一種高質量衛生陶瓷乳濁釉的研制

劉文文

摘 要：采用常見的陶瓷原料，通過合理的釉料配方設計及調整，研制出了一種較高釉面質量的衛生陶瓷用乳濁釉，并探討了配方中主要的原料對釉料的影響，為后續衛生陶瓷企業在提高產品的釉面質量方面提供了借鑒和幫助。

關鍵詞：釉料;衛生陶;釉面質量

1 引 言

釉料作為重要的陶瓷材料，在提高陶瓷產品質量方面起到了至關重要的作用。如何提高衛生陶瓷產品的釉面質量，提高衛生陶瓷產品的質量及檔次，是當前諸多衛生陶瓷企業共同努力的目標，也是整個衛浴行業需要重視的問題。

“釉”指的是覆蓋在陶瓷坯體表面上的類玻璃質薄層，使得陶瓷制品具有一定的穩定性和特殊的物理化學性能。目前，使用最為廣泛的當屬以氧化鋯為乳濁劑的乳濁釉。但是，鋯釉存在高溫粘度大，不易鋪展平滑，容易出現針孔、釉面粗糙等問題。因此，在衛生陶瓷釉料配方設計上，應該綜合考慮生產工藝與成本，通過合理地調整各種原料在配方中的比例，力求使釉料達到較好的乳濁效果、較高的白度和釉面質量。

2 研制過程

2.1 配方原料

配制釉料所用的原料種類及其化學成分見表1所示。

2.2 工藝流程

配料—濕法球磨—釉漿檢測—放釉—一次除鐵過篩—釉漿調制—二次除鐵過篩—施釉—燒成—分級—包裝入庫

2.3 釉料配方

經過多次配方實驗確定釉料的配方范圍如表2所示。

釉式如下：

2.4 工藝參數

料：球：水=1：（2.2-2.5）：（0.6-0.8）;

球磨時間：11.5-13.5h;

釉漿細度：400目細度<0.18%;

一次除鐵過篩：180目;二次除鐵過篩：200目;

釉漿比重：1.750-1.760g/cm3;

噴釉厚度：0.6-0.9mm;

燒成時間：16-20h;

采用手工循環線進行手工噴釉，噴完釉的釉坯裝入干燥窯中，待干燥至水分低于1.5%以后進入隧道窯經1190-1220℃一次燒成。

2.5 釉料檢測結果

釉料的化學組成見表3;

釉料始熔溫度：1055-1075℃;

釉面光澤度：85-95GU;

釉面白度：80-85°;

熱穩定性：20-130℃三次不裂;

吸污：優等（5級）。

其中上述光澤度及白度的測試分別使用的是WGG-60光澤度儀和WD型數顯白度儀，直接可讀出結果。

重點闡述熱穩定性及吸污檢測方法如下：

抗污能力檢測：將產品或試片的表面用潔凈的軟布擦拭干凈，在100cm2的表面上滴加3-4滴墨汁，然后用右手戴上橡膠手套握緊手指后將墨汁抹勻并用力反復研磨，3min后用水將其表面的墨汁沖洗干凈，觀察吸附在釉層表面黑色污點的多少。其中觀察黑色污點個數時，應該將產品或試片拿至距離眼睛10cm處，且應該在光線良好處利用反射原理即可清楚地數出黑色污點的個數。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?熱穩定性的測定：將產品或試片放置于電熱鼓風恒溫干燥箱中在130℃溫度下烘烤3h，然后將其放入3℃的冰水中，待產品或試片溫度降至常溫后，再放置至一個裝滿紅墨水溶液的容器內浸泡10min后（紅墨水溶液要浸沒待測物體）取出觀察釉面是否有裂紋。

3 實驗討論

3.1 硅酸鋯的影響

硅酸鋯為釉中的乳濁劑和增白劑。硅酸鋯有較強的乳濁性，因而有較強的遮蓋能力，能提高釉的化學穩定性、耐磨及耐堿性能。引入硅酸鋯的的釉料，高溫粘度大，可以擴大釉料的燒成溫度范圍，而且硅酸鋯在釉中容易析晶，結晶晶粒細小。實驗表面，硅酸鋯的細度越細細，高溫粘度越小，乳濁效果及釉面白度越好。經過試驗數據表明，硅酸鋯用量在10%-15%時效果最佳，但成本太高，因此經過多次配方調試，本配方中硅酸鋯的使用量控制在9.5%時也獲得了較好的釉面效果，而且使用的是粒徑在1μm以下的超細硅酸鋯微粉。

3.2 石英的影響

石英主要提供釉中的SiO2成分。釉中SiO2含量增加可以影響釉的許多性質，如提高始熔溫度，提高釉的粘度，增加釉對化學侵蝕的抵抗力，增加釉的機械強度和硬度，降低釉的平整系數等。釉的成熟溫度隨SiO2及AI2O3摩爾數的增大而相應提高。為得到光澤度較好的釉，乳濁釉區分布偏向于高硅鋁比區（即SiO2/AI2O3大于10的區域），而本實驗的釉的SiO2/AI2O3=11.2符合此點。 所以當SiO2/AI2O3為11.2時，在1190-1210℃下能夠形成平整度、光滑度很好的釉面。本配方中適當增加石英的用量提高了釉料的始熔溫度，讓釉熔體在高溫時排氣更加順暢，減少了釉面針孔缺陷，同時提高了釉料的耐磨性。

3.3 方解石的影響

方解石主要提供CaO。CaO在高溫時可降低釉料粘度，因此有利于將燒成過程中坯釉物化反應時產生的氣體快速排出，從而減少釉面針孔。同時由于CaO有較高的的折射率和表面張力，因此提高了產品的釉面光澤度和平整度，但釉中CaO含量太高時，容易使釉面變軟，出現刮花現象。所以經過試驗，本配方中方解石加入量為8%時即獲得了較好的釉面效果。

3.4 白云石的影響

白云石為高溫助熔劑。一方面白云石中含有碳酸鎂，比碳酸鈣更易拓寬釉料的燒成溫度范圍，同時它們作為網絡外體相互配合可以有效促進石英的溶解和莫來石晶相的生成，有利于生成平整光滑且致密的釉面;另一方面可以提供氧化鎂。可以拓寬釉料的熔融溫度范圍，減少釉面裂紋，通過與碳酸鈣配合使用，也可以達到調控鈣鎂含量的目的，使得釉熔體在高溫時的粘度、表面張力和流動性達到最佳，利于形成光滑平整的釉面，避免形成釉面小針孔，有利于形成高質量的釉面效果。

3.5 硅灰石的影響

硅灰石燒失量小，且提供的CaO具有較強的助熔作用，不僅有利于減少或消除釉層中氣泡，而且能相對減少釉層中未溶解的石英晶粒，對提高釉料的耐磨性，提高釉釉層透明度和光澤度都能起到作用。但是加入量不宜過多，一般控制在6%-12%之間，因為加入量過多時容易導致析晶或導致釉面無光。因此本實驗配方中引入的硅灰石用量為10%。

3.6 氧化鋅的影響

氧化鋅不僅可以降低釉料的燒成溫度和高溫粘度，減少釉面針孔，而且可以提高釉的表面張力，有利于形成平滑的釉面。另外，氧化鋅具有較高的折射率，釉中加入適量氧化鋅，提高了釉層的折射率，從而提高了釉面的光澤度。釉中氧化鋅可以提高釉的彈性，緩沖有害反應力對釉層的破壞，進而改善產品的熱穩定性，降低釉的膨脹系數，擴大釉的熔融溫度范圍。但是當加入量過多時會提高釉的耐火度，粘度也顯著提高，易使得釉結晶。而且氧化鋅成本也較高，因此經過多次配方調試，本配方氧化鋅用量控制在2%時即獲得了較好的釉面效果。

3.7 亞鋰輝石的影響

亞鋰輝石在高溫時熔融時產生的Li2O，具有強助熔作用，可以顯著降低釉的高溫粘度，使釉熔體流動性更為良好，燒后釉面光滑平亮，而且其具有較低的熱膨脹系數，可以提高釉的耐熱沖擊性和熱穩定性，特別是能降低燒成過程中的急冷和緩冷階段的開裂不良。所以本實驗引入少量的亞鋰輝石，一方面起到助熔作用，燒后使得釉面平整光滑，另一方面可提高釉料的熱穩定性。

3.8 熔塊的影響

809熔塊屬于高鋅乳濁類熔塊，使用范圍寬，坯釉結合度高，燒成后光澤度好。其在釉中起到熔劑的作用，可以適當調整釉料的始熔溫度及高溫時釉的粘度和表面張力，可以有效提高釉面質量，使得釉面光滑平整、無針孔釉泡等缺陷，但需要控制其用量，用量過多時釉面易出現針孔缺陷。因此本配方中809熔塊的用量控制在2.5%時即獲得了較好的釉面效果。

4 結論

（1）要想獲得高質量的釉料，則在設計釉料配方時，應該充分考慮幾個方面：適當提高釉料的始熔溫度;使釉料的熔融溫度范圍盡可能的寬;使釉熔體的高溫粘度和表面張力適中;使坯釉有良好的結合性能。

（2）白云石替代部分方解石，適當增加鎂的含量，可以提高高溫時釉的表面張力，擴大釉的熔融溫度范圍，使得釉料能適應窯爐的波動而不改變性能。

（3）在配方中使用硅灰石這種燒失量小的原料，減少了釉層中的氣泡的同時避免了釉面出現細小的針孔，使得燒后釉面光滑、平整、致密，極有利于釉料的抗污性能的提高。

（4）超細硅酸鋯對乳濁釉的白度及乳濁度有提高作用。

（5）亞鋰輝石具有較低的熱膨脹系數，可以提高有的耐熱沖擊性和熱穩定性，本實驗中引入少量的亞鋰輝石達到了較明顯的效果，燒成后釉面光滑致密，無小針孔，且熱穩定性良好。

（6）通過合理的釉料配方設計，本實驗最終制備出的高質量衛生陶瓷用乳濁釉的配方組成為（以質量份數計算）：鉀長石：16.2-18.2份，鈉長石：6.8-8.8份，石英粉：28-32份，煅燒氧化鋅：1.5-2.5份，方解石：7.5-9.0份，白云石：3.5-5.5份;硅灰石：10-12份，普通氧化鋁粉：2.5-5.0份，煅燒高嶺土：5-7份，超細硅酸鋯：8.5-10.5份，809熔塊：2.5-5.0份，亞鋰輝石2.5-5.0份。

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