一種高質(zhì)量衛(wèi)生陶瓷乳濁釉的研制

劉文文

摘 要：采用常見(jiàn)的陶瓷原料，通過(guò)合理的釉料配方設(shè)計(jì)及調(diào)整，研制出了一種較高釉面質(zhì)量的衛(wèi)生陶瓷用乳濁釉，并探討了配方中主要的原料對(duì)釉料的影響，為后續(xù)衛(wèi)生陶瓷企業(yè)在提高產(chǎn)品的釉面質(zhì)量方面提供了借鑒和幫助。

關(guān)鍵詞：釉料;衛(wèi)生陶;釉面質(zhì)量

1 引 言

釉料作為重要的陶瓷材料，在提高陶瓷產(chǎn)品質(zhì)量方面起到了至關(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)生陶瓷企業(yè)共同努力的目標(biāo)，也是整個(gè)衛(wèi)浴行業(yè)需要重視的問(wèn)題。

“釉”指的是覆蓋在陶瓷坯體表面上的類玻璃質(zhì)薄層，使得陶瓷制品具有一定的穩(wěn)定性和特殊的物理化學(xué)性能。目前，使用最為廣泛的當(dāng)屬以氧化鋯為乳濁劑的乳濁釉。但是，鋯釉存在高溫粘度大，不易鋪展平滑，容易出現(xiàn)針孔、釉面粗糙等問(wèn)題。因此，在衛(wèi)生陶瓷釉料配方設(shè)計(jì)上，應(yīng)該綜合考慮生產(chǎn)工藝與成本，通過(guò)合理地調(diào)整各種原料在配方中的比例，力求使釉料達(dá)到較好的乳濁效果、較高的白度和釉面質(zhì)量。

2 研制過(guò)程

2.1 配方原料

配制釉料所用的原料種類及其化學(xué)成分見(jiàn)表1所示。

2.2 工藝流程

配料—濕法球磨—釉漿檢測(cè)—放釉—一次除鐵過(guò)篩—釉漿調(diào)制—二次除鐵過(guò)篩—施釉—燒成—分級(jí)—包裝入庫(kù)

2.3 釉料配方

經(jīng)過(guò)多次配方實(shí)驗(yàn)確定釉料的配方范圍如表2所示。

釉式如下：

2.4 工藝參數(shù)

料：球：水=1：（2.2-2.5）：（0.6-0.8）;

球磨時(shí)間：11.5-13.5h;

釉漿細(xì)度：400目細(xì)度<0.18%;

一次除鐵過(guò)篩：180目;二次除鐵過(guò)篩：200目;

釉漿比重：1.750-1.760g/cm3;

噴釉厚度：0.6-0.9mm;

燒成時(shí)間：16-20h;

采用手工循環(huán)線進(jìn)行手工噴釉，噴完釉的釉坯裝入干燥窯中，待干燥至水分低于1.5%以后進(jìn)入隧道窯經(jīng)1190-1220℃一次燒成。

2.5 釉料檢測(cè)結(jié)果

釉料的化學(xué)組成見(jiàn)表3;

釉料始熔溫度：1055-1075℃;

釉面光澤度：85-95GU;

釉面白度：80-85°;

熱穩(wěn)定性：20-130℃三次不裂;

吸污：優(yōu)等（5級(jí)）。

其中上述光澤度及白度的測(cè)試分別使用的是WGG-60光澤度儀和WD型數(shù)顯白度儀，直接可讀出結(jié)果。

重點(diǎn)闡述熱穩(wěn)定性及吸污檢測(cè)方法如下：

抗污能力檢測(cè)：將產(chǎn)品或試片的表面用潔凈的軟布擦拭干凈，在100cm2的表面上滴加3-4滴墨汁，然后用右手戴上橡膠手套握緊手指后將墨汁抹勻并用力反復(fù)研磨，3min后用水將其表面的墨汁沖洗干凈，觀察吸附在釉層表面黑色污點(diǎn)的多少。其中觀察黑色污點(diǎn)個(gè)數(shù)時(shí)，應(yīng)該將產(chǎn)品或試片拿至距離眼睛10cm處，且應(yīng)該在光線良好處利用反射原理即可清楚地?cái)?shù)出黑色污點(diǎn)的個(gè)數(shù)。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?熱穩(wěn)定性的測(cè)定：將產(chǎn)品或試片放置于電熱鼓風(fēng)恒溫干燥箱中在130℃溫度下烘烤3h，然后將其放入3℃的冰水中，待產(chǎn)品或試片溫度降至常溫后，再放置至一個(gè)裝滿紅墨水溶液的容器內(nèi)浸泡10min后（紅墨水溶液要浸沒(méi)待測(cè)物體）取出觀察釉面是否有裂紋。

3 實(shí)驗(yàn)討論

3.1 硅酸鋯的影響

硅酸鋯為釉中的乳濁劑和增白劑。硅酸鋯有較強(qiáng)的乳濁性，因而有較強(qiáng)的遮蓋能力，能提高釉的化學(xué)穩(wěn)定性、耐磨及耐堿性能。引入硅酸鋯的的釉料，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。實(shí)驗(yàn)表面，硅酸鋯的細(xì)度越細(xì)細(xì)，高溫粘度越小，乳濁效果及釉面白度越好。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，硅酸鋯用量在10%-15%時(shí)效果最佳，但成本太高，因此經(jīng)過(guò)多次配方調(diào)試，本配方中硅酸鋯的使用量控制在9.5%時(shí)也獲得了較好的釉面效果，而且使用的是粒徑在1μm以下的超細(xì)硅酸鋯微粉。

3.2 石英的影響

石英主要提供釉中的SiO2成分。釉中SiO2含量增加可以影響釉的許多性質(zhì)，如提高始熔溫度，提高釉的粘度，增加釉對(duì)化學(xué)侵蝕的抵抗力，增加釉的機(jī)械強(qiáng)度和硬度，降低釉的平整系數(shù)等。釉的成熟溫度隨SiO2及AI2O3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區(qū)（即SiO2/AI2O3大于10的區(qū)域），而本實(shí)驗(yàn)的釉的SiO2/AI2O3=11.2符合此點(diǎn)。 所以當(dāng)SiO2/AI2O3為11.2時(shí)，在1190-1210℃下能夠形成平整度、光滑度很好的釉面。本配方中適當(dāng)增加石英的用量提高了釉料的始熔溫度，讓釉熔體在高溫時(shí)排氣更加順暢，減少了釉面針孔缺陷，同時(shí)提高了釉料的耐磨性。

3.3 方解石的影響

方解石主要提供CaO。CaO在高溫時(shí)可降低釉料粘度，因此有利于將燒成過(guò)程中坯釉物化反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的氣體快速排出，從而減少釉面針孔。同時(shí)由于CaO有較高的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)，容易使釉面變軟，出現(xiàn)刮花現(xiàn)象。所以經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，本配方中方解石加入量為8%時(shí)即獲得了較好的釉面效果。

3.4 白云石的影響

白云石為高溫助熔劑。一方面白云石中含有碳酸鎂，比碳酸鈣更易拓寬釉料的燒成溫度范圍，同時(shí)它們作為網(wǎng)絡(luò)外體相互配合可以有效促進(jìn)石英的溶解和莫來(lái)石晶相的生成，有利于生成平整光滑且致密的釉面;另一方面可以提供氧化鎂?？梢酝貙捰粤系娜廴跍囟确秶?，減少釉面裂紋，通過(guò)與碳酸鈣配合使用，也可以達(dá)到調(diào)控鈣鎂含量的目的，使得釉熔體在高溫時(shí)的粘度、表面張力和流動(dòng)性達(dá)到最佳，利于形成光滑平整的釉面，避免形成釉面小針孔，有利于形成高質(zhì)量的釉面效果。

3.5 硅灰石的影響

硅灰石燒失量小，且提供的CaO具有較強(qiáng)的助熔作用，不僅有利于減少或消除釉層中氣泡，而且能相對(duì)減少釉層中未溶解的石英晶粒，對(duì)提高釉料的耐磨性，提高釉釉層透明度和光澤度都能起到作用。但是加入量不宜過(guò)多，一般控制在6%-12%之間，因?yàn)榧尤肓窟^(guò)多時(shí)容易導(dǎo)致析晶或?qū)е掠悦鏌o(wú)光。因此本實(shí)驗(yàn)配方中引入的硅灰石用量為10%。

3.6 氧化鋅的影響

氧化鋅不僅可以降低釉料的燒成溫度和高溫粘度，減少釉面針孔，而且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。釉中氧化鋅可以提高釉的彈性，緩沖有害反應(yīng)力對(duì)釉層的破壞，進(jìn)而改善產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性，降低釉的膨脹系數(shù)，擴(kuò)大釉的熔融溫度范圍。但是當(dāng)加入量過(guò)多時(shí)會(huì)提高釉的耐火度，粘度也顯著提高，易使得釉結(jié)晶。而且氧化鋅成本也較高，因此經(jīng)過(guò)多次配方調(diào)試，本配方氧化鋅用量控制在2%時(shí)即獲得了較好的釉面效果。

3.7 亞鋰輝石的影響

亞鋰輝石在高溫時(shí)熔融時(shí)產(chǎn)生的Li2O，具有強(qiáng)助熔作用，可以顯著降低釉的高溫粘度，使釉熔體流動(dòng)性更為良好，燒后釉面光滑平亮，而且其具有較低的熱膨脹系數(shù)，可以提高釉的耐熱沖擊性和熱穩(wěn)定性，特別是能降低燒成過(guò)程中的急冷和緩冷階段的開(kāi)裂不良。所以本實(shí)驗(yàn)引入少量的亞鋰輝石，一方面起到助熔作用，燒后使得釉面平整光滑，另一方面可提高釉料的熱穩(wěn)定性。

3.8 熔塊的影響

809熔塊屬于高鋅乳濁類熔塊，使用范圍寬，坯釉結(jié)合度高，燒成后光澤度好。其在釉中起到熔劑的作用，可以適當(dāng)調(diào)整釉料的始熔溫度及高溫時(shí)釉的粘度和表面張力，可以有效提高釉面質(zhì)量，使得釉面光滑平整、無(wú)針孔釉泡等缺陷，但需要控制其用量，用量過(guò)多時(shí)釉面易出現(xiàn)針孔缺陷。因此本配方中809熔塊的用量控制在2.5%時(shí)即獲得了較好的釉面效果。

4 結(jié)論

（1）要想獲得高質(zhì)量的釉料，則在設(shè)計(jì)釉料配方時(shí)，應(yīng)該充分考慮幾個(gè)方面：適當(dāng)提高釉料的始熔溫度;使釉料的熔融溫度范圍盡可能的寬;使釉熔體的高溫粘度和表面張力適中;使坯釉有良好的結(jié)合性能。

（2）白云石替代部分方解石，適當(dāng)增加鎂的含量，可以提高高溫時(shí)釉的表面張力，擴(kuò)大釉的熔融溫度范圍，使得釉料能適應(yīng)窯爐的波動(dòng)而不改變性能。

（3）在配方中使用硅灰石這種燒失量小的原料，減少了釉層中的氣泡的同時(shí)避免了釉面出現(xiàn)細(xì)小的針孔，使得燒后釉面光滑、平整、致密，極有利于釉料的抗污性能的提高。

（4）超細(xì)硅酸鋯對(duì)乳濁釉的白度及乳濁度有提高作用。

（5）亞鋰輝石具有較低的熱膨脹系數(shù)，可以提高有的耐熱沖擊性和熱穩(wěn)定性，本實(shí)驗(yàn)中引入少量的亞鋰輝石達(dá)到了較明顯的效果，燒成后釉面光滑致密，無(wú)小針孔，且熱穩(wěn)定性良好。

（6）通過(guò)合理的釉料配方設(shè)計(jì)，本實(shí)驗(yàn)最終制備出的高質(zhì)量衛(wèi)生陶瓷用乳濁釉的配方組成為（以質(zhì)量份數(shù)計(jì)算）：鉀長(zhǎng)石：16.2-18.2份，鈉長(zhǎng)石：6.8-8.8份，石英粉：28-32份，煅燒氧化鋅：1.5-2.5份，方解石：7.5-9.0份，白云石：3.5-5.5份;硅灰石：10-12份，普通氧化鋁粉：2.5-5.0份，煅燒高嶺土：5-7份，超細(xì)硅酸鋯：8.5-10.5份，809熔塊：2.5-5.0份，亞鋰輝石2.5-5.0份。

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