專利名稱：一種骨質瓷坯體的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種新型骨質瓷坯體，更進一步，涉及一種骨質瓷坯體的新型熔劑系統，屬于日用陶瓷領域。
背景技術：
骨質瓷是產生于英國的一個高檔瓷種，距今已有300多年的歷史。骨質瓷是以動物的骨灰或合成骨粉(坯料中含量36%以上)、粘土、長石和石英為基本原料，經過高溫素燒和低溫釉燒兩次燒制而成的一種瓷器。
骨質瓷因其瓷質細膩通透，器型美觀典雅，釉面潤澤光亮，花面多姿多彩的特點，成就了它潔白的質地和華貴的造型，兼有使用和藝術的雙重價值，歷史上是宮廷專用品和貴族收藏之珍品，是權力和地位的象征，號稱“瓷器之王”。骨質瓷在經過一代代名匠之手后，逐漸成為世界陶瓷珍品，是目前唯一世界上公認的高檔瓷種。骨質瓷白度高、透明度好、瓷質軟、光澤柔和的優越外觀，是由其獨特的顯微結構所決定的。骨瓷瓷胎顯微結構主要由P-Ca3(PO4)2、鈣長石、方石英、莫來石和玻璃相所構成。骨灰瓷中玻璃相可達40%左右,各相之間的折射率差別不大(玻璃相為1. 56,1丐長石為1. 58，磷酸三鈣1. 59-1. 62)，因而光的散射較少，透明度好且光亮柔和，裝飾效果佳，聲音特別悅耳。但是，正是骨質瓷瓷胎中大量玻璃相的存在，導致其脆性較大，熱穩定性較差，而且燒成范圍狹窄，不易控制。特別是熱穩定性差，僅為140°C—20°C水一次熱交換不炸裂(國家標準)，導致骨質瓷產品不能進入四星級、五星級賓館及餐飲行業，大多僅作為禮品和陳設用瓷使用，嚴重限制了其應用領域。為此，很多科技人員開展了大量的工作，如外加其它物質增韌、增強等措施，均未得到顯著的改善，亦未有產業化成果。發明目的及內容本發明的目的在于解決骨質瓷誕生以來，存在的強度低、熱穩定性差的固有缺陷，而提供一種新型合成熔劑，該合成熔劑，一方面可以完全替代長石熔劑實現骨質瓷坯體的液相燒結，另一方面，在瓷胎冷卻過程中，該熔劑可以幾乎全部晶化，轉變為極細小晶體，這樣在不改變骨質瓷優良外觀的前提下，將傳統骨質瓷瓷胎中的玻璃相幾乎全部轉變為極細小晶體，顯著提升傳統骨質瓷的理化性能，尤其是機械強度和熱穩定性，從而解決了骨質瓷誕生以來存在的強度低、熱穩定性差的固有缺陷。本發明的目的可以通過以下措施來實現本發明骨質瓷坯體，由骨灰或骨粉、熔劑、石英、粘土等原料組成，其中，所述的熔劑為合成熔劑，該熔劑包含以下組分以摩爾百分數計，Si0245. O 70. 0%，Al2O3L O 8. 0%，堿金屬氧化物1. O 10. 0%，堿土金屬氧化物O. O 40. 0%，Β2035· O 20. 0%。或者說，本發明所述的合成熔劑包含以下化學組分以質量百分數計，Si0245. O 70. 0%，Al2033. O 12. 0%，堿金屬氧化物2. O 10. 0%，堿土金屬氧化物O. O 42. 0%，Β2035· O 20. 0%。其中，所述的堿金屬氧化物為氧化鋰、氧化鉀、氧化鈉中的任意一種或其任意組合；所述的堿土金屬氧化物為氧化鈣、氧化鎂、氧化鋅、氧化鋇、氧化鍶中的任意一種或其任
意組合。另外，本發明所述的合成熔劑還包含二氧化鈦、二氧化鋯、硅酸鋯、氟化鈣、骨灰、磷酸鈣中的任意一種或其任意組合，其含量以摩爾百分數計為O 10. 0% ;以質量百分數計為O 15. 0%。優化選擇，本發明所述的合成熔劑包含以下組分以摩爾百分數計，Si0255.0 65. 0%，Α12033· O 6. 0%，堿金屬氧化物3. O 7. 0%，堿土金屬氧化物8. O 25. 0%，B2O ,8. O 15. 0%。
或者，所述的合成熔劑包含以下化學組分以質量百分數計，Si0250. O 65. 0%，Α12034· 5 10. 0%，堿金屬氧化物4. O 9. 0%，堿土金屬氧化物10. O 30. 0%，Β2039· O 16. 0%。本發明所述的骨質瓷坯體合成熔劑的制備方法是將所述化學組分對應的各種原料預先混合均勻后，在1250 1650°C溫度下熔融、水淬后，便得到所述的合成熔劑。本發明所述的合成熔劑在骨質瓷坯體中的用量，以質量百分數計，為5 25%。本發明與現有技術相比，具有以下技術特點和效果1、本發明采用SiO2-Al2O3-R2O-RO-B2O3系統為熔劑系統的基礎組成，并且輔以各種弓I晶劑和細晶劑，如TiO2、ZrO2、ZrSiO4、氟化鈣、骨灰、磷酸鈣，等，既保證了熔劑系統在高溫下可以具有長石熔劑相同的燒結行為(熔體高溫粘度、高溫粘度隨溫度變化的速率)，可以完全替代長石熔劑實現骨質瓷的低溫液相燒結，又保證了熔劑系統在瓷胎冷卻過程中能夠整體析晶，且析出的晶體為極細小晶體，從而保證了本發明目的的實現。本發明合成熔劑的SEM照片、XRD圖片和差熱-失重曲線見附圖所示。2、在骨質瓷坯體中，采用本發明合成熔劑等量替代長石熔劑后，骨質瓷的外觀質量，如白度、透光度、瓷質細膩程度等，沒有任何改變，但燒成溫度顯著降低，實驗表明，可以降低50 80°C，燒成溫度范圍顯著拓寬，由傳統骨瓷的15 20°C拓展到30 40°C，有利于制品的規整度的提高，降低骨瓷的生產難度。3、采用本發明合成熔劑等量替代長石熔劑后，骨質瓷瓷胎的理化性能得到大幅度提高。實驗表明，骨質瓷的抗彎強度可以由80 lOOMPa，提高到130 140MPa，熱穩定性可以由140°C— 20°C水一次熱交換不炸裂，提高到200 220°C— 20°C水一次熱交換不炸裂，性能提高非常顯著，徹底解決了骨質瓷自身存在的強度低、熱穩定性差的固有缺陷。4、實現了骨質瓷生產低溫節能燒成和高性能的完美統一。
附圖1本發明合成熔劑的SEM照片；附圖2本發明合成熔劑的XRD圖片；附圖3本發明合成熔劑的差熱-失重曲線。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。實施例1 :本發明骨質瓷坯體，由骨灰或骨粉、熔劑、石英、粘土等原料組成，所述的熔劑為一種合成熔劑，包含以下化學組分以摩爾百分數計，Si0263. 5%，Α12033· 2%，Κ203· 1%，Ca04. 0%, Mg03. 2%, Ζη03· 1%，B2O312. 7%,氟化鈣 2. 4%,氧化鋯 4. 8%。或者，以質量百分數計，Si0257 . 0%, Α12034· 8%, Κ204· 5%, Ca03. 3%, MgO1. 9%, Ζη03· 9%, Β20313· 1%，氟化鈣 2. 7%,氧化鋯
8. 8%。上述合成熔劑的制備方法是將上述化學組分首先計算出各自對應的各種原料(以質量百分數計)鉀長石24%,娃灰石6%,滑石5%,錯英石11. 5%,硼酸21%,石英24%,硝酸鉀2. 5%,氧化鋅3. 5%,螢石2. 5%ο將上述原料預先混合均勻后，在1380°C溫度下熔融、水淬后，便得到所述的骨質瓷坯體燒結用熔劑系統。本發明合成熔劑的SEM照片、XRD圖片和差熱-失重曲線見附圖1_3所示。從附圖1可以看出，本發明合成熔劑高溫熔體冷卻到室溫后，幾乎全部轉變為細小晶體，晶體大小均勻一致，平均在2um左右。從附圖2XRD曲線亦可以看出，本發明合成熔劑高溫熔體冷卻到室溫后，幾乎全部轉變為晶相，無玻璃相存在。從附圖3可以看出，本發明合成熔劑在測試溫度范圍內(0-1100°C)，其差熱曲線為一條平滑DTA曲線，無明顯放熱峰，這說明在測試條件下((TllO(TC),無法找到合成熔劑熔體的析晶起始溫度，即合成熔劑熔體在1100°C以上就已經開始析晶，這與本發明預期的高溫快速整體析晶相一致。其它實施例見下表所示(所有熔劑組成均以摩爾百分數表示)。制備工藝同實施例1。
權利要求
1.一種骨質瓷坯體，由骨灰或骨粉、熔劑、石英、粘土等原料組成，其特征在于，所述的熔劑為合成熔劑，該熔劑包含以下組分以摩爾百分數計，Si0245. O 70. 0%，Al2O3L O 8.0%，堿金屬氧化物1. O 10. 0%，堿土金屬氧化物O. O 40. 0%，Β2035· O 20. 0%。
2.如權利要求1所述的骨質瓷坯體，其特征在于，所述的合成熔劑包含以下化學組分以質量百分數計，Si0245. O 70. 0%，Α12033· O 12. 0%，堿金屬氧化物2. O 10. 0%，堿土金屬氧化物 O. O 42. 0%, Β2035· O 20. 0%。
3.如權利要求1所述的骨質瓷坯體，其特征在于，所述的堿金屬氧化物為氧化鋰、氧化鉀、氧化鈉中的任意一種或其任意組合；所述的堿土金屬氧化物為氧化鈣、氧化鎂、氧化鋅、氧化鋇、氧化鍶中的任意一種或其任意組合。
4.如權利要求1所述的骨質瓷坯體，其特征在于，所述的合成熔劑還包含二氧化鈦、二氧化鋯、硅酸鋯、氟化鈣、骨灰、磷酸鈣中的任意一種或其任意組合，其含量以摩爾百分數計為 O 10. 0%。
5.如權利要求2所述的骨質瓷坯體，其特征在于，所述的合成熔劑還包含二氧化鈦、二氧化鋯、硅酸鋯、氟化鈣、骨灰、磷酸鈣中的任意一種或其任意組合，其含量以質量百分數計為 O 15. 0%。
6.如權利要求1所述的骨質瓷坯體，其特征在于，所述的合成熔劑包含以下組分以摩爾百分數計，Si0255. O 65. 0%，Α12033· O 6. 0%，堿金屬氧化物3. O 7. 0%，堿土金屬氧化物 8. O 25. 0%, Β2038· O 15. 0%。
7.如權利要求2所述的骨質瓷坯體，其特征在于，所述的合成熔劑包含以下化學組分以質量百分數計，Si0250. O 65. 0%，Α12034· 5 10. 0%，堿金屬氧化物4. O 9. 0%，堿土金屬氧化物 10. O 30. 0%, Β2039· O 16. 0%。
8.如權利要求1所述的骨質瓷坯體，其特征在于，所述的合成熔劑的制備方法是將所述化學組分對應的各種原料預先混合均勻后，在1250 1650°C溫度下熔融、水淬后，便得到所述的合成熔劑。
9.如權利要求1所述的骨質瓷坯體，其特征在于，所述的合成熔劑在骨質瓷坯體中的用量，以質量百分數計，為5 25%。
全文摘要
本發明涉及一種新型骨質瓷坯體，更進一步，涉及一種骨質瓷坯體的熔劑系統，屬于日用陶瓷領域。本發明骨質瓷坯體，由骨灰或骨粉、熔劑、石英、粘土等原料組成，其中,所述的熔劑為合成熔劑，該熔劑包含以下組分以摩爾百分數計，SiO245.0～70.0%，Al2O31.0～8.0%，堿金屬氧化物1.0～10.0%，堿土金屬氧化物0.0～40.0%，B2O35.0～20.0%。采用本發明合成熔劑等量替代長石熔劑后，骨質瓷的外觀質量沒有任何改變，但燒成溫度降低50～80℃，抗彎強度提高到130～140MPa，熱穩定性提高到200～220℃→20℃水一次熱交換不炸裂。實現了骨質瓷生產低溫節能燒成和高性能的完美統一。
文檔編號C04B35/00GK103011773SQ20121057235
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月25日 優先權日2012年12月25日
發明者王志義, 王暉 申請人:青島科技大學