仿玉质瓷的研制*

仿玉质瓷的研制*

马玉峰1 彭 群1 王 坤1 翟新岗2

(1 山东省安华瓷业有限公司 山东 德州 253100)(2 德州市乐华陶瓷洁具有限公司 山东 德州 253000)

摘 要 笔者研究了在高白泥中添加合适助熔剂，获得瓷质通透、细腻、如脂似玉的效果。通过对助熔剂的用量和引入方式进行试验，拓宽了陶瓷的烧成范围，使烧后瓷质的透光度、吸水率、强度等指标均达到日用陶瓷的标准。最终得出，当外加预处理碳酸钾含量为1%～3%、锂瓷石为6%～10%时，产品性能良好。同时试验了多种电解质的解胶性能，使泥浆性能满足生产使用的要求。

关键词 仿玉质瓷 强度 透光度 热稳定性

前言

骨质瓷瓷质细腻通透，质地洁白，长期以来成为各国的贵族用瓷，是世界上唯一公认的高档瓷。镁质瓷是国内研发的一种高档日用陶瓷，瓷质细腻乳白、薄胎呈半透明状、具有脂肪光泽、手摸有滑腻感。因骨质瓷、镁质瓷用料考究、工艺复杂，烧成范围窄且易变形，所以制作过程较普通日用陶瓷困难，生产技术普及难度大。笔者以普通高白日用陶瓷泥为基础，通过在坯体中增加钾、锂含量的方式，既保证了烧成范围的宽度，适合于工业生产，又提高了瓷质的白度和透光度，使其达到如脂似玉的效果。该新型高档瓷品种的研制成功，具有良好的经济和社会效益。

1 试验

1.1 试验设计

在陶瓷泥浆中增加钾、钠、锂、钙、镁等碱金属及碱土金属的加入量能显著降低坯体的烧成温度。但引入较多钙、镁容易造成坯体收缩率增大，不利于批量生产，产品易变形、坯体表面易形成碱皮等缺陷；引入较多的钠，会使坯体烧成范围变窄产品易变形。本实验采用增加Li2O、K2O含量来拓宽烧成范围，以提高产品的透光度、热稳定性及烧后强度。但常用的锂长石、钾长石无法满足配方的需要，而碳酸钾易溶于水、碳酸锂微溶于水，直接加入泥浆会影响泥浆及坯体的性能，因此本试验采取预处理碳酸钾、碳酸锂的方式加入到泥浆。

例如，体育项目“掷铅球”是一项力量运动，在教学掷铅球的技术动作时，体育老师不仅要演示手托铅球，身体微倾，用力蹬转，使劲掷出的动作要领，并且要边讲解边示范，还要关注铅球出手后的飞行轨迹，对于这一系列的动作拆解，老师若运用标准铅球作示范演示，无论是老师的体力还是学生的安全都得不到保障，且容易出现动作变形，飞行偏离正常的轨迹，基于标准铅球较重的原因，老师不妨用较轻的实心球来取代，让学生在老师的反复讲解和示范演示中掌握掷铅球的动作要领，也可避免老师因体力不支而出现示范动作变形的情况。

表1 原料化学成分(wt%)

SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgOK2ONa2OLi2O烧失总量9#白泥65．2321．930．040．040．060．045．961．32-5．2599．96锂瓷石70．1716．570．060．002．130．133．492．421．373．4299．76钾长石68．4917．390．090．000．410．119．682．90-0．8199．88碳酸锂工业纯碳酸钾工业纯

1.2 试验用原料

试验选用9#配方，用高白泥、锂瓷石、钾长石、碳酸锂、碳酸钾等作为原料，采用固定陶瓷泥浆基础配方不变，直接外加助熔剂的方式，研究了不同助熔剂用量对烧成温度及瓷质的影响，原料化学组成见表1。

泥浆用电解质为常规电解质，如水玻璃、腐植酸钠等，另外引入高效减水剂PC67、美国仙水复合解胶。

本研究在前期试验的基础上对9#高白泥外加锂瓷石、钾长石，碳酸锂、碳酸钾进行了系统研究，调整优化后坯体10#配方组成如表2所示。

(ⅰ) f-1(U)∈τ。事实上由U∈σCSI，U∈σ,又f:(X,τ)→(Y,σ)连续,于是f-1(U)∈τ。

表2 10#配坯体方化学成分(wt%)

SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgOK2ONa2OLi2O烧失总量59．5624．810．0600．110．107．761．570．115．6099．68

1.3 工艺过程

图1 烧成曲线

先将碳酸钾、碳酸锂与泥料粉、氧化铝粉、石英混合均匀后，经高温煅烧，磨细后，加入高白泥浆中，注浆成形。锂瓷石、钾长石球磨加细后加入高白泥浆中，注浆成形。坯体经干燥、修抹后直接氧化焰烧成，不施釉。烧成采用隧道窑烧成，最高烧成温度为1 230 ℃，烧成曲线如图1所示。

2 结果与讨论

2.1 泥浆流动性测试结果

泥浆固定比重为1.70 g/mL，用涂-4粘度计测试不同电解质加入量对泥浆流动性、稠化度影响，其流变性见表3。

表3 不同电解质的流变性

电解质加入量(wt%)PC67美国仙水复合解胶水玻璃腐植酸钠流速(s)稠化度0．120．250．101091．670．200．100．10741．730．250．05941．440．250．10751．070．0150．250．15801．100．0150．25651．13

2.2 瓷坯理化性能测试结果

按轻工行业标准《QB/T 4254-2011》，采用TXY型数显陶瓷吸水率测试仪测吸水率、SQ005陶瓷热稳定性测试仪测热稳定性；采用WD型数显白度仪、77C-瓷胎透光度仪、SKZ型数显式抗折仪，分别测试瓷坯的白度、透光度和抗折强度。9#、10#配方对比测试结果见表4。

表4 测试结果

白度(%)透光度(%)吸水率(%)热稳定性抗折强度(MPa)9#配方8471．0520～160℃热交换一次不炸31510#配方82110．0820～160℃热交换一次不炸300

2.3 结果分析

2.3.1 关于泥浆流动性问题

本公司所用水中的游离Cl-、SO42-等含量较高，水质较硬。这些离子易被泥浆中的高价阳离子如Ca2+、Mg2+吸引，使整个泥浆体系中胶粒的静电荷变低，因而斥力减少，引力增大，泥浆有絮凝倾向，从而使泥浆的流动性降低。

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从表3可以看出，传统电解质水玻璃对泥浆解胶效果较差；腐植酸钠对本泥浆的解胶性能优于水玻璃，但也不理想；用水玻璃+腐植酸钠+美国仙水复合解胶，泥浆流速仍在70 s以上，不能满足本公司注浆成形要求。

同时从表3还可以看出，PC67这类高效减水剂对泥浆的解胶水性能较好且用量较少。复合使用美国仙水+PC67解胶泥浆，总用量在0.25%～0.35%可以满足注浆成形的要求。

2.3.2 配方研制过程中遇到的问题

1)助熔剂加入量。在9#基础配方中单纯加入钾、锂助熔剂能明显降低坯体的烧成温度，但在试验中发现烧成时坯体易变形。从9#、10#坯体配方化学成分对比可以看出，10#配方中钾、钠总量增加了2.05%，而石英含量减少了5.67%，随着强助熔剂的增加，石英含量的减少，坯体中出现的低共熔体增多，其耐火度明显降低进而导致坯体软化变形。为了解决坯体变形问题，试验通过减少石英含量、增加氧化铝含量，使液相的高温粘度增大，且能提高坯体耐火度。试验发现，坯体中钾、钠总含量控制在9.5wt%以下，氧化铝含量控制在24.5%以上时，瓷坯变形较小。

2)坯体透光度。从表4可以看出，在烧成温度为1 230 ℃，9#配方吸水率略高，为1.08%，这说明该泥料瓷化温度偏高；而10#配方吸水率只有0.08%，完全瓷化。随着坯料中的钾、钠、锂助熔剂增加，瓷坯在高温下生成的玻璃相相应增多，坯体中大气孔被填充，气孔率降低，吸水率减小。根据资料，玻璃相折射率为1.5，石英折射率为1.55，莫来石折射率为1.64，坯体中玻璃相增多，所以其透光度明显增加，由7%增加到11%。同时随着透光度增加，瓷坯白度略有降低，由84降低到82。

3)坯体热稳定性。由于10#配方中钾、钠总含量较高，所以热稳定性较差。为了解决瓷坯热稳定性问题，考虑往坯体中引入含锂原料和氧化铝粉。一般含锂的矿物都有较低的热膨胀性，能经受急剧的温度变化而不被破坏，抗热震性能好。Al2O3可以提高瓷坯的化学稳定性和热稳定性，因此，在10#配方中通过引入锂瓷石和铝粉来提高热稳定性。从表4中可以看出，瓷坯热稳定性没有降低。

4)坯体抗折强度。晶相、玻璃相、气相是构成陶瓷的显微结构，而显微结构对强度的影响尤为明显。三者在瓷坯中的空间关系决定了陶瓷材料的强度及其性能。减少陶瓷坯体的气孔率能提高强度，10#配方比9#配方吸水率低，从侧面可以反映出坯体中气孔率低，有利于提高坯体强度。玻璃相的增多明显会使坯体强度下降，10#配方中钾、钠含量增加有利于生成玻璃相，所以钾钠助熔剂的加入量要控制在一定范围内，以保证坯体强度。提高坯体中氧化铝含量，有利于促进莫来石晶相的形成，莫来石含量增多坯体强度会增大。综合平衡吸水率、钾钠含量、铝含量这三者之间的关系，经大量实验筛选出来10#配方，抗折强度仍然有300 MPa。

3 结语

通过试验研究，将碳酸钾、石英、高铝粘土按一定比例高温预处理后添加到泥浆中，使配方中钾含量在7%～8%，铝含量在24%～25%时，瓷胎的白度和透光度能达到最佳值；而锂瓷石加入量在5%～8%时，能有效提高产品的热稳定性。在合理的烧成制度下，瓷质能达到如脂似玉的效果。

在产业组织理论中，市场集中度是衡量市场垄断力量、考察市场结构的首要因素。房地产业作为国民经济的支柱产业，同其他产业的关联度很高，也是中国当前供给侧结构性改革的重要一环，精准分析房地产业的市场集中度，有助于深刻了解房地产市场结构和资源配置情况，进而推动房地产业供给侧改革，优化市场结构，防范金融风险，促进国民经济健康发展。

参考文献

1 陆小荣.陶瓷工艺学[M].长沙：湖南大学出版社,2005

2 刘贤纪,孙仁花,王志义.高硅质强化瓷的研究[J].山东陶瓷,1993(4):87～89

3 王志义,李辉.高级日用镁质瓷的研究[J].中国陶瓷,2005,41(3):16～25

4 耿谦.骨质瓷热稳定的因素及其改善途径[J].江苏陶瓷,2004,37(4):17～19

* 作者简介：马玉峰(1971-)，本科；主要从事泥浆、釉料的开发和陶瓷酒瓶工艺研发与控制工作。

中图分类号：TQ174

文献标识码：A

文章编号：1002-2872(2017)11-0025-03