专利名称：一种骨质瓷坯体的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种新型骨质瓷坯体，更进一步，涉及一种骨质瓷坯体的新型熔剂系统，属于日用陶瓷领域。
背景技术：
骨质瓷是产生于英国的一个高档瓷种，距今已有300多年的历史。骨质瓷是以动物的骨灰或合成骨粉(坯料中含量36%以上)、粘土、长石和石英为基本原料，经过高温素烧和低温釉烧两次烧制而成的一种瓷器。
骨质瓷因其瓷质细腻通透，器型美观典雅，釉面润泽光亮，花面多姿多彩的特点，成就了它洁白的质地和华贵的造型，兼有使用和艺术的双重价值，历史上是宫廷专用品和贵族收藏之珍品，是权力和地位的象征，号称“瓷器之王”。骨质瓷在经过一代代名匠之手后，逐渐成为世界陶瓷珍品，是目前唯一世界上公认的高档瓷种。骨质瓷白度高、透明度好、瓷质软、光泽柔和的优越外观，是由其独特的显微结构所决定的。骨瓷瓷胎显微结构主要由P-Ca3(PO4)2、钙长石、方石英、莫来石和玻璃相所构成。骨灰瓷中玻璃相可达40%左右,各相之间的折射率差别不大(玻璃相为1. 56,1丐长石为1. 58，磷酸三钙1. 59-1. 62)，因而光的散射较少，透明度好且光亮柔和，装饰效果佳，声音特别悦耳。但是，正是骨质瓷瓷胎中大量玻璃相的存在，导致其脆性较大，热稳定性较差，而且烧成范围狭窄，不易控制。特别是热稳定性差，仅为140°C—20°C水一次热交换不炸裂(国家标准)，导致骨质瓷产品不能进入四星级、五星级宾馆及餐饮行业，大多仅作为礼品和陈设用瓷使用，严重限制了其应用领域。为此，很多科技人员开展了大量的工作，如外加其它物质增韧、增强等措施，均未得到显著的改善，亦未有产业化成果。发明目的及内容本发明的目的在于解决骨质瓷诞生以来，存在的强度低、热稳定性差的固有缺陷，而提供一种新型合成熔剂，该合成熔剂，一方面可以完全替代长石熔剂实现骨质瓷坯体的液相烧结，另一方面，在瓷胎冷却过程中，该熔剂可以几乎全部晶化，转变为极细小晶体，这样在不改变骨质瓷优良外观的前提下，将传统骨质瓷瓷胎中的玻璃相几乎全部转变为极细小晶体，显著提升传统骨质瓷的理化性能，尤其是机械强度和热稳定性，从而解决了骨质瓷诞生以来存在的强度低、热稳定性差的固有缺陷。本发明的目的可以通过以下措施来实现本发明骨质瓷坯体，由骨灰或骨粉、熔剂、石英、粘土等原料组成，其中，所述的熔剂为合成熔剂，该熔剂包含以下组分以摩尔百分数计，Si0245. O 70. 0%，Al2O3L O 8. 0%，碱金属氧化物1. O 10. 0%，碱土金属氧化物O. O 40. 0%，Β2035· O 20. 0%。或者说，本发明所述的合成熔剂包含以下化学组分以质量百分数计，Si0245. O 70. 0%，Al2033. O 12. 0%，碱金属氧化物2. O 10. 0%，碱土金属氧化物O. O 42. 0%，Β2035· O 20. 0%。其中，所述的碱金属氧化物为氧化锂、氧化钾、氧化钠中的任意一种或其任意组合；所述的碱土金属氧化物为氧化钙、氧化镁、氧化锌、氧化钡、氧化锶中的任意一种或其任
意组合。另外，本发明所述的合成熔剂还包含二氧化钛、二氧化锆、硅酸锆、氟化钙、骨灰、磷酸钙中的任意一种或其任意组合，其含量以摩尔百分数计为O 10. 0% ;以质量百分数计为O 15. 0%。优化选择，本发明所述的合成熔剂包含以下组分以摩尔百分数计，Si0255.0 65. 0%，Α12033· O 6. 0%，碱金属氧化物3. O 7. 0%，碱土金属氧化物8. O 25. 0%，B2O ,8. O 15. 0%。
或者，所述的合成熔剂包含以下化学组分以质量百分数计，Si0250. O 65. 0%，Α12034· 5 10. 0%，碱金属氧化物4. O 9. 0%，碱土金属氧化物10. O 30. 0%，Β2039· O 16. 0%。本发明所述的骨质瓷坯体合成熔剂的制备方法是将所述化学组分对应的各种原料预先混合均匀后，在1250 1650°C温度下熔融、水淬后，便得到所述的合成熔剂。本发明所述的合成熔剂在骨质瓷坯体中的用量，以质量百分数计，为5 25%。本发明与现有技术相比，具有以下技术特点和效果1、本发明采用SiO2-Al2O3-R2O-RO-B2O3系统为熔剂系统的基础组成，并且辅以各种弓I晶剂和细晶剂，如TiO2、ZrO2、ZrSiO4、氟化钙、骨灰、磷酸钙，等，既保证了熔剂系统在高温下可以具有长石熔剂相同的烧结行为(熔体高温粘度、高温粘度随温度变化的速率)，可以完全替代长石熔剂实现骨质瓷的低温液相烧结，又保证了熔剂系统在瓷胎冷却过程中能够整体析晶，且析出的晶体为极细小晶体，从而保证了本发明目的的实现。本发明合成熔剂的SEM照片、XRD图片和差热-失重曲线见附图所示。2、在骨质瓷坯体中，采用本发明合成熔剂等量替代长石熔剂后，骨质瓷的外观质量，如白度、透光度、瓷质细腻程度等，没有任何改变，但烧成温度显著降低，实验表明，可以降低50 80°C，烧成温度范围显著拓宽，由传统骨瓷的15 20°C拓展到30 40°C，有利于制品的规整度的提高，降低骨瓷的生产难度。3、采用本发明合成熔剂等量替代长石熔剂后，骨质瓷瓷胎的理化性能得到大幅度提高。实验表明，骨质瓷的抗弯强度可以由80 lOOMPa，提高到130 140MPa，热稳定性可以由140°C— 20°C水一次热交换不炸裂，提高到200 220°C— 20°C水一次热交换不炸裂，性能提高非常显著，彻底解决了骨质瓷自身存在的强度低、热稳定性差的固有缺陷。4、实现了骨质瓷生产低温节能烧成和高性能的完美统一。
附图1本发明合成熔剂的SEM照片；附图2本发明合成熔剂的XRD图片；附图3本发明合成熔剂的差热-失重曲线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。实施例1 :本发明骨质瓷坯体，由骨灰或骨粉、熔剂、石英、粘土等原料组成，所述的熔剂为一种合成熔剂，包含以下化学组分以摩尔百分数计，Si0263. 5%，Α12033· 2%，Κ203· 1%，Ca04. 0%, Mg03. 2%, Ζη03· 1%，B2O312. 7%,氟化钙 2. 4%,氧化锆 4. 8%。或者，以质量百分数计，Si0257 . 0%, Α12034· 8%, Κ204· 5%, Ca03. 3%, MgO1. 9%, Ζη03· 9%, Β20313· 1%，氟化钙 2. 7%,氧化锆
8. 8%。上述合成熔剂的制备方法是将上述化学组分首先计算出各自对应的各种原料(以质量百分数计)钾长石24%,娃灰石6%,滑石5%,错英石11. 5%,硼酸21%,石英24%,硝酸钾2. 5%,氧化锌3. 5%,萤石2. 5%ο将上述原料预先混合均匀后，在1380°C温度下熔融、水淬后，便得到所述的骨质瓷坯体烧结用熔剂系统。本发明合成熔剂的SEM照片、XRD图片和差热-失重曲线见附图1_3所示。从附图1可以看出，本发明合成熔剂高温熔体冷却到室温后，几乎全部转变为细小晶体，晶体大小均匀一致，平均在2um左右。从附图2XRD曲线亦可以看出，本发明合成熔剂高温熔体冷却到室温后，几乎全部转变为晶相，无玻璃相存在。从附图3可以看出，本发明合成熔剂在测试温度范围内(0-1100°C)，其差热曲线为一条平滑DTA曲线，无明显放热峰，这说明在测试条件下((TllO(TC),无法找到合成熔剂熔体的析晶起始温度，即合成熔剂熔体在1100°C以上就已经开始析晶，这与本发明预期的高温快速整体析晶相一致。其它实施例见下表所示(所有熔剂组成均以摩尔百分数表示)。制备工艺同实施例1。
权利要求
1.一种骨质瓷坯体，由骨灰或骨粉、熔剂、石英、粘土等原料组成，其特征在于，所述的熔剂为合成熔剂，该熔剂包含以下组分以摩尔百分数计，Si0245. O 70. 0%，Al2O3L O 8.0%，碱金属氧化物1. O 10. 0%，碱土金属氧化物O. O 40. 0%，Β2035· O 20. 0%。
2.如权利要求1所述的骨质瓷坯体，其特征在于，所述的合成熔剂包含以下化学组分以质量百分数计，Si0245. O 70. 0%，Α12033· O 12. 0%，碱金属氧化物2. O 10. 0%，碱土金属氧化物 O. O 42. 0%, Β2035· O 20. 0%。
3.如权利要求1所述的骨质瓷坯体，其特征在于，所述的碱金属氧化物为氧化锂、氧化钾、氧化钠中的任意一种或其任意组合；所述的碱土金属氧化物为氧化钙、氧化镁、氧化锌、氧化钡、氧化锶中的任意一种或其任意组合。
4.如权利要求1所述的骨质瓷坯体，其特征在于，所述的合成熔剂还包含二氧化钛、二氧化锆、硅酸锆、氟化钙、骨灰、磷酸钙中的任意一种或其任意组合，其含量以摩尔百分数计为 O 10. 0%。
5.如权利要求2所述的骨质瓷坯体，其特征在于，所述的合成熔剂还包含二氧化钛、二氧化锆、硅酸锆、氟化钙、骨灰、磷酸钙中的任意一种或其任意组合，其含量以质量百分数计为 O 15. 0%。
6.如权利要求1所述的骨质瓷坯体，其特征在于，所述的合成熔剂包含以下组分以摩尔百分数计，Si0255. O 65. 0%，Α12033· O 6. 0%，碱金属氧化物3. O 7. 0%，碱土金属氧化物 8. O 25. 0%, Β2038· O 15. 0%。
7.如权利要求2所述的骨质瓷坯体，其特征在于，所述的合成熔剂包含以下化学组分以质量百分数计，Si0250. O 65. 0%，Α12034· 5 10. 0%，碱金属氧化物4. O 9. 0%，碱土金属氧化物 10. O 30. 0%, Β2039· O 16. 0%。
8.如权利要求1所述的骨质瓷坯体，其特征在于，所述的合成熔剂的制备方法是将所述化学组分对应的各种原料预先混合均匀后，在1250 1650°C温度下熔融、水淬后，便得到所述的合成熔剂。
9.如权利要求1所述的骨质瓷坯体，其特征在于，所述的合成熔剂在骨质瓷坯体中的用量，以质量百分数计，为5 25%。
全文摘要
本发明涉及一种新型骨质瓷坯体，更进一步，涉及一种骨质瓷坯体的熔剂系统，属于日用陶瓷领域。本发明骨质瓷坯体，由骨灰或骨粉、熔剂、石英、粘土等原料组成，其中,所述的熔剂为合成熔剂，该熔剂包含以下组分以摩尔百分数计，SiO245.0～70.0%，Al2O31.0～8.0%，碱金属氧化物1.0～10.0%，碱土金属氧化物0.0～40.0%，B2O35.0～20.0%。采用本发明合成熔剂等量替代长石熔剂后，骨质瓷的外观质量没有任何改变，但烧成温度降低50～80℃，抗弯强度提高到130～140MPa，热稳定性提高到200～220℃→20℃水一次热交换不炸裂。实现了骨质瓷生产低温节能烧成和高性能的完美统一。
文档编号C04B35/00GK103011773SQ20121057235
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月25日 优先权日2012年12月25日
发明者王志义, 王晖 申请人:青岛科技大学