专利名称：一种降低陶瓷烧结温度的高效配方与方法
技术领域：
本发明陶瓷材料制备领域，更具体涉及一种降低陶瓷烧结温度的高效配方与方法。
技术背景随着矿物原料的日渐枯竭，世界能源供应日趋紧张，能源危机己初现端倪，能源价格上 涨，导致生产成本大幅提高。因此，各行各业都在竭尽全力采取有效措施以节能降耗，而这 对于那些能耗大的行业来说显得尤其重要。陶瓷行业是能耗的大户，在国民经济能源的消耗 中占了很大的比例，降低陶瓷生产的能耗是陶瓷行业的一项长期的重要任务。在陶瓷生产中， 烧成的能耗费用所占生产成本的比例是相当大的，国外占到了25%左右，而国内则占到了30% 以上，因此，降低烧成能耗是降低生产成本，提高经济效益的一个重要环节。降低烧成能耗 的办法有很多，如合理选用耐火材料，改进窑体结构，减少不必要的热损失；选用节能烧嘴， 改进燃烧室结构，提高燃烧效率；加强余热利用；严格管理，合理控制烧成制度等等。但是， 降低坯体的烧结温度，实现低温烧成是解决能耗过大的根本性的办法。目前降低陶瓷烧成温度最有效的方法是在配方中引入熔剂、矿化剂或低温陶瓷原料。在 配方中，适当增加熔剂和矿化剂的含量有利于促进陶瓷坯体的低温烧结。根据低共熔原理， 组分越多，低共熔温度越低，则出现液相的温度越低。因此，采用多组分配料、选用复合熔 剂降温效果更明显。常用的熔剂和矿化剂主要有长石、滑石、锂云母、锂辉石、硅灰石、 透灰石等。磷酸钙为白色粉末，密度3.14，熔点167(TC。主要存在于磷灰石或骨灰中。目前，磷酸 钙主要用于制骨灰瓷、乳色玻璃。还用作磨光粉、塑料稳定剂及糖浆澄清剂等。至今尚未发 现利用磷酸钙粉末作为低温陶瓷添加剂实现陶瓷低温烧结的报导。 发明内容本发明的目的是提供一种用磷酸钙作添加剂降低陶瓷烧结温度的高效方法。它用磷酸钙 粉末作添加剂直接添加到原有陶瓷泥料中，在保证制品性能达标的前提下，显著的降低陶瓷 的烧结温度，实现节能降耗、降低生产成本，方法简单易行，原料易得，适合大规模工业化 生产。本发明的降低陶瓷烧结温度的高效配方，按照重量份数传统陶瓷坯料100份；磷酸钙粉末1~10份；滑石粉0~5份。本发明的降低陶瓷烧结温度的方法，其特征在于所述在现有的传统陶瓷坯料中，直接外加磷酸钙粉末或磷酸钙粉末和滑石粉的混合物，即可降低原有陶瓷烧结温度。本发明的显著优点是较之己有技术而言，本发明充分利用磷酸钙粉末烧结温度低、价 格低廉的特点，加入陶瓷配方中来实现低温烧结，对现有烧成温度高于125(TC的陶瓷产品均 有明显降温效果，可广泛应用于日用陶瓷、建筑卫生陶瓷、艺术陶瓷、低压电瓷等等各种陶 瓷器的低温烧成。所烧制品在各性能指标达标的情况下，烧结温度比原陶瓷坯料的烧结温度 低50 15(TC,原有陶瓷的烧成温度越高，效果越明显。节约能耗10-30%以上，降低了生产 成本，实现节能减排与提高经济效益的双赢。
具体实施方式
传统陶瓷坯料中化学组成的重量份数为Si02: 71 73; A1203: 17 20; Fe203: 0.2 0.9; CaO: 0.01 0.6; MgO: 0.2 0.5; K20: 1 6; Na20: 0.1~3; Ti02: 0.01 0.3;灼烧减量4 7。本发明所用的磷酸钙粉末为天然磷酸灰石或人工合成的各种磷酸钙；磷酸钙粉末为通过 200目筛下的细粉。.步骤为a) 按配方准确称取坯料与磷酸钙粉末加水混合，置于搅拌机或球磨tl中搅拌混合均匀；b) 将泥浆脱水，制成可塑泥料、注浆用浆料或压制用粉料； C)用可塑、注浆或压制的成型工艺，制成坯体；d)成型坯体经烘干、施釉，置于窑炉中烧结，制得陶瓷成品。 上述步骤c)中粉料的成型方法为注浆法、可塑法或干压成型方法。所述步骤d)中烧结温度为U00 120(TC，比原陶瓷坯料烧结温度低50 15(TC;方法运 用于各种陶瓷器的低温烧成。 实施例1利用磷酸钙粉末降低低压电瓷烧结温度福建闽清富裕陶瓷公司所用低压电瓷坯料，常规工艺烧成温度130(TC，化学组成重量份 数为Si02: 71.77; A1203: 19.19; Fe203: 0.16; CaO: 0.01; MgO: 0.27; K20: 1.76; Na20: 2.06; Ti02: 0.18;灼烧减量4.53。现利用磷酸钙粉末实现电瓷低温烧结，配方如下原电瓷坯料2000克，外加磷灰石粉末80克。制备步骤a. 按配方准确称取坯料与磷酸钙粉末，按照料球水为i : 2 : i比例，加水2080mi，置于球磨机中滚动30分钟，制得混合均匀的泥浆；b. 将泥浆干燥、造粒，制成含水率为8 10%的粉料，并陈腐24小时；c .用模压成型工艺，制成电瓷坯体；d.将坯体烘干至含水率《1%后，置于窑炉中120(TC烧结，高火保温20分钟后停火， 自然冷却至室温，即可制得电瓷制品。制得的电瓷性能吸水率0.15%;显气孔率0.34%;体积密度2.21g/cm3。 实施例2利用磷酸钙粉末降低日用瓷器烧结温度。 .选福建德化云姿陶瓷公司所用高级日用细瓷坯料，常规工艺烧成温度132(TC，化学组成 重量份数为Si02: 71.23; A1203: 17.71; Fe203: 0.19; CaO: 0.53; MgO: 0.49; K20: 2.69; Na20: 0.18; Ti02: 0.01;灼烧减量6.47。现利用磷酸钙粉末实现电瓷低温烧结，配方如下原高级日用细瓷坯料1000克，外加磷灰石粉末25克，滑石粉25克。制备步骤a. 按配方准确称取坯料与磷酸钙粉末，按照料球水为l : 2 : i比例，加水I050mi，置于球磨机中滚动30分钟，制得混合均匀的泥浆；b. 将泥浆干燥，制成含水率为22 23%的可塑泥料，并陈腐24小时；c. 用滚压成型工艺，制成日用瓷饭碗坯体；d. 将坯体烘干至含水率《1%，施釉后，置于窑炉中1220'C烧结，高火保温20分钟后 停火，自然冷却至室温，即可制得高级日用细瓷餐具。制得的高级日用细瓷性能吸水率0.04%;显气孔率0.08%;体积密度2.31g/cm3。实施例3利用磷酸钙粉末降低日用细炻器烧结温度。选福建泉州坤达礼品有限公司所用啤酒杯坯料，常规工艺的烧成温度128(TC，化学组成 重量份数为Si02: 72.32; A1203: 17.94; Fe203: 0.84; CaO: 0.57; MgO: 0.41; K20: 2.21; Na20: 0.67; Ti02: 0.08;灼烧减量5.46。现利用磷酸钙粉末实现电瓷低温烧结，配方如下原高级日用细瓷坯料1000克，外加磷灰石粉末40克，滑石20克。制备步骤b.按配方准确称取坯料与磷酸钙粉末，按照料球水为l : 2 : i比例，加水lt)60mi，置于球磨机中滚动30分钟，制得混合均匀的泥浆；b.将泥浆干燥，制成含水率为22 23%的可塑泥料，并陈腐24小时；C .用滚压成型工艺，制成啤酒杯坯体；d.将坯体烘干至含水率《1%，施釉后，置于窑炉中1180。C烧结，高火保温20分钟后 停火，自然冷却至室温，即可制得高级日用细炻器。制得的日用细炻器性能吸水率1.25%;显气孔率1.59%;体积密度2.34g/cm3。实施例4利用磷酸钙粉末降低陈设艺术瓷烧结温度。.选福建德化鸿芳陶瓷有限公司建白瓷坯料，原始配方的烧成温度1320°C，化学组成 Si02: 71.24; A1203: 17.69; Fe203: 0.35; CaO: 0.28; MgO: 0.42; K20: 5.48; Na20: 0.15;Ti02: 0.28;灼烧减量5.03。现利用磷酸钙粉末实现电瓷低温烧结，配方如下原建白瓷坯料1000克，外加市售磷酸钙粉末100克。a. 按配方准确称取坯料与市售磷酸钙粉末，按照料球水为1:2: 0.5比例，加水550ml，加水玻璃5克，置于球磨机中滚动30分钟，制得混合均匀的注浆泥浆，并陈 腐24小时；b. 用注浆成型工艺，制成建白瓷人物塑像坯体c. 将坯体烘干至含水率《1%后，施釉，置于窑炉中1200'C烧结，高火保温20分钟后 停火，自然冷却至室温，即可制得建白瓷制品。测得的建白瓷性能吸水率0.15%;显气孔率0.32%。
权利要求
1. 一种降低陶瓷烧结温度的高效配方，其特征在于所述原料配方为按照重量份数传统陶瓷坯料100份；磷酸钙粉末1～10份；滑石粉0～5份。
2. 根据权利要求1所述的降低陶瓷烧结温度的高效配方，其特征在于所述传统陶瓷坯料 中化学组成的重量份数为Si02: 71 73; A1203: 17 20; Fe203: 0.2 0.9; CaO: 0.01 0.6; MgO: 0.2 0.5; K20: 1 6; Na20: 0.1 3; Ti02: 0.01 0.3;灼烧减量 4 7。
3. 根据权利要求1所述的降低陶瓷烧结温度的高效配方，其特征在于所述磷酸钙粉末为天然磷酸灰石或人工合成的各种磷酸钙。
4. 根据权利要求3所述的降低陶瓷烧结温度的高效配方，其特征在于所述磷酸钙粉末为通过200目筛下的细粉。
5. —种如权利要求l、 2、 3或4所述的降低陶瓷烧结温度的方法，其特征在于所述在现有的传统陶瓷坯料中，直接外加磷酸钙粉末或磷酸钙粉末和滑石粉的混合物，即可降低 原有陶瓷烧结温度。
6. 根据权利要求5所述的降低陶瓷烧结温度的方法，其特征在于所述方法的具体步骤为a) 按配方准确称取坯料与磷酸钙粉末混合，按照混合物与水重量比为1 : 1的比例加水， 置于搅拌机或球磨机中搅拌混合均匀；b) 将泥浆脱水，制成可塑泥料、注浆用浆料或压制用粉料； C)用可塑、注浆或压制成型工艺，制成坯体；d)成型坯体经烘干、施釉，置于窑炉中烧结，制得陶瓷成品。
7. 根据权利要求6所述的降低陶瓷烧结温度的方法，其特征在于所述的步骤c)中粉料的成型方法为注浆法、可塑法或干压成型方法。
8. 根据权利要求6所述的降低陶瓷烧结温度的方法，其特征在于所述步骤d)中烧结温度为U00 120(TC，比原陶瓷坯料烧结温度低50 15(TC。
9. 根据权利要求5所述的降低陶瓷烧结温度的方法，其特征在于所述方法运用于各种陶瓷器的低温烧成。
全文摘要
本发明提供一种降低陶瓷烧结温度的高效配方与方法，该高效配方，按照重量份数传统陶瓷坯料100份；磷酸钙粉末1～10份；滑石粉0～5份；其方法在现有的传统陶瓷坯料中，直接外加磷酸钙粉末或磷酸钙粉末和滑石粉的混合物，即可降低原有陶瓷烧结温度。本发明的方法简便、适用范围广、降温效果明显、节能降耗效果显著。只要在现有的传统陶瓷坯料中，直接外加适量的添加剂，保持原有的成型与烧成工艺，即可降低烧结温度。由于烧结温度低，节约能耗，降低生产成本。因此具有很强的市场竞争能力和推广应用价值。
文档编号C04B35/14GK101274843SQ20081007106
公开日2008年10月1日 申请日期2008年5月19日 优先权日2008年5月19日
发明者岩 于, 升 刘, 吴任平, 赵志东, 翠 郭, 阮玉忠 申请人:福州大学