乳浊釉的制备工艺及性能测试

1、唐 山 学 院陶瓷专业综合实验方案报告设计题目：乳浊釉的制备工艺及性能测试系 别：环境与化学工程系班 级：11无机非金属材料工程姓 名：任昊天指 导 教 师：王秀文 李悦2014年6月19日目录1 引言 12 技术目标 22.1 钛釉的性质 22.2 钛釉的乳浊机理 23 钛乳浊釉的研究与应用现状 44 实验配方计算 54.1釉用原料及要求 54.2配方的确定 55 实验工艺流程及工艺参数 55.1熔块制炼 65.2釉料制备 65.3施釉 65.4釉烧 61 引言乳浊釉是一种具有一定光泽度和白度的不透明釉，它具有多相结构，使得入射光线在多相界面上发生复杂的散射、折射、漫反射等光学现象，造成釉面

2、失透，出现乳浊效果的釉，这是通过加入适量的乳浊剂来实现的。钦乳浊釉由于光泽好和成熟温度低而较狂锆釉应用广泛，不仅用于建筑卫生陶瓷，而且还可用于高档日用瓷，这也是钦乳浊釉再次被青睐的原因之一。钦釉的主要缺陷是当烧成温度大于900时析出的金红石量较高而导致釉层发黄，且易出现针孔，这些缺陷的产生主要与钦釉的组成和生产工艺控制有关。通过对钛釉的性质及乳浊机理进行进一步研究，选取适当的组成和合理的工艺可以制成乳浊效果理想、釉面白度高、遮盖能力强的钛乳浊釉，从而使钛釉的应用得到广泛的推广。2 技术目标2.1 钛釉的性质釉的乳浊性能主要取决于釉中乳浊相对可见光的散射强度，而散射光强度又受3个因素影响：1乳浊

3、相与釉玻璃相的折射指数之差，差值越大，散射强度越大，乳浊效果越好。一般来说，硅酸盐玻璃相的折射指数约为15，所以，折射指数的差值主要取决于乳浊相的折射指数。几种常用乳浊剂的折射指数是：SnO2 204、ZrO2，240、Ti02 250、Ce02 230。其中，以TiO2的折射指数最大，Ti02应是乳浊性能最好的乳浊剂。釉面的光泽则与基质玻璃的组成及其乳浊相晶体的析晶有关(晶体数量、大小与组成。乳浊效果较好的釉同时有较高的显微硬度和机械强度，也可预示有较高的耐磨性。2乳浊相在釉玻璃中的体积百分数。体积百分数在大于lO“就出现乳浊，体积百分数增大，乳浊性能也随着增大；但又必须控制在一定限度内，若

4、超过这一限度，则会使釉面光泽度不良或无光。但这个限度是根据釉熔体对乳浊剂的析晶能力而不同的，只能通过观察釉面状态来确定乳浊剂的加入量。3乳浊相熔滴的大小。乳浊相熔滴越细，乳浊效果越好。TiO：作为乳浊相时，如果是以锐钛矿(TiO：析晶，则乳浊效果好。只需采取烧成后快速冷却到950 oC左右，釉中即有大量锐钛矿晶体析出。如果高温冷却慢，虽然可以得到乳浊度高的釉，但釉色将变成象牙黄色或灰色。成熟温度范围内的钛釉质量与烧成温度有密切的关系。釉烧温度较低时难以形成平滑光洁的釉面，并有针孔和波纹等缺陷，势必影响釉的白度。釉烧温度提高后，釉面平滑无缺陷，白度硬度及强度指标上升。但是，当釉烧程度超过流动温度

5、时，釉的高温牯度降低，则使析晶柏重新溶解，各项质量指标反而下降。2.2 钛釉的乳浊机理常用的乳浊釉就其乳浊机理而言可分为3种：一是基质釉玻璃中析出大量的细小晶体，由于晶体与玻璃相存在折射率差形成乳浊；二是由于液一液分离在基质釉玻璃中分离出第二相，因两相折射率不同而产生乳浊；三是釉玻璃中存在的大量微小气孔而导致釉的乳浊。径r成反比，而与其体积百分数Vp成正比，其汁算公式为：S=3Kvpl4r (1式中：K散射因子。散射离子与介质之间的折射率差别越大，则散射浊，即不透光性，散射系数S与分散相离子的半越严重，乳浊效果越好。钛釉形成乳浊的晶相主要有：钛榍石、金红石。若，一形成金红石和榍石共存时，则使釉

6、泛黄且形成针孔，因此往往在钛釉中引入氧化钙，以阻止金红石的形成。白色钛乳浊釉的晶相为钛榍石，但氧化钙量(与钛的比达到一定量时，由于氧化钙的溶剂性很强，且易形成分相，在分相界面上则会析出CaO，此时釉中的主晶相为CaO，所以要适当调整其余成分的含量，使釉中的晶相仅是钛榍石，且结晶细小，分布均匀，这样既有利于提高乳浊度，同时有利于提高釉面光泽。钛釉的乳浊过程与钛榍石、金红石等晶体的单独析出或同时析出有关。有研究表明：乳浊剂用量以4一6为宜。钛釉的乳浊效果、化学稳定性、机械强度等随乳浊剂加入量增加而提高。但是，过量时釉面有发黄倾向，量不足时不能保证稳定的乳浊性。除乳浊相外的钛釉玻璃仍是以siq基团为

7、主的空间网络结构。玻璃结构中有析晶中心形成和晶体析出时，玻璃结构亦随之发生变动。在钛乳浊釉的形成过程中可能发生如下反应：CaO+Si02一Casi03(硅厌石CaO+Ti02一CaTi03(钙钛石CaO+SiO：+Ti02一CaT；sioj(钛榍石CaSi03+Ti02一CaTisi03(钛榍石CaTiO，+siq一，cal、iSi03(钛榍石当有ZnO存在时：ZnO(玻璃态一ZnO(红锌矿ZnO+Si02一Zn：SiO。(硅锌矿ZnO+TiO：一ZnTi0。(锌钛尖晶石根据热力学基本原理，在钛釉中，上述反应的机会不是均等的，同时又是相互制约的。如果1、i02含量较高时，有一部分形成钛榍石，而

8、另一部分则以金红石的形式存在。只要严格控制釉的组成，钛釉的泛黄及针孔均可以解决，通过调整组成，可得到高光泽的钛乳浊釉。钛乳浊釉的乳浊相应以结晶良好、细小均匀分布的钛榍石为最佳，其组成变化直接影响主晶相的数量、分布、种类，通常CaOTiO：摩尔比为12一14较为理想，引人少量的ZnO，将有利于晶相的均匀分布并提高光泽。3 钛乳浊釉的研究与应用现状众所周知， 目前锫乳浊釉仍是我国建筑卫生陶瓷的主流用釉，但从其实际使用情况来看，在技术水平上与国外相比差距很大，主要表现在以下两个方面：a锫英石作为乳浊剂一般需经超细粉碎后引入，但由于其硬度很大(莫氏89，国内陶瓷企业因受设各和规模等的限制，其加工细度及

9、产量远远达不到使用要求；b锫英石作为乳浊荆使用，其添加量太，一般在10 一l8左右，而且错英石的熔点高，高温粘度较大，导致釉面乳浊度低、白度低，且易产生针孔、滚釉等釉面缺陷，也是导致我国中、高档产品成品率较低的原因之一。当前在建筑卫生陶瓷市场大量中低档产品充斥市场、竞争十分激烈、价格El趋下降的形势下，陶瓷企业只有在不影响产品质量的前提下，尽可能降低产品成本才能占领市场，提高自身的竞争力和经济效益。从坯体采用劣质原料到低温快烧工艺的实施后，可以发现釉料成本的居高不下是制约产品成本的最根本原因。而当采用锫英石作为釉用乳浊剂时则不可能大幅度地降低成本，因而新型钛乳浊釉的开发与研制，符台窳多陶瓷企业

10、的需求，具有良好的开发应用前景。文献资料表明0 ，钛乳浊釉的研究在国外已经过几十年的漫长的研究过程，从最初的金红石乳浊相发展到CaO·Ti ·s峨，CaO·1I ，M ·1I 等新晶相，基本上解决了氧化钛作为乳浊剂的工艺敏感性问题，使钛釉的研究取得了突破性的进展，在六七十年代已成功地应用于墙地砖的生产。而我国开展钛釉方面的研究起步较晚，实际生产中尚未普遍使用。4 实验配方计算4.1釉用原料及要求石英， 含SiO：98以上，Fe O3含量01以下，外观呈白色；长石：含giO：6S、Al203 17 19、K2O·Na20l4，外观呈白色或青白色：

11、工业纯钛自粉： 含TiO98 ，白色粉末；碳酸钙： 含CaO54 以上， 白色粉束：硼砂：含量95， 白色晶体：ZnO： 含量9g 以上；红丹： 含PbO99 ，鳞枯红色细粉末；苏州土： 含A O，；37Yo 上。4.2配方的确定通过资料查阅，初步确定其配方熔块化学成份最佳范围是：SiO2,:5257，Al2O3 :47,B2O3 :811,TiO2：68，Pb3O4：13, CaO:4.58,K2O:4-7，Na20:36， ZnO:24，MgO:01釉料配方范围：熔块9094%,苏州土610。通过筛选，33#较为理想，其化学成份如下表所示。熔块釉化学成份SiO2 Al2O3 Fe2O3 T

12、iO2 B2O3 PbO K2O Na2O CaO MgO ZnO 合计 57.08 5.2 0.15 8.17 8.64 2.97 4.85 3.48 7.48 0.6 3.96 102.58釉式为：5 实验工艺流程及工艺参数钛釉的整个工艺流程与锆釉相似所不同锆英石精矿需单独球磨l001 50小时后烘干粉碎配料，而钛白粉则可直接配料不需再加工5.1熔块制炼先测定各种原料的含水率，按配方比例将各料混合均匀后，在逆流式池炉中炼熔，温度为20012202。经水淬后呈透明脆细的玻璃体熔块呈色与熔化温度有关，一般为白黄色、徽黄色，温度过高呈深褐色5.2釉料制备将熔块与苏州土按比例称量入球磨，料：球：水=1：2：0_81同时加入2氯化铵07 纤维素。釉浆浓度5560E、球磨细度要求005 过120目筛后使用5.3施釉 喷釉风力06kgcm ， 喷釉8克，浇釉9l0克，施釉速度115片分钟。5.4釉烧采用大生产24孔窑烧成温度、进车时间、烧成曲线均与现生产锫釉一样不必作任何调整，