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
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。
1.1 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。
2.1 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。
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
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* 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
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