低溫高硬度無(wú)鉛透明熔塊釉的研究.pdf

1、以骨質(zhì)瓷、滑石瓷、高石英瓷等為代表的高級(jí)日用細(xì)瓷以其美麗的外觀和良好的內(nèi)在性能，深受人們的喜愛(ài)。過(guò)去我國(guó)陶瓷行業(yè)大都使用含鉛的熔塊釉作為這些高檔瓷的表面裝飾材料，因此在制品使用時(shí)釉面會(huì)有一定的鉛溶出，而鉛對(duì)人體是有危害的，同時(shí)，鉛釉的硬度也很低。雖然現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外已研制出一些二次燒成的低溫?zé)o鉛熔塊釉，但釉燒后制品的釉面硬度較低。因此，在低溫(1180℃)條件下制備高硬度的熔塊釉是目前的研究發(fā)展方向。
　　本實(shí)驗(yàn)以鉀長(zhǎng)石、硼砂、滑石、硼

2、酸、碳酸鋰、碳酸鈣、氧化鋅、碳酸鋇、碳酸鍶、氧化鋁、氧化鑭、氫氧化鋁、石英、硅酸鋯為主要原料。在R2O-RO-Al2O3-B2O3-SiO2系熔塊釉配料的基礎(chǔ)上，以鋯英石引入ZrO2研制R2O-RO-Al2O3-B2O3-SiO2-ZrO2系低溫高硬度無(wú)鉛透明熔塊釉。通過(guò)化學(xué)組成的合理調(diào)整，在保證熔塊熔制溫度和釉燒溫度基本不變的條件下，利用TG-DSC、XRD、SEM、維氏硬度儀等測(cè)試手段，研究了ZrO2、B2O3及Li2O含量的變化對(duì)

3、R2O-RO-Al2O3-B2O3-SiO2-ZrO2系熔塊釉的燒成過(guò)程、物相組成、微觀結(jié)構(gòu)、外觀質(zhì)量及釉面硬度的影響規(guī)律，在此基礎(chǔ)上利用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)配方進(jìn)行優(yōu)化，確定出二次燒成用的高硬度透明無(wú)鉛熔塊釉的最佳制備工藝。
　　在以鋯英石引入ZrO2取代R2O-RO-Al2O3-B2O3-SiO2系熔塊釉中SiO2的實(shí)驗(yàn)中，研究ZrO2含量變化與釉面性能的關(guān)系。結(jié)果表明:隨著ZrO2含量由0增加到5.39％的8個(gè)釉料配方，釉燒溫度逐

4、漸升高;同一釉燒溫度下，隨著ZrO2含量的增加，釉面硬度和釉面結(jié)晶度都呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì);在1180℃的釉燒溫度下，ZrO2含量為3.6％時(shí)，釉燒后釉面無(wú)色透明，析出長(zhǎng)柱狀硅酸鋯晶體，晶體尺寸在1～10μm，釉面硬度達(dá)到6027MPa。
　　在以硼砂和硼酸引入B2O3的實(shí)驗(yàn)中，研究了B2O3加入量從8.01％增加到12.02％對(duì)R2O-RO-Al2O3-B2O3-SiO2-ZrO2系熔塊釉釉面性能的影響。結(jié)果表明:B2O3對(duì)R2O

5、-RO-Al2O3-B2O3-SiO2-ZrO2系熔塊釉中ZrSiO4的析晶有抑制作用，隨著B(niǎo)2O3增加，釉燒后釉面ZrSiO4晶體析出逐漸減小，晶體顆粒尺寸也減小，B2O3含量越高，這種抑制作用越強(qiáng);隨著B(niǎo)2O3的增加，釉面硬度呈先增大后減小的趨勢(shì)，B2O3含量增加到9.73％時(shí)，硬度達(dá)到最大，為5898MPa，B2O3對(duì)硬度的影響存在硼反?，F(xiàn)象;隨著B(niǎo)2O3含量增加，釉的線膨脹系數(shù)由8.2×10-6/℃降低到6.8×10-6/℃，坯

6、體的膨脹系數(shù)為8.7×10-6/℃這使坯釉膨脹系數(shù)差控制在1～2×10-6/℃的范圍內(nèi)，形成有利于坯釉結(jié)合的正釉，B2O3的加入使坯釉之間產(chǎn)生較強(qiáng)的熔融和擴(kuò)散作用，形成結(jié)合良好的中間層，良好的中間層的形成有助于坯釉層的牢固結(jié)合，從而提高坯釉適應(yīng)性。
　　在以碳酸鋰引入Li2O的實(shí)驗(yàn)中，研究了Li2O含量變化對(duì)R2O-RO-Al2O3-B2O3-SiO2-ZrO2系熔塊釉釉面性能的影響。結(jié)果表明:1180℃的釉燒溫度下，Li2O的加

7、入量由0增加到4.08％的七組釉料配方，釉面的硬度隨著Li2O的加入量增加呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)、結(jié)晶度也呈現(xiàn)先增強(qiáng)后減弱的趨勢(shì);當(dāng)Li2O的加入量為3.19％，Na2O加入量為0.54％，K2O的加入量為3.67％時(shí)釉面性能最優(yōu)，無(wú)色透明，析出長(zhǎng)柱狀ZrSiO4晶體，硬度達(dá)到6120MPa。
　　在單因素調(diào)節(jié)ZrO2、B2O3、Li2O含量對(duì)熔塊釉性能影響的研究基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)七因素三水平的正交試驗(yàn)。研究鉀長(zhǎng)石、硼砂、硼酸、碳酸鋰、

8、碳酸鈣、石英、硅酸鋯對(duì)R2O-RO-Al2O3-B2O3-SiO2-ZrO2系熔塊釉釉面性能的影響。研究表明:對(duì)釉面的硬度、透明度、光澤度綜合影響最大的是硅酸鋯，依次為鉀長(zhǎng)石、硼酸、碳酸鋰、碳酸鈣、石英、硼砂。1180℃的釉燒溫度下，硅酸鋯4.25％，鉀長(zhǎng)石22.93％，硼酸15.3％，碳酸鋰4.68％，碳酸鈣15.3％，石英21.23％，滑石2.69％，氧化鋅5.95％，碳酸鋇3.85％，碳酸鍶2.57％，氫氧化鋁0.85％，氧化鑭0