一种半透明硬玉陶瓷及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于陶瓷技术领域，具体涉及一种半透明硬玉陶瓷及其制备方法。
【背景技术】
[0002]硬玉陶瓷是一种由硬玉晶相构成的单相陶瓷。硬玉(NaAl [Si2O6])是一种链状硅酸盐矿物，单斜晶系，链状结构基型。由天然硬玉构成的矿物集合体俗称翡翠，形成于高温、高压的地质环境中。因此，硬玉陶瓷是在高温、高压下制造出来的，亦可称作合成翡翠。由于晶相构成相同，硬玉陶瓷与纯硬玉构成的天然翡翠具有相似的化学成分和显微结构特征，因而具有相似的物理和化学性质。
[0003]目前，制造硬玉陶瓷的常用方法是将一定比值Na20:Al203:Si02的配合料熔融成熔体，然后通过不同方法浇铸出柱状的玻璃样品，再将柱状玻璃样品在1500?1700°C高温和5.6?6GPa高压下保持一定时间，使之晶化成硬玉陶瓷。
[0004]鉴别陶瓷是否半透明的仪器依据是3?5毫米厚的陶瓷片能透过红外线，并能给出对应的吸收峰；鉴别陶瓷是否半透明的肉眼视觉依据:3?5毫米厚的陶瓷片在电筒光或阳光照射下，陶瓷片无直射光透出，但整体呈现均匀一致的散射光。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种半透明硬玉陶瓷及其制备方法。
[0006]为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案为:
[0007]一种半透明硬玉陶瓷的制备方法，其特征在于，包括如下步骤:
[0008](I)按如下重量份数称取原料:无水碳酸钠24?28份，氧化铝粉25?27份和二氧化硅粉58?60份，将称量好的原料充分混匀后，加入甲基纤维素和水，充分湿混后造粒，将造粒得到的细粒压制成陶瓷坯体并烘干，烘干的陶瓷坯体再经高温烧结、冷却后得到硬玉组分的陶瓷片；然后将硬玉组分的陶瓷片粉碎成粉体，该粉体即为制备半透明硬玉陶瓷的原料；
[0009](2)在步骤(I)获得的制备半透明硬玉陶瓷的原料中加入甲基纤维素和水，充分湿混后造粒，将造粒得到的细粒压制成坯体并烘干，烘干的坯体再经高温烧结、冷却后获得硬玉陶瓷片；
[0010](3)将硬玉陶瓷片在4?5GPa、1300?1500°C下保持0.5?1.5小时，然后缓慢降到常温常压，即得半透明硬玉陶瓷；或者将硬玉陶瓷片进行热等静压烧结后得到半透明硬玉陶瓷前躯片，再将半透明硬玉陶瓷前躯片在4?5GPa、1300?1500°C下保持0.5?1.5小时，然后缓慢降到常温常压，即得半透明硬玉陶瓷。
[0011]上述方案中，步骤(I)所述粉体的粒径为500目?800目。
[0012]上述方案中，步骤(I)和步骤(2)中所述甲基纤维素的加入量均为原料质量的I?4wt%，所述水的加入量均为原料质量的8?15wt%。
[0013]上述方案中，步骤⑴和步骤⑵中所述造粒得到的细粒的粒径均为0.1?0.3mmο
[0014]上述方案中，步骤(I)和步骤(2)中所述压制的压力为15?20MPa。
[0015]上述方案中，步骤(I)所述高温烧结的烧结温度为900?1200°C，烧结时间为I?2h。
[0016]上述方案中，步骤(2)所述高温烧结的烧结温度为850?1050 °C，烧结时间为I?3h。
[0017]上述方案中，所述热等静压烧结的工艺为:850?1000°C、100?200MPa下烧结I?2小时。
[0018]上述方案中，步骤(2)所述硬玉陶瓷片的体积密度为2.15±0.15g/cm3，步骤(3)所述半透明硬玉陶瓷前躯片的体积密度为2.55±0.lOg/cm3。
[0019]本发明中，纯硬玉陶瓷为白色，如果想获得各种颜色的硬玉陶瓷，可加入一定量的过渡离子，如Cr、N1、Fe、Mn或Ti等即可。
[0020]上述半透明硬玉陶瓷的制备方法制备得到半透明硬玉陶瓷。
[0021]本发明的有益效果如下:本发明制备方法可以制备得到宝石级的半透明硬玉陶瓷(合成翡翠)，合成翡翠作为一种玉石原料，可以被加工成各种玉石首饰(从翡翠戒面、挂件和吊件到翡翠手镯等；具体被加工成何种饰品取决于合成翡翠原料的大小)，具有巨大的市场。本发明制备方法简单可行，成本低，具有极大的经济价值。
【具体实施方式】
[0022]为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
[0023]实施例1
[0024]—种半透明硬玉陶瓷，通过如下方法制备得到:(I)称取无水碳酸钠24克、二氧化硅粉58克和氧化铝粉25克，将称量好的三种原料充分混合后，加入质量为三种原料总质量的I?4wt%的甲基纤维素和8?15wt%的水，充分湿混后造粒得到粒径为0.1?0.3mm的细粒；将细粒装入模具，在摩擦压力机下、15?20MPa的压力下压制成坯体，坯体烘干后，在900°C下烧结2小时，随炉冷却，获得硬玉组分的陶瓷片；然后，将硬玉组分的陶瓷片粉碎成600目的粉体，该粉体即为制备半透明硬玉陶瓷的原料；
[0025](2)在上述制备半透明硬玉陶瓷的原料中加入质量为原料质量I?4wt%的甲基纤维素和8?15wt %的水，充分湿混后造粒得到粒径为0.1mm?0.3mm土的细粒，将细粒料装模、在摩擦压力机15?20MPa的压力下成型为圆柱状坯体；烘干后，将坯体在1000°C下烧结I小时，随炉降温，获得体积密度(D)为2.24g/cm3土的硬玉陶瓷片；
[0026](3)将硬玉陶瓷片在4GPa和1500°C下保持1.5小时，卸压后获得白色半透明硬玉陶瓷。
[0027]本实施例制备得到的硬玉陶瓷为宝石级白色半透明硬玉陶瓷:3?5毫米厚的硬玉陶瓷片在电筒光或阳光照射下，陶瓷片无直射光透出，但整体呈现均匀一致的散射光，其体积密度为D = 3.29g/cm3 土。
[0028]实施例2
[0029]—种半透明硬玉陶瓷，通过如下方法制备得到:(I)称取无水碳酸钠25克、氧化硅粉58克和氧化铝粉26克，将称量好的三种原料充分混合后，加入质量为三种原料总质量的I?4wt%的甲基纤维素和8?15wt%的水，并充分湿混造粒后得到粒径为0.1?0.3mm土的细粒；将细粒料装入模具，在摩擦压力机15?20MPa的压力下压制成坯体，坯体烘干后，在1000°C下烧结1.5小时，随炉冷却，获得硬玉组分的陶瓷片，然后，将硬玉组分的陶瓷片粉碎成500目的粉体，该粉体即为制备半透明硬玉陶瓷的原料；
[0030](2)在上述制备半透明硬玉陶瓷的原料中加入质量为原料质量I?4wt%的甲基纤维素和8?15wt %的水，充分湿混后造粒得到粒径为0.1mm?0.3mm土的细粒，将细粒料装模、在摩擦压力机15?20MPa的压力下成型为圆柱状坯体；烘干后，将坯体在900°C下烧结2小时，随炉降温，获得D = 2.24g/cm3土的硬玉陶瓷片；
[0031](3)将硬玉陶瓷片在热等静压(1000°C和10MPa)下烧结I小时，获得D = 2.62g/cm3土的半透明硬玉陶瓷前躯片；将半透明硬玉陶瓷前躯片在5GPa和1300°C下保持0.5小时