提高环保中温日用瓷透明釉热稳定性的研究

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以提高环保中温日用瓷透明釉的热稳定性为目的,首先对景德镇和潮州两个主要产瓷区代表性的两种中温日用瓷坯进行了研究,从组成、结构、性能等方面阐释了两种瓷坯热稳定性差别的原因,确定潮州瓷坯为实验用高热稳定性坯体。在此基础上,通过引入合适的原料和配方调整,研制中温日用瓷基础透明釉,探讨了主要工艺参数对釉面效果及热稳定性的影响,并利用正交实验法优化配方,得到基础透明釉配方。然后基于微晶玻璃的研究思路,重点研究了低膨胀锂铝硅(LAS)系统晶体的制备工艺,找出合适的工艺参数,制备出LAS系统晶体;将合成好的晶体外加入到基础釉料配方中,探讨加入量对釉面效果及热稳定性的影响,最终得到高热稳定性的中温透明釉。采用XRF、热膨胀、TG-DTA、XRD. SEM、EDS、光泽度测量仪等测试手段对样品进行表征。研究结果表明,景德镇、潮州中温瓷坯分属于高硅低铝和高铝低硅系统,前者α高,热稳定性为170℃~20℃热交换一次不开裂;后者a低,热稳定性为600℃~20℃热交换一次不开裂;潮州中温瓷坯热稳定性高的原因是主晶相为晶形发育良好、相互交错呈人字形的纳米短柱状的一次莫来石晶体,其在瓷坯中连续分布,起到增强增韧的作用,赋予潮州瓷坯优良的热稳定性;景德镇中温瓷坯刚好与之相反。实验得到的基釉配方为:钾长石32%,高岭土12%,烧滑石5%,方解石22%,石英24%,碳酸钡2%,氧化锌3%,CMC外加0.2%。其性能指标为:α为7.2×106/℃(室温~60℃),光泽度116,170℃-20℃热交换一次不开裂。最佳工艺制度:烧成温度1200℃,烧成时间3h,保温30min,自然冷却。合成LAS系统晶体的实验结果表明,最佳配方的Li:Al:Si=1:1:1,在1200℃合成并保温2h,能完全生成LiAlSiO4(β-锂霞石)晶体,其合成产物的变化过程为:Li2SiO3→LixAlxSi1-xO2→LiAl(SiO3)2→LiAlSi2O6→LiAlSiO4。外加入LAS系统晶体后,釉层结构由玻璃相和微细的β-锂霞石晶体所组成。外加入LAS系统晶体的量不同,在釉中析出的低膨胀β-锂霞石微晶的晶粒大小、数量以及分布状况不同。其最佳外加量为5%,此时生成大量的β-锂霞石微晶,尺寸在0.2-0.4μm,均匀分布在釉基质中。最终制得的高热稳定性透明中温釉的α为6.0×10-6/℃(室温~600℃),光泽度110,200℃~20℃热交换一次不开裂。
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