专利汇可以提供钠长石质高强度瓷专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且钠 长石 质高强度瓷,抗弯强度高达170MPa,热 稳定性 从240℃高温投入20℃ 水 中一次热交换不炸裂,冲击强度不小于4×103Nm/m2;主要含有70.01~75.00%wt的SiO2,19.00~25.00%wt的Al2O31.50~2.49%wt的Na2O。产品规整,瓷质细腻,可低温烧成,烧成 温度 范围达20~30℃,产品性能超过高级日用细瓷标准;成本低,工艺过程简单,易于大规模生产。,下面是钠长石质高强度瓷专利的具体信息内容。
1.一种钠长石质高强度瓷,素烧抗弯强度不小于145MPa,由长石、石英、粘土原料制成,其特征在于:所用的长石是钠长石或以钠长石为主体的矿物,这种瓷坯主要含有(70.01~75.00)%wt的SiO2(19.00~25.00)%wt的Al2O3,不大于0.50%wt的TiO2,不大于0.50%wt的Fe2O3,不大于2.00%wt的CaO,不大于1.50%wt的MgO,不大于1.00%wt的K2O以及1.50~2.49%wt的Na2O,该瓷具有由主晶相石英,莫来石和次晶相方石英组成的晶相,上述晶相的晶体总量为50~80%wt,上述晶相的晶粒尺寸不大于20μm,上述瓷中缺陷的尺寸不大于40μm。
2.根据权利要求1所述的钠长石质高强度瓷,其特征在于,这种瓷坯主要含有(70.01~75.00)%wt的SiO2,(19.00~25.00)%wt的Al2O3,不大于0.50%wt的Fe2O3不大于0.50%wt的TiO2,不大于2.00%wt的CaO,不大于1.50%wt的MgO,不大于1.00%wt的K2O以及1.50~2.49%wt的Na2O,其中关键组成是SiO2,Al2O3,Na2O。
3.根据权利要求1所述的钠长石质高强度瓷,其特征在于;所述的以钠长石为主体的矿物为钠长石-石英岩。
传统观点认为,在日用陶瓷生产中,钠长石作为熔剂,具有初融温度低,熔融范围窄,熔体粘度小,且随温度而变化的速度快,易使制品变形的缺点,从而导致制品烧成温度范围窄,生产上难以控制,难以大批量生产。因此,日用陶瓷坯料,一般用钾长石为助熔剂。随着人们物质生活水平的提高,人们对日用陶瓷制品的要求也越来越高,不仅要求它们能够满足美观实用的需要,而且还要求它们满足机械化洗涤、高温蒸煮消毒,冷冻、冷藏食品的需要,这就要求日用陶瓷制品,尤其是高级日用细瓷具有高强度、高热稳定性的性能,对日用陶瓷制品提出了深层次的要求。在1988年10月26日公开的名称为钠长石质瓷(申请日88116,申请号88105656A,申请人:湖南省陶瓷研究所)的中国专利提供了一种新瓷质,它以钠长石作为主要熔剂,基本上解决了产品的变形问题,产品物理能达到日用细瓷器“GB3532-83”标准,但是它的强度和热稳定性仅达到一般日用细瓷的标准要求(抗弯强度120MPa、热稳定性180℃~20℃水一次热交换不炸),远远达不到人们高强度、高热稳定性的要求。目前,在日用陶瓷领域,高强度瓷基本上有三种瓷质,即纤维增强陶瓷,高铝质强化瓷,方石英质强化瓷,虽然都不同程度地达到了强化瓷的要求,但都利用化工或合成材料,价格贵,成本高,与目前日用陶瓷行业所用的一般工艺流程相比,工艺复杂,工艺控制不易满足,难以大规模生产。
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足之处,满足人们深层次需求,而提供一种生产工艺过程简单,采用含钠长石的天然矿物为主体原料,可低温烧成,因而,成本可比一般高强度瓷低40%的高强度,高热稳定性的高级日用细瓷。
本发明的目的可以通过以下措施来达到:本发明由长石、石英、粘土等原料制成,其中所用的长石是钠长石,或以钠长石为主体的矿物,主要含有(70.01~75.00)%wt的SiO2和(1.50~2.49)%wt的Na2O。
本发明的目的还可以通过以下措施来达到:本发明主要由(70.01~75.00)%wt的SiO2,(19.00~25.00)%wt的Al2O3,不大于0.50%wt的Fe2O3不大于0.50%wt的TiO2,不大于2.00%wt的CaO,不大于1.50%wt的MgO,不大于1.00%wt的K2O,以及1.50~2.49%wt的Na2O组成,其中关键组成是SiO2,Al2O3和Na2O。
本发明坯料配方的示性矿物组成(wt%)为:石英:30~40 钠长石:12~25粘土:40~50 白云石:1~6本发明的目的还可以通过如下措施来达到:所述的以钠长石为主体的矿物为钠长石-石英岩。
图1是层状微区结构示意图:图中1残余石英、2方石英固溶体层、3高硅玻璃层、4钠长石-石英玻璃(含莫来石)层。
现在进一步详细说明本发明:在配方设计上,本发明针对钠长石易造成产品变形及烧成温度范围窄的缺点,以及高强度,高热稳定性的要求,利用钠长石熔解能力强的优点,采用“高硅、高钠”的工艺路线。坯体在高温下,玻璃熔体中熔入大量的SiO2和Al2O3,SiO2形成巨大的四面体网络结构,Al2O3“补网”,这样便加强了熔体的玻璃网络,增强了坯体高温液相的粘度,补偿了液相粘度随温度发生的剧烈变化,既大大减少了制品变形,提高了制品的规整度,又拓宽了制品的烧成温度范围。同时,由于坯体高温熔体的玻璃网络得到了加强,制品显微结构中强度最低的玻璃相的强度大大提高;在高温下气相在钠-硅质玻璃熔体中易扩散逸出,制品显微结构中气泡少且小,呈圆形;而且显微结构中,晶相细小且均匀,从而导致制品整体抗弯强度大大提高。另一方面,由于采用了上述配方,制品显微结构中残余石英周围形成特殊的“层状微区结构”,即残余石英1-方石英固溶体层2-高硅玻璃层3-钠长石-石英玻璃(含莫来石)层4,由中心向外依次排列(见附图1),四个微层中每个硅氧四面体平均占有体积V1相差极小,因此四者之间存在十分匹配的过渡或浮生关系内应力非常小,同时制品高温熔体中熔入大量的SiO2和Al2O3,莫来石的析出及生长均化,从而导致制品的热稳定性非常高。
本发明人发现,理想的助熔剂由钠长石-石英岩提供。
本发明人还发现,坯料中引入少量的白云石作为矿化剂,对提高制品的半透明度及降低坯体的烧成温度效果非常显著。因此配方中引入(1~6)%wt的白云石。
综合上述,采用“高硅、高钠”的配方,既克服了钠长石的固有缺点,产品规整划一,拓宽了坯体的烧成温度范围,也充分利用了钠长石熔剂的优点,达到瓷质细腻,半透明性好,低温烧成的目的,同时也达到了高强度,高热稳定性的要求,满足了高级日用细瓷标准。
在生产工艺上,在一般日用瓷生产工艺的基础上,采用二次烧成及振动磨光等工艺,大大提高了产品的规整度和釉面质量,为高级日用细瓷的生产打下了坚实的基础。
本发明从原料到制品的整个工艺过程如下:原料→配料→湿式球磨→过筛→除铁→压滤→注浆滚压练泥→陈腐-→成型→干燥→修坯→高温素烧→振动抛光→水洗→干燥→上低温釉→低温釉烧→检瓷→装饰→彩烤→包装→入库。
素烧温度:1230~1250℃,氧化焰烧成。
釉烧温度:1160~1180℃。
本发明在高级日用细瓷领域开辟了一种新瓷质,产品物理性能超过高级日用细瓷“GB4003-83”标准。与现有技术相比,具有以下优点:(1)抗弯强度高。制品抗弯强度≥170MPa。
(2)热稳定性好。制品从240℃高温投入20℃水中一次热交换不炸裂。
(3)抗冲击强度高。抗冲击强度≥4.0×103N.m/m2。
(4)外观质量好,规整度高。瓷质细腻,色调柔和,透明度≥20%(试样厚1mm)。光泽度≥105%,釉面平整,光亮。
(5)烧成温度范围宽,可达20~30℃,适于一般窑炉生产。
(6)可低温烧成,节能降耗30%。
(7)生产工艺简单,成本低,生产易控制,易于大规模生产。
本发明的实施例如下:坯料配方实施例列于表1,主要性能测试列于表2,原料化学组成列于表3。
坯料配方实例表1编号名称 N-1 N-2原料组成 瓷石52 大同土40 瓷石47大同土32熟大同土5(%wt) 莱阳土5 白云石3 龙岩土14 白云石2SiO273.15 73.56Al2O321.55 21.95化Fe2O30.19 0.17学TiO20.45 0.41组CaO 1.48 1.07成MgO 0.87 0.49(%wt)K2O 0.29 0.54Na2O 2.02 1.79制品主要性能测试 表2性能 抗弯强度 热稳定性(从 冲击强度 透明度(%) 光泽度烧成温度(℃)编号 (未上釉) 240℃~20℃水中) (N·m/m2) (试样厚1mm) %N-1 1230~1250 152MP 一次热交换不炸 4.1×10323 110N-2 1270~1290 161MP 一次热交换不炸 4.3×10321 106坯用原料化学组成 表3化学组成(%wt)名称 产地SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaO MgO K2O Na2O IL瓷石 山东淄博 88.82 8.03 0.14 0.46 0.45 0.02 0.40 3.54 0.34白云石 山东济南 3.38 1.00 - - 31.68 19.61 0.20 0.37 42.85莱阳土 山东莱阳 71.42 14.91 0.70 0.06 1.77 3.18 1.22 0.55 6.69大同土 山西大同 45.60 37.77 0.21 0.45 0.27 0.13 - - 15.46龙岩土 福建 72.54 18.22 0.15 - 0.42 0.13 2.30 0.24 5.13备注:上述瓷石是一种钠长石-石英岩。
工艺流程:如前所述。
烧成气氛:氧化焰。
工艺控制:坯料细度:万孔筛余≤0.1%。
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