入。氧化鋇在堿土金屬氧化物中的助熔作用最強(qiáng)，并能提高釉的密度和折射率，降低晶析能力，增加釉面光澤度。但是氧化鋇不能加太多，否則會形成無光釉，所以碳酸鋇一般控制在3%以內(nèi)，該低鋯生料乳濁釉中只加了1%的碳酸鋇。

3 經(jīng)濟(jì)分析

3.1 經(jīng)濟(jì)核算

原材料成本：高嶺土1 300元/t，石英600元/t，長石1 000元/t，滑石1 800元/t，方解石700元/t，硅酸鋯13 000元/t，氧化鋅16 000元/t，碳酸鋇3 200元/t。

表4 計(jì)算1 t釉料的成本價(jià)格

人工、水電、設(shè)施折舊和稅收為總費(fèi)用的15%。

總成本為：2 399+2 399×15% =2 759(元)

該乳濁釉的市場價(jià)格約為3 300元，其利潤為：(3 300-2 759)/2 759×100%=19.6%

3.2 市場前景

近幾年我國的衛(wèi)生陶瓷增長主要來自于中低端市場的擴(kuò)大，工程渠道的需求的增加。例如政府保障房以及精裝修商品房的大量開工建設(shè)也是助推行業(yè)的重要力量。衛(wèi)浴品牌在電商市場發(fā)展迅猛，隨著線上線下的打通，80、90后消費(fèi)者的涌現(xiàn)導(dǎo)致的個性化需求增加，網(wǎng)絡(luò)銷售表現(xiàn)出爆發(fā)式增長。因此，開發(fā)生產(chǎn)出成本低，質(zhì)量高的乳濁釉會大大激活國內(nèi)市場，它的發(fā)展前景將會更加廣闊。