高白度釉下多彩低温陶瓷及制备方法
【专利摘要】高白度釉下多彩低温陶瓷的坯料配方质量百分比组成：白云石31、高岭土7、长石8、黑粘土16、绢云母石18、石英10、氧化钴5、氧化镁5；釉料配方质量百分比组成：长石39、锂辉石6、石灰石10、SrCO310、石英21、高岭土5、滑石6、BaCO33；本发明制备的高白度瓷的白度和铅镉溶出量均达到国际先进水平，热稳定性和高白度瓷一样可达180℃-20℃热交换不裂，降低烧成温度320℃左右，可节约大量的燃油，且釉下画面色彩鲜艳、逼真，大幅度提高了产品档次；且采用氧化气氛烧制高白度陶瓷，不但白度高，而且可提高成品率20%以上，可实现产业化生产。
【专利说明】高白度釉下多彩低温陶瓷及制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于陶瓷【技术领域】，具体涉及的是一种高白度釉下多彩低温陶瓷及制备方法。
【背景技术】
[0002]有史以来，我国南方陶瓷产区，特别是针对炼制高白度陶瓷，大都采用1380°C高温还原气氛炼制，但采用还原气氛炼制的陶瓷产品容易产生斑点、烟熏、阴黄等缺陷，产品的合格率较低，使得产品的实际生产成本很高，因此长期以来，高白度瓷只能进行小批量生产，较难实现产业化生产，且降低烧成温度，节能一直是陶瓷工作者追求的目标；为此本申请研究方向是针对陶瓷新材料工艺的研制与开发，充分解决了陶瓷坯釉配方、成型、釉下彩绘、施釉和烧成等生产工艺上的技术难题，实现陶瓷材料的技术创新，使陶瓷白度和铅镉溶出量均达到国际先进水平，热稳定性和高白度一样可达到180°C -20°C热交换不裂，且釉下画面色彩鲜艳、逼真、大幅度提高了产品的档次，成为世人注目的新的高档次名贵瓷种。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是针对以上技术的不足，通过改善坯釉配方及烧成工艺，提供一种高白度釉下多彩低温陶瓷及制备方法，其制备的陶瓷白度高，烧成温度低，且能耗大大降低。
[0004]本 申请人:在充分吸收和消化了国内外轻质陶瓷先进生产技术资料，在多次实验的基础上，采用白云石、絹云母石等为主要原料，配以少量高岭土塑性良好的粘土，再添加氧化钴等多种氧化物，融合低温轻质陶瓷和高温高白度瓷种的先进生产技术；通过配入可塑性较大的矿物原料和有机高分子增塑剂，解决了瘠性材料难成型等技术难题。
[0005]低温烧成原理:根据陶`瓷生产最重要的“K20 — Al2O3—Si02”三元系统相图，长石、石英、莫来石之间于985±20°C形成最低共熔点，陶瓷组成越靠近最低共熔点，烧成的温度越低。因此，本项目产品的原料主要组成选择尽量靠近最低共熔点，同时根据降低共熔点原理，组份越多，其共熔点的温度越低，即出现液相的温度越低，故本项目在“K20 — Al2O3—Si02”三元相图的基础上，引入CaO、MgO,组成五组份配方，形成K2O — CaO — MgO — Al2O3—SiO2共熔作用，共熔之后液相温度降低，从而液相大量产生，生成玻璃相沿各晶体颗粒的接触界分布，原子通进液相扩散传输，扩散增加，使烧结加快，同时阻止或减缓晶界移动，抑制晶体长大，得到细小晶体而致密的坯体，这说明添加CaO、MgO之后不仅降低烧成温度还可以改善快烧性能和坯体特性。
[0006]坯料的选择:选用白云石和絹云母石矿物为陶瓷坯体的主要原料，白云石是碳酸钙和碳酸镁的固溶体，近来也有人认为是一种复盐，白云石的化学式为CaCO3、MgCO3，理论化学组成为。
[0007]CaO 30.4%,MgO 21.9%, CO2 47.7%，常含Fe、Mn等杂质；白云石的分解温度730~830°C,白云石分解时首先分解为游离氧化镁与碳酸钙，碳酸钙950°C左右分解，其化学反应过程如下。
[0008]CaC03.MgC03 在 720°C -750°C 的条件下生成 CaC03+MgC03。
[0009]MgC03 在 720_750°C 的条件下生成 MgO +C02 ?。
[0010]MgC03+Si02 在 720-750°C 的条件下生成 MgSi03+C02 个。
[0011]CaCO3 在 890°C _910°C 的条件下生成 Ca0+C02 ?。
[0012]CaC03+Si024600°C _900°C 的条件下生成 CaSi03+C02 ?。
[0013]由此可见，白云石分解出Ca0、Mg0时的温度比较低，同时Ca0、Mg0属于碱土金属氧化物，会促进石英的熔解和莫来石的生成，也有利于坯体中液相生成和降低玻璃相粘度，促进玻璃相成份均匀，提高坯体透光度。
[0014]絹云母石属伊利石类矿物，它是白云母风化时的中间产物，是在热液或变质作用下，形成细小鳞片状白云母，具有丝絹光泽，絹云母石含有大量细石英和絹云母，絹云母的化学结构式为〔κ20.Al2O3.6 SiO2.2Η20).ηΗ20，絹云母在烧成中兼备长石和粘土的作用，絹云母化学成份中含K2O量较多，德化絹云母石K2O含量甚至达6%，烧成中可生成玻璃相和莫来石，采用絹云母为原料，利用钾铝硅酸盐特性，可使熔融温度降低并增宽烧成温度范围。但絹云母石无膨胀性，干燥收缩较小，采用白云石和絹云母石为主要原料，它们的共同特点是可塑性差，干后强度小；为此，坯体配方中加入黑粘土以增加可塑性和干后强度，利于坯体成型。由于坯体配方选用的材料以白云石、絹云母石为主,并配以少量高岭土( 5%左右)、黑粘土及氧化钴等多种氧化物，可低温烧成，坯体矿物组成兼容絹云母质瓷和白云石质瓷的特点，烧成玻璃相多，胎质较密，透光度好。而釉的配方添加Li20、Sr0、B203、Zn0等氧化物可使釉层的膨胀系数与 坯体膨胀系数接近，改善坯釉适应性，提高釉料的弹性和扩张强度，釉的高温粘度小，熔化速度快，可实现本项目产品在1050 ± 5°C范围内低温烧成。
[0015]在陶瓷烧制过程中，铁的化合物在氧化气氛条件下，能使着色能力较强的Fe2+转化为着色能力较弱的Fe3+，而Fe2+比Fe3+着色能力大10倍，氧化气氛可减轻铁离子的着色能力；在低温氧化气氛条件下，使Fe2+转化为Fe3+，并通过适当加入适量氧化钴等多种氧化物进行物理脱色，利用不同化合物颜色互补来消除杂质对陶瓷的着色，因为烧成时，QjO会与Fe2O3.TiO2发生化学反应，生成青色铁钛钴尖晶石CqO (Fe2O3- TiO2),掩蔽了由于铁、钛氧化物单独存在时呈现的黄色，使陶瓷产品呈现白里泛青的色调，从而起到增白的效果；因此，可烧成稳定、洁白的高白度陶瓷产品，并使项目产品的白度达到80度白度单位以上，达到国际先进水平。
[0016]釉上彩容易引起铅镉溶出量超标，采用釉下彩装饰陶瓷产品是解决我国日用陶瓷铅镉溶出量超过国际标准的重要措施，同时，陶瓷的烧成温度越高，釉下彩色料越容易分解，会影响颜料的着色与显色效果；本发明是在1050°C ±5°C的低温范围内烧成，由于烧成温度低，吸水率较大，给产品的装饰创造了很大的空间，大大地增加了色料的品种和使用范围；本发明产品采用无铅镉颜料进行坯体彩绘，有效地限制了铅镉在项目产品中的含量，再加上采用釉下彩绘的先进工艺，釉层也可有效地限制釉下铅镉的溶出量，因此，本生产技术既可使本项目产品的釉下多彩色彩鲜艳、逼真，而又使产品的铅镉溶出量达到国际先进水平，实现无铅镉装饰陶瓷产品的目标。
[0017]本发明是通过以下技术方案实现的:高白度釉下多彩低温陶瓷是由以下材料组成:坯料配方质量百分比组成:白云石20-35、高岭土 6-8、长石6-9、黑粘土 10-18、絹云母石17-20、石英7_12、氧化钴2_5、氧化续2_5。
[0018]其中优选的坯料配方质量百分比组成:白云石31、高岭土 7、长石8、黑粘土 16、絹云母石18、石英10、氧化钴5、氧化镁5。
[0019]釉料配方质量百分比组成:长石20-40、锂辉石5-8、石灰石8-12、SrC03 8-12、石英 15-25、高岭土 2-5、滑石 5-8、Ba C03 2-5。
[0020]其中优选的釉料配方质量百分比组成:长石39、锂辉石6、石灰石10、SrC03 10、石英21、高岭土 5、滑石6、Ba C03 3。
[0021]高白度釉下多彩低温陶瓷的制备方法是:首先对原辅材料进行严格把关，对所用的坯料进行精选除杂，然后进行原料特性试验，再配入釉料进行成型、素烧、彩绘、施釉及烧成试验；根据试验结果进行调整，筛选出稳定、可靠的坯、釉料配方，其中烧制成型温度是1050 0C ±5°C。
[0022]本发明的有益效果体现在于:与现有技术相比，本发明制备的高白度瓷的白度和铅镉溶出量均达到国际先进水平，热稳定性和高白度瓷一样可达180°C -20°C热交换不裂，降低烧成温度320°C左右，可节约大量的燃油，且釉下画面色彩鲜艳、逼真，大幅度提高了产品档次；且采用氧化气氛烧制高白度陶瓷，不但白度高，而且可提高成品率20%以上，可实现产业化生产。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本发明的原料加工流程方框图。
[0024]图2为本发明的烧成温度曲线图。
【具体实施方式】
[0025]坯料配方质量百分比组成:白云石31、高岭土 7、长石8、黑粘土 16、絹云母石18、石英10、氧化钴5、氧化镁5。
[0026]釉料配方质量百分比组成:长石39、锂辉石6、石灰石10、SrC03 10、石英21、高岭土 5、滑石 6、Ba C03 3。
[0027]在氧化气氛中烧成，烧成温度为1050°C ±5°C。
[0028]热稳定性:180°C _20°C热交换一次不裂。
[0029]节油>25%。
[0030]其烧成曲线如图2所示。
[0031]本发明产品始终在低温氧化气氛条件下烧制，以实现产品的物理、化学变化符合主要技术性能要求，确保产品白度高、光泽度高、色彩显色纯正、鲜艳逼真、釉面脂润柔和，铅镉溶出量低、坯釉结合牢固，热稳定性较高。
[0032]本发明产品主要使用领域是家庭摆设的中高档工艺陶瓷和日用工艺陶瓷产品，如中高档的陶瓷玩具、人物雕像、艺术花盆、浇花水壶，装糖果、水果、饼干等食品的盆罐或碟，还有圣诞节、鬼节、愚人节、情人节等节日的圣诞老人、飞禽走兽、房屋、人物造型等各种中高档摆设或作为送礼的中高档陶瓷工艺品。
【权利要求】
1.高白度釉下多彩低温陶瓷，其特征在于:其中的坯料配方质量百分比组成:白云石20-35、闻岭土 6-8、长石6-9、黑粘土 10-18、絹z?母石17-20、石英7-12、氧化钻2-5、氧化续2-5 ;其中的釉料配方质量百分比组成:长石20-40、锂辉石5-8、石灰石8_12、SrC03 8-12,石英 15-25、高岭土 2-5、滑石 5-8、Ba C03 2-5。
2.根据权利要求1所述的高白度釉下多彩低温陶瓷，其特征在于:坯料配方质量百分比组成:白云石31、高岭土 7、长石8、黑粘土 16、絹云母石18、石英10、氧化钴5、氧化镁5 ;釉料配方质量百分比组成:长石39、锂辉石6、石灰石10、SrC03 10、石英21、高岭土 5、滑石6、Ba C03 3。
3.根据权利要求1所述的高白度釉下多彩低温陶瓷制备方法，其特征在于:烧制成型温度是 1050°C ±5°C。
【文档编号】C04B41/86GK103601534SQ201310471840
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年10月11日 优先权日:2013年10月11日
【发明者】苏康福, 曾海波 申请人:福建省泉州龙鹏集团有限公司