專利名稱：增強強化日用瓷的制造工藝方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種增強強化日用瓷的制造工藝方法，更具體地說，本發(fā)明涉及一種采用以瓷土為坯體主要原料，并加入其他成分，使其盛成含有納米莫來石晶粒和細化剛玉晶粒以增強強化日用瓷的制造方法。本發(fā)明屬陶瓷化學工業(yè)技術領域。
背景技術：
強化日用瓷是國內(nèi)外市場上十分暢銷的高檔日用瓷。它的主要特點是材質(zhì)的抗沖擊強度和抗折強度高，熱穩(wěn)定性好。強化日用瓷制品不易碰破口沿、并可適用于高溫消毒、機械洗滌及微波爐快速升溫加熱食品。因此，強化日用瓷被中、高檔賓館、酒店和企事業(yè)單位的餐廳廣泛使用。目前，國內(nèi)外強化日用瓷的材質(zhì)有多種類型，已開發(fā)生產(chǎn)的有高鋁質(zhì)、高硅質(zhì)、鎂質(zhì)或引入白云母、磷灰石、氧化鈦等原料補強的強化瓷，但在國內(nèi)外市場潛力最大的還是高鋁質(zhì)強化日用瓷。這是因為高鋁質(zhì)強化瓷不僅具有優(yōu)異的機械性能，還具有優(yōu)良的化學穩(wěn)定性和電氣性能，并且生產(chǎn)成本較低，所以近年來受到了在國內(nèi)外陶瓷行業(yè)的普遍重視，已成為重要的發(fā)展方向。但目前國際上多采用在高嶺土-石英-長石三元系統(tǒng)的長石質(zhì)瓷中加入一定量剛玉的辦法，改善坯體的結(jié)構(gòu)，提高其強度和熱穩(wěn)定性能等，剛玉的引入還會提高瓷的白度。這種方案的不足之處是高嶺土中著色氧化物較多，會影響產(chǎn)品的白度，長石和剛玉用量過多，坯料工藝性能較差，難于成型。例如，日本的剛玉強化瓷中，剛玉的加入量達到30％以上，燒成溫度在1420℃以上。由于剛玉為人工原料，成本高，且由于剛玉的引入，制品的燒成溫度高，能源耗費大，對窯爐設備要求高。另外，國內(nèi)外高鋁質(zhì)強化日用瓷坯體的顯微結(jié)構(gòu)中，以微米莫來石和剛玉晶粒為主要晶相，強化相在坯體中分散的均勻性不高，對日用瓷的質(zhì)量也有影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種以天然瓷土原料為主生產(chǎn)的含有納米莫來石晶粒和細化的剛玉晶粒增強的強化日用瓷及其制造方法。本發(fā)明的又一目的在于以瓷土為坯體主要原料，通過加入預處理過的工業(yè)氧化鋁超細粉、滑石粉和稀土氧化物，生產(chǎn)含有納米莫來石和細化剛玉晶粒強化相的高強度和熱穩(wěn)定性的高檔強化日用瓷。
本發(fā)明的目的是通過下述技術方案來達到的
本發(fā)明的一種增強強化日用瓷的制造工藝方法，采用陶瓷工業(yè)的基本制造工藝步驟，其特征在于該方法包括如下步驟A.設定特殊的日用瓷瓷坯和瓷釉的氧化物成分化學式及瓷坯和瓷釉的原料配方a.瓷坯的氧化物成分化學式及原料配方為a).瓷坯氧化物成分化學式為 b).瓷坯的原料配方(wt％)瓷土 70 高嶺土 9工業(yè)氧化鋁 21 滑石粉(外加) 2-3添加劑與氧化釔(外加)1～3％；b.瓷釉氧化物成分化學式及原料配方為a).瓷釉氧化物成分化學式 b).瓷釉的原料配方(wt％)長石 37 易熔釉土16滑石粉 13 石英沙 15工業(yè)氧化鋁 4 碳酸鋇 1.5氧化鋅 3.5 鋰輝石 10B.強化日用瓷的坯料及釉料的制備，其工藝流程和步驟為a.瓷坯坯料的制備配料→球磨(270目篩余0.5％以下)→除鐵過篩→榨泥→三次真空練泥→備用；b.瓷釉釉料的制備配料→球磨(300目篩余0.5％以下)→除鐵過篩→備用；c.滾壓成型生產(chǎn)工藝滾壓成型(水分22～24％)→脫膜→干燥→補內(nèi)水，上內(nèi)釉(68～70波美度)→補外水，上外釉(48～50％波美度)→入匣→裝窯車；d.燒成采用燃油或燃氣隧道窯燒成，燒成工藝參數(shù)為最高燒成溫度1330～1400℃燒成氣氛弱氧化性氣氛最高溫度燒成時間2小時入窯水份＜4％。
本發(fā)明的一種增強強化日用瓷的制造工藝方法，采用了可塑形較好的瓷土為主要原料，代替了過去傳統(tǒng)所用的長石，可大大改善瓷坯坯料的工藝性能；該瓷土含有較多的Al2O3，其要求的Al2O3含量＞25％、可塑指數(shù)＞0.5％。較多的Al2O3含量可使在燒成鍋成中與與SiO2形成力學性能優(yōu)良的莫來石相，使Na2O/K2O＜4，這也是本發(fā)明的強化日用瓷具有高強度和高熱穩(wěn)定性能。采用的工業(yè)氧化鋁為處理過的超細粉，在燒成過程中，可產(chǎn)生細化的剛玉顆粒，不僅可以改善坯體的成型性能，還可降低燒成溫度。加入滑石粉，可有利于莫來石的形成，降低瓷化溫度，擴大燒成溫度范圍。稀土氧化物的引入可起到細化晶粒的作用，阻止剛玉相、莫來石相在燒成過程中過分長大，使強化瓷的微觀結(jié)構(gòu)中，強化相的分布更加均勻，有利于進一步提高坯體的強度、熱穩(wěn)定性能和抗沖擊性能。
本發(fā)明方法制得的強化日用瓷樣品經(jīng)顯微結(jié)構(gòu)分析，瓷坯體通過掃描電鏡(SEM)微觀形貌照片，可見到坯體中晶相量達到40％以上，由大量的針狀莫來石晶體、粒狀剛玉晶體和少量石英晶體組成。針狀莫來石晶體的直徑在20nm以下，具有較大的長徑比。莫來石相形成網(wǎng)絡狀，網(wǎng)絡狀的莫來石能夠阻礙晶界的滑移和裂紋的擴展，大大地提高強化瓷的熱穩(wěn)定性能。剛玉晶粒的尺寸在1μm以下，均勻的分布在莫來石針狀晶體中間，起到了彌散強化作用。
在發(fā)明強化日用瓷釉層的顯微結(jié)構(gòu)照片(SEM)，可見釉層均勻致密。而且坯釉結(jié)合緊密。
本發(fā)明利用莫來石和剛玉(α-Al2O3)作為強化相。剛玉相的彈性模量(41.0×1010N/m2)遠大于玻璃和莫來石相，將其嵌入坯體可大大提高日用瓷的硬度和抗折強度。但是高彈性模量的剛玉相，對提高強化瓷的抗沖擊強度不利。通過控制原料成分和燒成工藝制度使坯體中生成大量的針狀莫來石相，并形成網(wǎng)絡。莫來石的抗折強度(＞140MPa)和硬度，僅次于剛玉相，但是彈性模量較小。所以，構(gòu)成網(wǎng)絡的針狀莫來石相的存在，有助于坯體抗沖擊強度的提高。此外，莫來石的膨脹系數(shù)與玻璃相十分接近，有助于減少大裂紋，提高瓷的斷裂韌性。尤其是納米莫來石的生成更大程度地改善了坯體的強度、韌性和熱穩(wěn)定性能。
本發(fā)明的強化日用瓷產(chǎn)平與國內(nèi)外部分強化瓷產(chǎn)品的性能比較見下表國內(nèi)外部分強化瓷產(chǎn)品的性能比較

由上表可知，本發(fā)明方法制造的強化日用瓷具有較明顯的優(yōu)良性能。
具體實施例方式
現(xiàn)將本發(fā)明的具體實施例敘述于后本發(fā)明的增強強化日用瓷的制造工藝方法包括如下步驟A.設定特殊的日用瓷瓷坯和瓷釉的氧化物成分化學式及瓷坯和瓷釉的原料配方a.瓷坯的氧化物成分化學式及原料配方為a).瓷坯氧化物成分化學式為

b).瓷坯的原料配方(wt％)瓷土(云南易門地區(qū)產(chǎn)) 70高嶺土(宣威產(chǎn)) 9
工業(yè)氧化鋁 21滑石粉(廣西產(chǎn)) 2-3添加劑氧化釔 1～3％；瓷坯坯料的各原料的化學成分如下表所示坯料的原料化學成分分析結(jié)果(重量％)

原料工業(yè)氧化鋁是經(jīng)特殊處理和煅燒后的剛玉超細粉，其處理過程如下工業(yè)氧化鋁是白色松散的結(jié)晶粉末，主要為γ-Al2O3相組成的多孔球形聚集體。在工業(yè)氧化鋁中加入1～4％的滑石粉和氧化釔，混和均勻，磨細，經(jīng)1450℃焙燒3小時后，使其完全轉(zhuǎn)變成晶粒細小的α-Al2O3相，以減少燒成時收縮。煅燒后的工業(yè)氧化鋁經(jīng)破碎、磨細，粒度應小于1μm。
b.瓷釉氧化物成分化學式及原料配方為a).瓷釉氧化物成分化學式

b).瓷釉的原料配方長石(湖南平江產(chǎn)和個舊產(chǎn)) 37易熔釉土(個舊產(chǎn)) 16滑石粉(廣西產(chǎn)) 13石英沙(羊街產(chǎn)) 15
工業(yè)氧化鋁 4碳酸鋇 1.5氧化鋅 3.5鋰輝石 10瓷釉釉料的各原料及化學成分如下表所示瓷釉釉料各原料的化學成分(重量％)

B.強化日用瓷的坯料及釉料的制備，其制備工藝流程和步驟為a.瓷坯坯料的制備配料→球磨(270目篩余0.5％以下)→除鐵過篩→榨泥→三次真空練泥→備用；b.瓷釉釉料的制備配料→球磨(300目篩余0.5％以下)→除鐵過篩→備用；c.滾壓成型生產(chǎn)工藝滾壓成型(水分22～24％)→脫膜→干燥→補內(nèi)水，上內(nèi)釉(68～70波美度)→補外水，上外釉(48～50％波美度)→入匣→裝窯車；d.燒成采用燃油或燃氣隧道窯燒成，燒成工藝參數(shù)為最高燒成溫度1400℃燒成氣氛弱氧化性氣氛最高溫度燒成時間2小時入窯水份＜4％。
權利要求
1.一種增強強化日用瓷的制造工藝方法，采用陶瓷工業(yè)的基本制造工藝步驟，其特征在于該方法包括如下步驟A.設定特殊的日用瓷瓷坯和瓷釉的氧化物成分化學式及瓷坯和瓷釉的原料配方a.瓷坯的氧化物成分化學式及原料配方為a).瓷坯氧化物成分化學式為 b).瓷坯的原料配方(wt％)瓷土 70 高嶺土 9工業(yè)氧化鋁 21 滑石粉(外加)2-3添加劑與氧化釔(外加) 1～3％；b.瓷釉氧化物成分化學式及原料配方為a).瓷釉氧化物成分化學式 b).瓷釉的原料配方(wt％)長石 37易熔釉土16滑石粉 13石英沙 15工業(yè)氧化鋁 4 碳酸鋇 1.5氧化鋅 3.5 鋰輝石 10B.強化日用瓷的坯料及釉料的制備，其工藝流程和步驟為a.瓷坯坯料的制備配料→球磨(270目篩余0.5％以下)→除鐵過篩→榨泥→三次真空練泥→備用；b.瓷釉釉料的制備配料→球磨(300目篩余0.5％以下)→除鐵過篩→備用；c.滾壓成型生產(chǎn)工藝滾壓成型(水分22～24％)→脫膜→干燥→補內(nèi)水，上內(nèi)釉(68～70波美度)→補外水，上外釉(48～50％波美度)→入匣→裝窯車；d.燒成采用燃油或燃氣隧道窯燒成，燒成工藝參數(shù)為最高燒成溫度1330～1400℃燒成氣氛弱氧化性氣氛最高溫度燒成時間2小時入窯水份＜4％。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種增強強化日用瓷的制造工藝方法，其特征在于所述的瓷坯氧化物成分中Na2O/K2O＜4；所述的瓷坯原料中的瓷土的Al2O3含量＞25％、可塑指數(shù)＞0.5％。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種增強強化日用瓷的制造工藝方法，其特征在于所述的原料工業(yè)氧化鋁是經(jīng)過特殊處理和煅燒后的剛玉超細粉。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種增強強化日用瓷的制造工藝方法，其特征在于所輸?shù)么膳髟现械奶砑觿趸怸2O3外，還可使用氧化鑭La2O3。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種增強強化日用瓷的制造工藝方法，即采用天然瓷土為坯體主要原料制成的含有納米莫來石晶粒和細化剛玉晶粒以增強強化日用瓷的制造方法。本發(fā)明屬陶瓷化學工業(yè)技術領域。本發(fā)明采用傳統(tǒng)常規(guī)的陶瓷工業(yè)基本技術及基本制造工藝流程和步驟，其特征在于具有特定設計的日用瓷瓷坯和瓷釉的氧化物成分化學試及原料配方。本發(fā)明采用以瓷土為坯體主要原料，通過加入玉處理國的工惡言掛綠超細粉、華時分和瓷土氧化物、生產(chǎn)含有納米莫來石和細化剛玉晶粒強化相的高強度、熱穩(wěn)定性好的高檔強化日用瓷。
文檔編號C04B33/32GK1544385SQ20031010859
公開日2004年11月10日 申請日期2003年11月13日 優(yōu)先權日2003年11月13日
發(fā)明者甄強, 曹家麟, 劉建強, 王以偉, 趙明華, 甄 強 申請人:上海大學