高透长石质日用瓷产品的形变控制研究

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具有高透特性的日用瓷兼具实用性、商业性和艺术性,属于高档日用瓷范畴。为获得高透特性,通常需要引入钾钠长石以产生大量高透光玻璃相。然而,这些玻璃相也往往造成在烧结过程中高透日用瓷坯体产生软塌变形甚至开裂等缺陷。因而,解决高透光率与低形变的矛盾决定着高透日用瓷产品的品质。云南、贵州等地所产伴生钠长石高岭土矿物中夹杂多达3.35wt%Na2O,无需外添加烧结助剂就容易获得高透日用瓷,具有重要的经济意义。然而,以日用瓷所需的高岭土含量计算,由高岭土引入到日用瓷中的Na2O质量百分比远超传统日用瓷中的Na2O含量(<1.5wt%),所以直接使用伴生钠长石高岭土矿物必然导致高透日用瓷坯体变形。因此,需要开展形变控制的相关应用研究。本论文以伴生钠长石高岭土为主要原料,通过调整坯体中Na2O的含量、外加少量58μmα-Al2O3微粉及三元熔剂复合体系研究陶瓷坯体透光率与高温塑性形变的影响,并对坯体制备的工艺参数进行优化。重点探究Na2O含量对坯体高温塑性形变与透光率的影响,据此确定坯体中Na2O含量的使用上限;探究分析α-Al2O3微粉外加量对抵抗坯体高温塑性形变的作用,及降低坯体透光率的影响规律;探究通过引入熟滑石,分析三元熔剂对坯体高温塑性形变与透光率的影响;通过正交试验探究玻璃粉、熔块、石英对一次烧透明釉的釉面质量影响规律并获得最优加入量;通过单因素试验探究获得最佳釉面质量的烧成温度。获得主要研究结论如下:(1)使用30wt%伴生钠长石高岭土,外加4wt%58μmα-Al2O3微粉和0.5wt%熟滑石,制备出高透长石质日用瓷坯体,经1310℃烧成与市售优等品坯体相比透光率更高,其坯体透光率为13.04%,比市售优等品透光率高出20.52%,且塑性形变指数仅为3.16×10-6mm-1,小于市售优等品高温塑性形变,器型更规整,从而成功解决了“高透”与“低形变”不可兼得的问题。(2)通过制备条件优化,可以制备出光泽度为100,釉面硬度为6.26GPa,200℃~20℃一次热交换不裂,釉面无明显针孔的一次烧透明釉。(3)在烧结初期,瓷胎中Na2O开始产生低黏度液相,由于钠长石颗粒以嵌入的形式存在于层状高岭石中,因此在层状高岭土的阻隔下,坯体中的液相呈现出均匀,不连续的特征。这种现象减轻了致密化开始时的变形。随着温度的升高,液相含量进一步增加,使层状高岭石熔化,形成针状莫来石,而纤细的莫来石晶粒并不足以抵抗低黏度玻璃相所产生的重力蠕变。这时坯体中弥散分布的α-Al2O3则进一步阻止了玻璃相之间的直接接触,降低了液相的富集,有效地抵抗了高温塑性形变。同时坯体中外加的熟滑石熔融于玻璃相中,提高了玻璃相的折射率,降低了玻璃相与晶相之间的折射率差值,有效提高了坯体的透光率。
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