鈣長石微晶釉的制備工藝及性能研究(共31頁).ppt

1、鈣長石微晶釉的制備工藝及性能研究演講人：演講人：dd鈣長石微晶釉的性能研究鈣長石微晶釉的性能研究鈣長石微晶釉的結(jié)構(gòu)鈣長石微晶釉的結(jié)構(gòu)鈣長石微晶釉的組成鈣長石微晶釉的組成鈣長石微晶釉的組成鈣長石微晶釉的組成基礎(chǔ)組分基礎(chǔ)組分SiO2：玻璃網(wǎng)絡(luò)形成體，是制備玻璃的重要基礎(chǔ)組分。還可以用來調(diào)節(jié)微晶玻璃釉的熔融溫度和黏度。Al2O3：對微晶玻璃釉的熔融溫度和黏度起到很大影響。含量過多，會導(dǎo)致系統(tǒng)的熔融溫度過高和黏度過大，不利于晶體的成長。CaO：合成鈣長石，還可以提高微晶玻璃釉的熔融性能，降低高溫黏度。助熔劑助熔劑B2O3：助熔作用，降低微晶玻璃釉的熔融溫度，加快基礎(chǔ)玻璃成核和結(jié)晶過程。ZnO：助熔作用

2、，降低微晶玻璃釉的熔融溫度，加快基礎(chǔ)玻璃成核和結(jié)晶過程。晶核劑晶核劑P2O5:形成玻璃網(wǎng)絡(luò)，而且對硅酸鹽玻璃有著良好的成核能力；促進(jìn)分相，降低界面能，降低成核活化能，促使玻璃產(chǎn)生核化。ZrO2:先從母相中析出富含鋯氧的結(jié)晶或生成富含ZrO2的微不均勻區(qū)，從而誘導(dǎo)玻璃成核。TiO2：在玻璃結(jié)構(gòu)中，鈦離子屬于中間體陽離子，在不同的條件下可能以四配位TiO4或六配位TiO6狀態(tài)存在。由于兩者結(jié)構(gòu)不同，TiO2可能與其它RO類型的氧化物一起從硅氧網(wǎng)絡(luò)中分離出來，形成晶核，促使玻璃微晶化。鈣長石微晶釉的結(jié)構(gòu)鈣長石微晶釉的結(jié)構(gòu)鈣長石CaOAl2O32SiO2屬架狀硅酸鹽長石族斜長石亞族中的一種礦物，為三斜

3、晶系。隨著結(jié)晶溫度的不同，有高溫相、低溫相及過渡相。散射相當(dāng)弱。微晶釉多相復(fù)合結(jié)構(gòu)，為了保證致密的外表和良好的粘附性，微晶釉大局部是玻璃相，根本結(jié)構(gòu)為玻璃基體當(dāng)中分布著細(xì)小而均勻分散的微晶體。微晶釉結(jié)構(gòu)的優(yōu)點微晶釉結(jié)構(gòu)的優(yōu)點和傳統(tǒng)的玻璃釉相比，微晶釉結(jié)構(gòu)中存在大量微晶體，耐磨損，耐腐蝕，可以大大提高傳統(tǒng)陶瓷釉面性能。微晶釉中存在大量規(guī)則排列的微晶區(qū)域，可以通過調(diào)整?；瘜邮雇庥^由透明變得乳濁、由高光澤變到低光澤甚至無光等，從而達(dá)到各種藝術(shù)裝飾效果，這種效果和瓷磚生產(chǎn)中靠各種傳統(tǒng)乳濁釉與亞光釉來實現(xiàn)不同，工藝更簡單。鈣長石微晶釉的性能研究鈣長石微晶釉的性能研究實驗方案參考CaO-Al2O3-SiO

4、2三元相圖，在鈣長石的初晶區(qū)選取一個較佳的組分點，根據(jù)相圖三角形法那么確定該點SiO2、Al2O3、CaO三種根底組分的含量；在根底組分中添加適宜的助熔劑，設(shè)計改變助熔劑相對含量擬定根底配方；在根底配方中添加適宜的晶核劑，設(shè)計改變晶核劑種類及用量確定優(yōu)化配方；對優(yōu)化配方進(jìn)行不同晶化溫度和時間的熱處理，確定優(yōu)化熱處理制度。配料配料混料混料均勻均勻高溫高溫熔制熔制自然自然冷卻冷卻熱處熱處理理微晶釉微晶釉樣品樣品檢測檢測實驗工藝流程圖實驗工藝流程圖燒成制度T/ t/mi/t/min830100002401201根底配方熔制制度圖2優(yōu)化熱處理制度圖均以5/min 升溫速率升至

5、目標(biāo)溫度研究內(nèi)容研究內(nèi)容 助熔劑相對含量對微晶釉熔制效果的影響助熔劑相對含量對微晶釉熔制效果的影響 晶核劑種類及用量對微晶釉熔制效果和析晶性能的影響晶核劑種類及用量對微晶釉熔制效果和析晶性能的影響 熱處理制度對微晶釉析晶性能的影響熱處理制度對微晶釉析晶性能的影響 助熔劑相對含量助熔劑相對含量對微晶釉熔制效果的影響對微晶釉熔制效果的影響序號SiO2Al2O3CaOZnOB2O3L1502020010L250202055L35020201001以鈣長石理論組成為根底，添加ZnO與B2O3為助熔劑，研究ZnO與B2O3相對含量變化對熔制效果的影響。序號熔制實驗結(jié)果L1熔融，表面未析晶，整體透明L2未

6、熔融L3未熔融 通過本組實驗得出較好配方為L1.序號SiO2Al2O3CaOZnOB2O3L4551520010L555152019L655152028L755152037L8551520462以L1為根底進(jìn)行ZnO與B2O3相對含量的細(xì)化實驗，進(jìn)一步找出規(guī)律：序號熔制實驗結(jié)果L4熔融，表面未析晶，整體透明，透明度很高，表面光滑L5熔融，表面未析晶，內(nèi)部透明。L6熔融不均勻，表面未析晶，內(nèi)部透明L7大部分未熔融，只有表面小部分熔融，表面未析晶且較粗糙L8大部分未熔融，只有表面小部分熔融，表面未析晶且粗糙 通過本組實驗得出較好的配方為L4.單一晶核劑復(fù)合晶核劑晶核劑P2O5晶核劑ZrO2晶核劑T

7、iO2P2O5+TiO2+ZrO2TiO2+ZrO2 晶核劑種類及用量晶核劑種類及用量對微晶釉熔制效果和析晶性能的影響對微晶釉熔制效果和析晶性能的影響序號SiO2A2O3CaOP2O5B2O3L2155152019L2255152028L2355152037L2455152046 單一晶核劑單一晶核劑P2O5在在L4根底上引入晶核劑根底上引入晶核劑P2O5，并逐量取代，并逐量取代B2O3的的含量：含量：序號熔制實驗結(jié)果L21熔融，表面大量析晶，內(nèi)部透明L22熔融，表面大量析晶，內(nèi)部透明L23熔融，表面大量析晶，內(nèi)部透明L24熔融，但不太均勻，內(nèi)部存在小塊不熔物，表面大量析晶P2O5的引入有助于

8、析晶，但不利于釉熔體透明性提高，可考慮少用或不用序號SiO2Al2O3CaOB2O3TiO2L33551520100.5L34551520101L35551520101.5L36551520102單一晶核劑單一晶核劑TiO2在在L4根底上，引入晶核劑根底上，引入晶核劑TiO2序號熔制實驗結(jié)果L33熔融，表面邊緣大量析晶，內(nèi)部透明，無色L34熔融，表面邊緣大量析晶，內(nèi)部透明，顏色偏黃L35熔融，表面邊緣大量析晶，內(nèi)部透明，顏色黃色L36熔融，表面邊緣大量析晶，內(nèi)部透明，顏色加深由于TiO2著色的緣故，導(dǎo)致樣品由無色透明向黃色轉(zhuǎn)變，故TiO2參加量不宜過多單一晶核劑單一晶核劑ZrO2在在L4根底上

9、引入晶核劑根底上引入晶核劑ZrO2序號SiO2Al2O3CaOB2O3ZrO2L37551520100.5L38551520101L39551520101.5L40551520102序號熔制實驗結(jié)果L37熔融，表面大量析晶，內(nèi)部透明L38熔融，表面大量析晶，內(nèi)部透明L39熔融，表面邊緣大量析晶，乳濁半透明L40熔融，表面邊緣大量析晶，乳濁不透明氧化鋯晶體具有較大的折射率，分散在釉熔體中起很強的散射作用，導(dǎo)致釉熔體不透明，故ZrO2參加量不宜過多復(fù)合晶核劑復(fù)合晶核劑1P2O5取代取代B2O3在在L24根底上，保持晶核劑根底上，保持晶核劑TiO2和和ZrO2的總量的總量2mol%不變，改變不變，改

10、變P2O5的含量。的含量。P2O5以取代以取代B2O3的形式引入的形式引入序號SiO2Al2O3CaOB2O3P2O5TiO2ZrO2L41551520640.51.5L50551520460.51.5L51551520280.51.5序號熔制實驗結(jié)果L41熔融，表面析晶，內(nèi)部光亮透明L50熔融，內(nèi)部熔融很不均勻，表面有未熔物，表面析晶L51熔融，但熔融的很不均勻，內(nèi)部存有大量未熔顆粒，表面光亮L41可作為優(yōu)選配方2P2O5取代SiO2 在L41根底上，降低配方中P2O5的含量，P2O5以SiO2取代序號SiO2Al2O3CaOB2O3P2O5TiO2ZrO2L56571520620.51.5

11、L57591520600.51.5序號熔制實驗結(jié)果L56熔融不均勻，表面析晶，內(nèi)部較透明L57熔融， 表面大量析晶，內(nèi)部光亮透明選擇L57為優(yōu)選配方不同晶化溫度不同晶化時間熱處理制度對微晶釉析晶性能的影響熱處理制度對微晶釉析晶性能的影響對L57配方樣品進(jìn)行DTA-TG分析，確定晶化溫度大致范圍為900-1050優(yōu)化配方優(yōu)化配方L57熱處理制度的初步確定熱處理制度的初步確定20040060080010001200溫度 /-0.350-0.300-0.250-0.200-0.150-0.100-0.05000.0500.100DTA /(uV/mg)99.9499.9699.98100.00100

12、.02100.04TG /% 質(zhì)量變化: -0 .09 % 峰值: 102 .9 峰值: 809 .2 峰值: 911 .8 1 1 放熱方向 儀器 文件 項目 標(biāo)識 日期/時間 實驗室 操作者 NETZSCH STA 449C 06N2016039.dsu 06N2016039 2016-4-8 9:05:35 工程中心 whb 樣品 參比 材料 校正文件: 溫度/靈敏度校正文件 范圍 樣品支架/熱電偶 L41, 29.760 mg 1,0.000 mg whb20160328-dta-01.bsu 756-dta56+s.tsu / Senszero.exx 23.0/10.00(K/mi

13、n)/1200.0 DTA(/TG) HIGH RG 4 / S 測量 模式/類型 段 坩堝 氣氛 TG 校正/測量 范圍 DSC 校正/測量 范圍 備注 DTA-TG / 樣品 + 校正 1/1 DTA/TG crucible Al2O3 Ar/25 / -/- 820/5000 mg 420/5000 V不同晶化溫度不同晶化溫度在在L57初步熱處理制度根底上改變晶化溫度：初步熱處理制度根底上改變晶化溫度：序號核化溫度/核化時間/h晶化溫度/晶化時間/hL57-183049002L57-283049502L57-3830410002L57-4830410502序號熔制實驗結(jié)果L57-1燒結(jié)成

14、白色球餅狀，表面大部分呈細(xì)顆粒狀L57-2燒結(jié)成白色球餅狀，上表面呈細(xì)顆粒狀，側(cè)面較光滑L57-3熔融成白色球餅狀，表面光滑有光澤L57-4熔融成白色球餅狀，白度更高，表面光滑有光澤，斷面光滑晶化溫度不斷提高，樣品白度逐漸提高，說明樣品中晶體數(shù)量不斷增多2040600300600900Insensity/(a.u.)2/()L57-900CL57-950CL57-1000CL57-1050C -CaOAl2O32SiO2比照不同晶化溫度熱處理后的L57樣品的XRD圖譜，綜合選擇1000晶化溫度較為適宜。不同晶化時間不同晶化時間在在L57初步熱處理制度根底上改變晶化時間：初步熱處理制度根底上改變

15、晶化時間：序號核化溫度/核化時間/h晶化溫度/晶化時間/hL57-5830410000L57-6830410001L57-7830410002L57-8830410003序號熱處理結(jié)果L57-5熔融成乳白色球餅狀，表面光滑有光澤L57-6熔融成白色球餅狀，表面光滑有光澤，斷面較光滑L57-7熔融成白色球餅狀，整體析晶變?nèi)闈幔砻婀饣泄鉂蒐57-8熔融成白色球餅狀，白度更高，表面有光澤晶化時間不斷延長，樣品白度逐漸提高，說明樣品中晶體數(shù)量不斷增多02040600400800Insensity/(a.u.)2/()-CaOAl2O32SiO2L57-1000Cx0hL57-1000Cx1hL57-1000Cx2hL57-1000Cx3h 比照不同晶化時間熱處理后的L57樣品的XRD圖譜，綜合選擇2h晶化時間較為適宜。晶化溫度1000，晶化時間2h下獲得的L57樣品的SEM顯微結(jié)構(gòu)照片，由該圖可見，樣品中形成了大量的尺寸為100nm左右的細(xì)小晶粒。結(jié)論在CaO-Al2O3-SiO2系統(tǒng)中，B2O3的助熔作用較ZnO要好；P2O5的引入有助于析晶，但不利于釉熔體透明性提高；TiO2和 ZrO2的引入均有促進(jìn)析晶的作用，但TiO2引入過多會導(dǎo)致顏色變黃，ZrO2引入過多會導(dǎo)致熔