建陶产品中常用的乳浊剂原料
简介:采用乳浊剂制成的乳浊釉,是建筑陶瓷彩釉墙地砖与釉面砖的装饰外衣。乳浊釉美化了建陶产品,给人们的居住与城市建筑增添了丰富的色彩与无限乐趣。近年来,我国建陶行业越来越注重利用当地资源与新型原料开发与改进乳 ...
采用乳浊剂制成的乳浊釉,是建筑陶瓷彩釉墙地砖与釉面砖的装饰外衣。乳浊釉美化了建陶产品,给人们的居住与城市建筑增添了丰富的色彩与无限乐趣。近年来,我国建陶行业越来越注重利用当地资源与新型原料开发与改进乳浊釉料的品种与性能,从而使瓷砖乳浊釉呈现出一个更加缤纷多彩与千姿百态的绮丽世界。这些常用的乳浊剂不仅用于建陶产品、也用于卫生陶瓷的釉料装饰。它们的用量不大,但却起着不可或缺的重要作用。 在现代建筑卫生陶瓷工艺中,常用的釉料乳浊剂有二氧化锡(SnO2)、硅酸锆(ZrSiO4)、二氧化锆(ZrO2)、氧化铈(CeO2)、二氧化钛(TiO2)、氟化物及磷化物等。 1?二氧化锡(SnO2) 氧化锡外观为白色粉末, 其密度为6 95g/cm3,熔点在1127℃,当温度升至1800-1900℃时升华。氧化锡不溶于水,也不溶于稀酸与碱液,但可溶于加热浓盐酸与浓硫酸中。在工业氧化锡原料中,二氧化锡的含量应大于96%。 氧化锡在硅酸盐熔体中的溶解度亦很小,因此它是有很强的乳浊性,成为陶瓷产品中质地优良、用途广泛的乳浊剂原料。将氧化锡用于建筑卫生陶瓷产品中,经过氧化焰烧成,可获得白色制品。这种白釉亦称锡釉。 氧化锡在釉中具有许多特点: (1)氧化锡釉具有釉面白度好,色泽柔和,并使釉色具有白里泛青的釉调。有一种碧玉的玻璃感。 (2)在建筑陶瓷产品的釉料中,引入4-6%的氧化锡,即可制成发色均匀的白色乳浊釉。如果加入到含B2O3的熔块釉中,其乳浊效果更佳。 氧化锡釉的不足是成本较高,必须在纯氧化焰中烧成,不适应还原焰烧成。因此,鉴于原料成本的原因,在20世纪80年代逐渐被新釉种锆硼乳白釉所取代,不过作为优秀的增白剂,氧化锡在乳白釉中仍有少量使用。我国东北的沈阳化工四厂产氧化锡质量好,在湖南攸县及江苏宜兴也有出产。 2?硅酸锆(ZrSiO4)与锆英石 硅酸锆与锆英石,化学分子式相同,均为ZrSiO4或ZrO2·SiO2。硅酸锆系由锆英石精制而成的原料。它的理论化学组成为ZrO267.1%SiO232.99%。 由于硅酸锆颗粒小、乳浊性很强,白度高。此外,热性能好与烧成温度范围宽等也是它的优点。 ZrO2·Si02在加热过程中发生变化,在温度达到1540℃时开始缓慢分解成ZrO2和SiO2,当温度超过1700℃时迅速分解。当硅酸锆中含有其它物质时,分解温度相应会降低。 (1)当Na2O·K2O与ZrO2·SiO2作用时,900℃开始分解,1200℃迅速分解; (2) 当CaO与ZrO2·SiO2作用时,在1300℃迅速分解为ZrO2与SiO2; (3) 在Al2O3与ZrO2·SiO2发生作用时,在1400℃才开始缓慢分解; (4) 当MgO、TiO2与ZrO2·SiO2发生作用时,在1200℃时促进ZrO2·SiO2分解。 分解后的ZrO2在1200℃-1400℃之间与TiO2形成固熔体; (5)硅酸锆在釉料中,经高温熔融后分解,但在冷却过程中又生成ZrO2·SiO2微晶体,而使釉具有乳浊性。 硅酸锆在陶瓷釉料中具有多种性质: (1)首先可让釉料具有较强的乳浊性; (2)它可以降低釉料的膨胀系数,提高制品的热稳定性; (3)硅酸锆可以提高釉面白度,增加釉面的耐磨性; (4)引入硅酸锆的釉料,高温粘度大,可以扩大釉料的烧成温度范围; (5)硅酸锆釉对火焰气氛不敏感,因此可以在氧化焰或还原焰中烧成; (6)硅酸锆与其它乳浊剂比较,价格较低,适合瓷砖的大批量生产。 不足之处是硅酸锆含有微量放射性,如果釉料中加入过多制成的产品,有可能对人体造成损害。不过按目前各厂釉料中的硅酸锆含量,应该是安全的,一般不会妨碍使用者的健康的,不过釉料中添加的硅酸锆成分仍以少为宜。 我国出产锆英石的产地主要有:广东湛江、汕头,海南岛、台湾、山东等沿海一带。锆英石中ZrO2的含量为66%左右。经过超细粉碎后即可使用。目前也有部分企业使用自澳大利亚进口的锆英石超细粉原料。 3?二氧化锆(ZrO2) 二氧化锆又称斜锆石,分子式为ZrO2。在自然界中的二氧化锆常与锆英石伴生,但含量少。国外产地有巴西、斯里兰卡等。我国二氧化锆通常由锆英石加工制取。二氧化锆外观为白色或黄色晶体粉末状,无臭无味,体积密度为5189g/cm3,熔点很高达2715℃。 二氧化锆是很优良的乳浊剂,可用作乳浊釉。它主要有以下优点: (1)ZrO2纯度高,杂质含量少,其纯度高达99%以上; (2)白度高,乳浊性强,在烧成气氛方面可适应氧化焰与还原焰烧成; (3)引入ZrO2的釉料,可提高釉的白度、釉面硬度、耐磨度与热稳定性; (4)由于二氧化锆价格高,也导致釉料成本增加,但可供用作高档产品釉料中的优质乳浊剂。 二氧化锆除用作釉料乳浊剂外,还可用作陶瓷颜料载体,功能陶瓷、耐火材料方面。 4?二氧化钛(TiO2) 工业二氧化钛外观为白色或灰白色粉末,亦称钛白粉。其体积密度为3175-4125g/cm3。不溶于水,熔点为1560℃。 TiO2是一种高效乳浊剂,在低温情况下可作为白釉的乳浊剂, 当温度高于1100℃时,TiO2容易与Fe2O3反应生成乳黄色,而在还原焰烧中形成灰色。所以,要使TiO2形成稳定的乳浊剂, 就应将TiO2与CaO、 SiO2合成为钛酸盐(CaO·TiO2) 和钛榍石(CaO·TiO2·SiO2)。钛釉中的晶相主要是石英、锆英石晶体呈微小细颗粒状且均匀分布在玻璃相内,而导致釉具有强烈的散射效果,呈现不透明乳浊现象。 钛釉一般不适合作颜色釉的乳浊基釉,且只适合氧化焰烧成。 TiO2除用乳浊剂外,亦可用于生产色料,结晶釉及功能陶瓷的原料。在使用前,一般都先在1300℃左右预烧,以改变其工艺性能。 5?氧化铈(CeO2) 氧化铈的折射率高、乳浊性强,其乳浊性为SnO2的两倍以上。它可以使用于低温乳浊釉料,对于气氛不敏感,可以直接加入到釉料中使用,不需要预先制成熔块。CeO2在含有A12O3、 SiO2较多的釉料中,乳浊效果最好。不过由于氧化铈系稀土原料,大批量使用来源困难,目前国内企业还未广泛使用,但今后对其潜在的开发利用有很大的意义。 此文仅介绍以上五种乳浊剂,但由于其种类很多,如还有磷酸盐中的骨灰、磷酸钙Ca3(Po4)2等。能够增加釉料乳浊性的原料还有氧化锌(ZnO)、萤石(CaF)、冰晶石(Na3A12F3)、滑石(3MgO·4SiO2·H2O)等等。 今后随着建筑陶瓷工业技术与工艺的发展,对于乳浊剂与乳浊釉的研究,开发还有许多工作要做。 |