专利名称：类瓷工业紫砂制品材料及制造方法
技术领域：
本发明涉及一种复合型类瓷工业紫砂制品材料及制造方法，属于硅酸盐及紫砂制 品制造技术领域。
背景技术：
紫砂是复合类硅酸盐矿物的一种，紫砂泥共分为包括紫泥、绿泥及红泥三种，统称 紫砂泥，为粉质岩泥，是粉砂泥质结构，含铁量较高，主要产地是中国江苏宜兴。紫砂陶器所用主要原料是紫泥，行家形容紫泥是泥中有“骨”。这个“骨”就是紫泥 中的石英颗粒，也就是紫砂泥中的“砂”。它与粘土、云母、赤铁矿共生一体。紫泥是甲泥矿层的一个夹层，矿体呈薄层状、透镜状，矿层厚度一般在几十公分到 一公尺左右，稳定性差，原料外观颜色呈紫色、紫红色，并带有浅绿色斑点，烧后外观颜色则 呈紫色、紫棕色、紫黑色。紫泥主要成份为水云母，并含有不等量的高岭土、石英、云母屑及 铁质等。综合分析，紫砂泥属于粒土-石英云母系，颇类制瓷原料的特点，因此单种原料即 具有理想的可塑性，泥坯强度高，干燥收缩率小，为多种造型提供了良好的工艺条件。在显微镜下可观察到紫砂团粒之间，石英、粘土等单一矿物与团粒之间的链状气 孔，以及团粒内部的微细气孔。并且，紫砂有别于普通陶瓷的单晶结构，紫砂是双重气孔结 构。紫砂所具有的双重气孔结构，是的紫砂制品具有极高的气孔密度和一定的气孔率。目前的紫砂陶选泥、泥的制备、烧成等现有工艺，使得紫砂陶随具有一定的机械强 度，但紫砂泥中的氧化铁含量相当高，根据二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化铁三元 相理论，如果制品在氧化气氛中烧成，则物相在1350°C以下不产生液相图，不形成低共熔 物，由于紫砂泥中尚有氧化铬、氧化镁、氧化钾、氧化钠等成份，而且实际紫砂陶的烧成温度 大多为1100 1180°C，在此温度下，泥料中各矿物相的扩散速度不大，赤铁矿不作为一种 相存在，整个坯件玻璃相较低，使制品的冷却收缩率约为15%，且产品抗弯强度较低，对产 品的精密尺寸影响较大，无法作为工业精密零配件使用。如以还原气氛烧成，则仅应按二氧 化硅、三氧化二铝、氧化铁系相图进行，在1100°C左右形成低熔共熔物而产生液相。三氧化 二铁大量还原氧化铁色泥由紫红变紫黑，制品表面提前烧结还原过程中沉积的炭素和分解 的气体无法逸出而发生鼓泡、积炭，造成废品。能够在较低的适用温度下烧制一种复合型 工业产品紫砂制品，既要满足紫砂制品原有使用要求，又能满足低收缩率、高抗弯强度以及 气孔密度和气孔率要求是本发明所要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的就是提供一种复合型类瓷工业紫砂制品材料及制造方法。本发明的目的可以通过以下的技术方案来实现。本发明所述复合型类瓷工业紫砂制品，其特征在于由以下原料配制而成，各种原 料以重量百分比计为紫砂泥(紫泥)50-80%；
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粘土类矿物8-12%;α -AL2O3 粉15 % —20 % ；合成骨粉1-5%;长石1.5-5%;有机无机增塑剂1-5% ；复合熔剂及矿物1-5%。其中所述的粘土类矿物组成成分总量百分含量Si0256-65%，AL20225-30%，Fe2O3O. 3-05%，TiO2O. 03-0. 05%，CaOO. 06-0. 15%, MgO 0. 25-0. 33 %，K2O 4. 2-5. 4 %，Na2O 0. 3-0. 36 %。其中所述的有机无机增塑剂包括羧甲基纤维素钠和无机改性粘土。其中所述的复合熔剂及矿物包括钠长石、锂辉石、ZnO, BaCO30本发明所述复合型工业紫砂制品材料的制造方法，其特征在于包括以下工艺步 骤湿法水球研磨将所述的紫砂泥(紫泥)、粘土类矿物、α -AL2O3粉、合成骨粉、 长石、有机无机增塑剂、复合熔剂及矿物等原料搅拌混合，采用湿法水球研磨，研磨时间为 16- 小时，其各材料研磨细度要求是紫砂泥600目-1000目，粘土类矿物600目-1000 目，α-AL2O3粉500目-1000目，合成骨粉400目-500目，有机无机增塑剂与复合熔剂及矿 物的平均粒度小于等于10 μ m。混合成浆将研磨好的原料共混成浆，采用1. 8至2. 5万高斯强度进行除铁，榨泥， 粗练，陈腐，经过滤水处理，成型自然干燥。初次烧坯将烘干料坯在窑中经过900°C -1000°C烧制，恒温9至11小时，后自然 冷却，再将经过初次烧坯的坯料粉碎为150至200目颗粒，并将该颗粒通过真空炼泥机进行 捏炼成为熟泥料，最后再加入金属模具中加工成所需形状，将成型后的坯料自然干燥。第二次烧坯将自然干燥后的坯料，放入窑中经过1000°C至1150°C，烧制时间5至 8小时，采用氧化气氛，将成型后的坯料自然干燥。第三次烧坯将自然干燥后的坯料，放入窑中经过1100°C至1200°C，烧制时间4至 5小时，采用氧化气氛，烧制成玻璃相且产生均勻的封闭微气孔，并完全烧结的轻质类紫砂 瓷制品。自然冷却，出炉，脱模。本发明具有以下优点和效果(1)由于采用高硅质和高镁质的粘土改变了原有紫砂泥中的富铁的粘土-石 英-云母系成份，矿物中所含玻璃相较少的特点，使传统的紫砂产品具备了类瓷的材料性 质。(2)采用独特的三次高温烧制法，特别是第三次烧坯，温度超过1200°，已经突破 紫砂传统烧制温度，已经接近陶器的烧制温度限额，在烧制条件方面，具备了生成类瓷产品 的性质，坯料可以完全烧结。(3)由于采用了有机无机增塑剂，提高了混合泥料的塑性，进一步提升了原有紫砂 泥可塑性，使得坯料可以更好的成型，便于精确加工所需的各种形状样件。(4)由于加入了复合熔剂及矿化物，实现了坯体在烧制温度范围内最低温度成型， 在成类瓷的情况下，温度仅在1200°左右。
(5)由于加入α-AL2O3粉、合成骨粉、长石，提升了成品材质的强化水平和使用效 果，主晶相为α-AL2O3、极少残余石英。产品抗折强度可达350mpa，热稳定性在200-20°C 水中交换一次未裂，达到了瓷化的程度。(6)经过本发明制造方法的成型精加工工序，使制品形成一层致密的表皮层。由於 它的存在，扩大了制品的烧成范围，不论是正常烧成温度的上限或下限，表皮层都能烧结， 而制品内壁仍能形成气孔。因此，成型的精加工工艺，具有把泥料、成型、烧成三者有机地结 合在一起的作用，紫砂产品面光洁，仍保持了原有的紫砂陶制品有气孔率而不渗漏，透气不 透水等特点。
具体实施方式
与实施例说明下面结合具体实施方式
对本发明作进一步详细描述本发明的实施方式主要包括湿法水球研磨、混合成浆、初次烧坯、第二次烧坯等 步骤工艺。本是实施例说明所列举具体案例所涉及的具体用材、工艺方法参数均不是对本发 明所述的工业紫砂制品材料及制造方法约束。本发明所述复合型类瓷工业紫砂制品，其特征在于由以下原料配制而成，各种原 料以重量百分比计为紫砂泥(紫泥)75% ；粘土类矿物8%;α-AL2O3 粉10% ；合成骨粉2%;长石2%;有机无机增塑剂2%;复合熔剂及矿物1%。其中所述的粘土类矿物组成成分总量百分含量Si0256-65%，AL20225-30%，Fe2O3O. 3-05%，TiO2O. 03-0. 05%，CaOO. 06-0. 15%, MgO 0. 25-0. 33 %，K2O 4. 2-5. 4 %，Na2O 0. 3-0. 36 %。其中所述的有机无机增塑剂包括羧甲基纤维素钠和无机改性粘土。其中所述的复合熔剂及矿物包括钠长石、锂辉石、ZnO, BaCO30本发明所述复合型工业紫砂制品材料的制造方法，其特征在于包括以下工艺步 骤湿法水球研磨将所述的紫砂泥(紫泥)、粘土类矿物、α -AL2O3粉、合成骨粉、 长石、有机无机增塑剂、复合熔剂及矿物等原料搅拌混合，采用湿法水球研磨，研磨时间为 20小时，其各材料研磨细度要求是紫砂泥600目-1000目，粘土类矿物600目-1000目， α-AL2O3粉500目-1000目，合成骨粉400目-500目，有机无机增塑剂与复合熔剂及矿物 的平均粒度为8 μ m。混合成浆将研磨好的原料共混成浆，采用2. 2万高斯强度进行除铁，榨泥，粗练， 陈腐，将配置好的混合浆液在滤水机滤水后制成正方体块坯，成型自然干燥。初次烧坯将烘干料坯在窑中经过900°C -1000°C烧制，恒温9至11小时，后自然 冷却，再将经过初次烧坯的坯料粉碎为150至200目颗粒，并将该颗粒通过真空炼泥机进行捏炼成为熟泥料，最后再加入金属模具中加工成所需形状，将成型后的坯料自然干燥。第二次烧坯将自然干燥后的坯料，放入窑中经过1000°C至1150°C，烧制时间5至 8小时，采用氧化气氛，将成型后的坯料自然干燥。第三次烧坯将自然干燥后的坯料，放入窑中经过1100°C至1200°C，烧制时间4至 5小时，采用氧化气氛，烧制成玻璃相且产生均勻的封闭微气孔，并完全烧结的轻质类紫砂 瓷制品。自然冷却，出炉，脱模。
权利要求
1.类瓷工业紫砂制品材料及制造方法，其特征在于由以下原料配制而成，各种原料以 重量百分比计为紫砂泥(紫泥)50-80% ； 粘土类矿物8-12% ； α -AL2O3 粉15% -20% ； 合成骨粉1-5% ； 长石1. 5-5% ； 有机无机增塑剂1-5% ； 复合熔剂及矿物1-5%。
2.类瓷工业紫砂制品材料及制造方法，其特征在于包括以下工艺步骤湿法水球研磨将所述的紫砂泥(紫泥)、粘土类矿物、α -AL2O3粉、合成骨粉、长石、有 机无机增塑剂、复合熔剂及矿物等原料搅拌混合，采用湿法水球研磨，研磨时间为16-Μ小 时，其各材料研磨细度要求是紫砂泥600目-1000目，粘土类矿物600目-1000目，Ci-AL2O3 粉500目-1000目，合成骨粉400目-500目，有机无机增塑剂与复合熔剂及矿物的平均粒 度小于等于10 μ m。混合成浆将研磨好的原料共混成浆，采用1. 8至2. 5万高斯强度进行除铁，榨泥，粗 练，陈腐，经过滤水处理，成型自然干燥。初次烧坯将烘干料坯在窑中经过900°C -KKKTC烧制，恒温9至11小时，后自然冷却， 再将经过初次烧坯的坯料粉碎为150至200目颗粒，并将该颗粒通过真空炼泥机进行捏炼 成为熟泥料，最后再加入金属模具中加工成所需形状，将成型后的坯料自然干燥。第二次烧坯将自然干燥后的坯料，放入窑中经过1000°C至1150°C，烧制时间5至8小 时，采用氧化气氛，将成型后的坯料自然干燥第三次烧坯将自然干燥后的坯料，放入窑中经过1100°C至1200°C，烧制时间4至5小 时，采用氧化气氛，烧制成玻璃相且产生均勻的封闭微气孔，并完全烧结的轻质类紫砂瓷制 品。自然冷却，出炉，脱模。
3.根据权利要求1或2所述的类瓷工业紫砂制品材料及制造方法，其特征在于其中 所述的粘土类矿物组成成分总量百分含量=SW2 56-65%, AL2O2 25-30%, Fe2O3 0. 3-05%, TiO2 0. 03-0. 05%, CaO 0. 06-0. 15%, MgOO. 25-0. 33%, K2O 4. 2-5. 4%, Na2O 0.3-0.36%。
4.根据权利要求1或2所述的类瓷工业紫砂制品材料及制造方法，其特征在于其中 所述的有机无机增塑剂包括羧甲基纤维素钠和无机改性粘土。
5.根据权利要求1或2所述的类瓷工业紫砂制品材料及制造方法，其特征在于其中 所述的复合熔剂及矿物包括钠长石、锂辉石、ZnO, BaCO30
全文摘要
本发明涉及一种类瓷工业紫砂制品材料及制造方法，即可以提高紫砂产品的抗弯强度，减少紫砂变形率的工业产品紫砂制品。包括以下成分紫砂泥(紫泥)50-80％；粘土类矿物8-12％；α-AL2O3粉15％-20％；合成骨粉1-5％；长石1.5-5％；有机无机增塑剂1-5％；复合熔剂及矿物1-5％。其制备主要工艺为湿法水球研磨、混合成浆、初次烧坯、第二次烧坯等步骤工艺。经本发明制成的紫砂制品具有类瓷的特性，主晶相为α-AL2O3、极少残余石英。产品抗折强度可达350mpa，热稳定性在200-20℃水中交换一次未裂，达到了瓷化的程度。
文档编号C04B33/32GK102115322SQ20091024767
公开日2011年7月6日 申请日期2009年12月30日 优先权日2009年12月30日
发明者张建君, 张恒 申请人:上海甲秀工业设计有限公司