摻加二氧化鈦的鋯乳濁釉實驗研究

陳瑞軍

(唐山學(xué)院環(huán)境與化學(xué)工程系,河北唐山 063000)

摻加二氧化鈦的鋯乳濁釉實驗研究

陳瑞軍

(唐山學(xué)院環(huán)境與化學(xué)工程系,河北唐山 063000)

在衛(wèi)生陶瓷大生產(chǎn)鋯乳濁釉的基礎(chǔ)上,選擇加入適量的二氧化鈦作為乳濁劑進(jìn)行乳濁釉配方實驗。實驗結(jié)果表明:在1 170℃氧化氣氛條件下,乳濁劑總量為11%,且二氧化鈦和鋯英砂的加入量分別為6%和5%時,乳濁釉的乳濁效果最好。

乳濁釉;二氧化鈦;鋯英砂

美國最先用鋯英石作為釉料乳濁劑[1]。鋯乳濁釉的釉料因其組成范圍廣、燒成范圍寬、不受氣氛影響而被廣泛采用,但我國為鋯英砂貧瘠國家,鋯英砂多依靠進(jìn)口,為了減少鋯英砂的用量,以及適應(yīng)北方氧化氣氛窯爐,人們嘗試著在衛(wèi)生潔具乳濁釉中加入適量的二氧化鈦。在我國,二氧化鈦作為乳濁劑很早就在搪瓷釉的生產(chǎn)中得以應(yīng)用,含銳鈦礦的乳白釉燒成溫度較低,而燒成溫度超過900℃的含金紅石的鈦釉,因顏色發(fā)黃而未能應(yīng)用于陶瓷生產(chǎn)[2]。但含鈦乳濁釉由于光澤好和成熟溫度低較鋯釉應(yīng)用廣泛,不僅可用于建筑衛(wèi)生陶瓷,而且還可用于高檔日用瓷[3]。本實驗就是在鋯乳濁釉中加入適量的二氧化鈦進(jìn)行鋯鈦復(fù)合乳濁釉的配方實驗研究。

1 實驗用原料與主要儀器設(shè)備

1.1 原料化學(xué)組成(見表1)

表1 原料化學(xué)組成w t%

1.2 主要儀器設(shè)備

高速磨;120目篩;350目篩;粘度計。

2 實驗過程

2.1 工藝過程

原料水分測定→秤量配料→入高速磨研磨→出磨過篩→淋釉→干燥→燒成。

2.2 參數(shù)控制

料、球、水比:2∶3.43∶1;球磨時間:50 min;釉漿出磨細(xì)度:350目萬孔篩余0.088%;釉層厚度:0.4 mm;釉漿比重:1.5～2.0(控制在1.735左右);釉漿吸干速度:20 min;釉后干燥:24 h;施釉坯體燒成溫度:1 170℃。

2.3 實驗方案

2.3.1 研究方案一

先以生產(chǎn)用釉為基礎(chǔ)設(shè)計理論配方,保證除乳濁劑外的其他原料配料量不變,且乳濁劑的總量維持為11%不變,分別調(diào)整鋯英砂和二氧化鈦兩種乳濁劑的用量(乳濁劑在配方中用量見表2)進(jìn)行乳濁效果實驗,對得到的乳濁釉面結(jié)果進(jìn)行比較。

表2 配方中乳濁劑加入量 %

2.3.2 研究方案二

在方案一實驗結(jié)果的基礎(chǔ)上,設(shè)計CaO與 TiO2的質(zhì)量比約為1.5,改變石灰石、鋯英砂和二氧化鈦的量,進(jìn)行三因素三水平的L9(33)正交實驗(因素水平見表3)。調(diào)整三者的用量,考察CaO,TiO2和ZrO2對釉面乳濁效果的影響。

表3 正交實驗L 9(34)因素水平表

3 實驗結(jié)果與討論

3.1 實驗結(jié)果

按照方案一配方設(shè)計得到的各乳濁釉面表觀物性見表4,按照方案二配方設(shè)計得到的各乳濁釉面表觀物性見表5。

通過表4可以看出,在原大生產(chǎn)配方的基礎(chǔ)上用二氧化鈦逐漸代替鋯英砂的釉面效果。配方123的釉面比原大生產(chǎn)配方121的釉面顏色略有些黃;配方127比原大生產(chǎn)配方121的釉面表觀和手感效果要好,不同的是配方127白里略透黃,配方121白里略泛青,這與加入二氧化鈦后析出的少量金紅石有關(guān)。配方127比配方123白度和釉面質(zhì)量要好,所以在此組實驗中,配方127是釉面綜合效果比較好的配方。

表4 釉面表觀物性(1)

表5 釉面表觀物性(2)

由表5中的釉面質(zhì)量綜合結(jié)果進(jìn)行比較,釉面質(zhì)量評價效果好的為配方226,但配方127與其比較,不僅乳濁效果好,且釉面質(zhì)量也好,所以在以上兩組實驗方案中確定配方127為最優(yōu)配方,其釉式為:

3.2 物性測定

將配方127與原大生產(chǎn)配方121的常規(guī)工藝技術(shù)參數(shù)進(jìn)行測定并比較(見表6)。由表6可知兩個配方的物性比較接近,但127配方與121配方相比含水量較多些,200 mL重量小,而篩余量大,吸干速度慢。

表6 釉漿物性

3.3 影響釉面質(zhì)量的影響因素

通常,在生產(chǎn)中對釉漿細(xì)度是以萬孔篩篩余量進(jìn)行控制。一般研磨細(xì)度越高,釉漿的懸浮性、燒成過程中釉的熔融性也越好,釉的高溫粘度下降,釉面針孔減少,光澤度提高。但也不能太細(xì),太細(xì)不僅增加電耗,而且容易造成釉層過厚、堆釉等缺陷,只要符合工藝要求即可。127和121釉漿配方基本相近,但127釉漿配方的流動性更復(fù)合生產(chǎn)工藝的要求。隨著二氧化鈦加入量的增加,釉的乳濁效果增強。當(dāng)二氧化鈦的加入量達(dá)到析出金紅石型二氧化鈦時,釉的色調(diào)會發(fā)黃,而當(dāng)二氧化鈦加入量達(dá)到形成鈦榍石時,釉面乳白效果最好[3],因此二氧化鈦要有一個合適的加入量。

含二氧化鈦的乳濁釉要在氧化氣氛下燒成。鈦釉應(yīng)避免燒還原焰,否則二氧化鈦易變?yōu)樗{(lán)至紫色的三氧化二鈦,有的還會形成黑色鐵鈦尖晶石和一系列鐵鈦混合晶體,從而加深鐵的呈色。鋯英砂本身是很好的晶核形成劑,且鋯釉中鋯具有穩(wěn)定價態(tài),受氣氛影響不明顯。隨著鋯英砂加入量的增加,釉的燒成溫度范圍也會增大,因此也應(yīng)該控制其加入量。

此外,其他因素也會對釉面的乳濁效果有影響,如施釉和燒成。施釉要均,釉層厚薄適度,一般釉層厚度為0.3 mm左右;燒成溫度的高低直接影響晶粒尺寸和數(shù)量,對擴散或液相重結(jié)晶來說提高燒成溫度是有益的,然而過高的溫度對釉面又是不利的,可能會造成棕眼等情況,過低的溫度則會使釉面無光;合適的保溫時間會使物理化學(xué)變化更趨完全,從而具有足夠液相量和適當(dāng)?shù)木Я３叽?但保溫時間過長則晶粒溶解,不利于形成堅強骨架,從而降低機械性能,為了滿足生產(chǎn)實際,實驗中控制最高燒成溫度為1 170℃。

4 結(jié)論

摻加一定量的二氧化鈦于鋯乳濁釉中,能制得釉漿流動性好和釉面質(zhì)量較好的乳濁釉。實驗表明,當(dāng)控制乳濁劑總量為11%,二氧化鈦和鋯英砂的加入量分別為6%和5%時,乳濁釉的乳濁效果最好。而且釉漿的物理性能、施釉厚度、燒成氣氛以及乳濁劑的加入量等對乳濁釉的乳濁效果均有影響。

[1] 徐曉虹,陳緒娟,吳建鋒,等.國內(nèi)外乳濁釉的研究現(xiàn)狀及我國釉料發(fā)展方向[J].佛山陶瓷,2007,17(10):17-20.

[2] 劉康時.陶瓷工藝原理[M].廣州:華南理工大學(xué)出版社,1989:215.

[3] 楊萍,楊中喜,周廣軍.鈦釉乳濁機理的研究[J].佛山陶瓷,2000,10(2):7-9.

(責(zé)任編校:李秀榮)

Research on the Experiment of Adding Titanium Dioxide in to Zircon-opacified Glaze

CHEN Rui-jun
(Department of Environmental&Chemical Engineering Tangshan College,Tangshan 063000,China)

This paper introduces the experiment methods that add titanium dioxide into the zircon-opacified glaze.The results show that,in 1170℃and under oxidizing atmosphere,the total and the ratio of titanium dioxide and zircon are respectively 11%,6%and 5%,under which condition the apparent property and opacifyig power of the opaque glaze are the best.

opaque glaze;titanium dioxide;zircon

TQ174.4+3

A

1672-349X(2010)06-0062-02

2010-01-19

陳瑞軍(1964-),女,教授,主要從事無機非金屬材料、資源與環(huán)境保護(hù)等方面的教學(xué)與研究。