一种基于硅酸锆的复合超白面釉、陶瓷砖及其制备方法技术

本发明专利技术属于建陶领域，公开了一种基于硅酸锆的复合超白面釉、陶瓷砖及其制备方法。复合超白面釉的原料组分，按重量份计其包括：高岭土5

【技术实现步骤摘要】
一种基于硅酸锆的复合超白面釉、陶瓷砖及其制备方法


[0001]本专利技术属于建筑陶瓷
，尤其涉及一种基于硅酸锆的复合超白面釉、陶瓷砖及其制备方法。

技术介绍

[0002]釉是施于陶瓷坯体表面的一层玻璃态物质，施釉的目的主要在于改善坯体的表面性能，提高产品的使用性能，增加产品的美感。随着建筑卫生陶瓷工业和日用陶瓷工业的迅速发展，高品位原料日益枯竭，大批量劣质原料或工业废渣已被广泛用在陶瓷坯体中。因而需普遍使用乳浊度高、遮盖能力强的乳浊面釉以提高釉面质量，提升产品的附加值。
[0003]目前，乳浊釉一般是通过添加适量的乳浊剂加以实现，其乳浊机理是利用乳浊剂的不熔性、重结晶或分相性，使照射到乳浊釉表面的自然光发生散射，从而形成乳浊效果，达到遮盖坯体本色的目的。釉中常用的乳浊剂主要有二氧化锡、二氧化钛、硅酸锆（由锆英砂引入）、锑的化合物等，其中以锆英砂的使用最为广泛。锆英砂（折射率为1.9
‑
2.0）在釉层中不仅具有优异的乳浊效果，而且对提高陶瓷制品的热稳定性、白度、耐磨性、拓宽釉料的烧成温度范围等具有重要的作用。但锆英砂中存在少量的放射性物质难以分离，它的伴生矿独居石具有放射性，同时矿物中还含有极少量的钍等放射生成的衰变体，对人体会产生一定的放射性危害，且锆英砂的原料成本较高。二氧化钛包括两种晶型，金红石和锐钛矿，其中金红石的折射率为2.76，锐钛矿为2.52，从折射率来看，二氧化钛在釉料乳浊剂中折射率最高，是一种强乳浊剂，在釉料中可析出晶粒，也可形成熔滴，且二氧化钛的价格比二氧化锡和硅酸锆均低很多。但二氧化钛是一种不稳定的乳浊剂，其乳浊效果受釉料化学成分、烧成温度和窑炉气氛的影响较大。目前，以二氧化钛为乳浊剂的乳浊釉，其普遍存在烧成温度范围窄，仅在较低烧成温度下（900℃以下），釉中析出锐钛矿型二氧化钛，可达到较佳的乳浊效果；而在较高的烧成温度下（900℃以上），釉中析出金红石型二氧化钛，则出现白中泛黄，釉面视觉效果不佳的缺陷。
[0004]因此，亟需研发一种陶瓷乳浊面釉，在保证釉面质量的前提下，同时实现低成本、高白度，烧成范围宽，且釉面发色效果佳。

技术实现思路

[0005]本专利技术提出一种基于硅酸锆的复合超白面釉（白度大于80
°
）、陶瓷砖及其制备方法，以解决现有技术中存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术的第一方面提供了一种基于硅酸锆的复合超白面釉，按重量份计，其原料组分包括：高岭土5
‑
10份，石英砂10
‑
15份，透锂长石25
‑
35份，增白剂40
‑
60份；
所述增白剂包括介孔二氧化硅和复合乳浊熔块粉，所述复合乳浊熔块粉内嵌于所述介孔二氧化硅的孔隙中；所述复合乳浊熔块粉的化学组成，按重量百分比计包括：SiO255
‑
67%，Al2O33
‑
6%，CaO8
‑
14%，MgO1
‑
3%，K2O0.5
‑
2%，Na2O1
‑
4%，P2O50.5
‑
2%，ZrO22
‑
4%，TiO212
‑
18%，B2O30.5
‑
2%。
[0007]具体地，本专利技术的复合乳浊熔块在CaO
‑
TiO2‑
SiO2三元体系的基础上，选择具有较大实用析晶区的R2O（K2O，Na2O）
‑
RO（CaO，MgO）
‑
TiO2‑
SiO2‑
Al2O3‑
P2O5‑
B2O3多元系统。以CaO、TiO2、SiO2为主析晶剂，以获得稳定的高折射率钛榍石晶粒（折射率为1.95），从而减少光线在釉（玻璃釉的折射率约为1.5）中的透过率，从而提高釉面的白度。同时，引入一定量的MgO，通过部分MgO取代CaO，混合析晶，以拓宽釉料的使用温度范围。
[0008]同时，为防止复合乳浊熔块粉中的钛榍石因高温（约1120℃）分解生成的二氧化钛与部分游离的二氧化钛在二次釉烧的过程转化为金红石型二氧化钛，从而导致釉面泛黄的现象。本专利技术通过溶剂溶胀的方式使复合乳浊熔块预先内嵌于介孔二氧化硅的孔隙中，利用具有高温稳定性的介孔二氧化硅将熔块进行嵌入式包覆，使熔块在保持原有功能的同时，避免金红石型二氧化钛的转变，从而破坏其稳定性和基本性能。且介孔二氧化硅的嵌入式包覆相对于传统固相混合的包覆，其包覆率更高，熔块的稳定性更佳，包覆层二氧化硅与陶瓷釉料在高温时融为一体，对釉料性能和釉面质量也不会产生负面影响。此外，本专利技术的釉料还添加了一定量的透锂长石，替代传统的钾钠长石类熔剂原料，在降低烧结温度的同时，降低釉料的膨胀系数。更为重要的是，透锂长石还有利于改善釉面的颜色，进一步提升釉面的白度。
[0009]本专利技术的复合乳浊熔块中还添加了一定量的K2O，Na2O，B2O3、P2O5和ZrO2，以在釉中形成与基础釉折射率不同的第二相，促进釉面的失透，提高釉面白度。其中：碱金属离子作R
+
（包括K
+
和Na
+
）作为网络修饰体平衡电荷，釉熔体中Al
3+
倾向于形成基团，邻近的R
+
被带过量的负电荷的铝氧基团所吸引而形成R络合物，这种络合物与有相当好的相容性，即两者能很好地结合成铝硅混合基团，并且碱金属离子富集其中，形成连续的基质相，从而促进釉熔体的分相。B2O3作为一种强助熔剂，不仅有利于降低釉的熔融温度，扩大釉烧温度范围，从而改善釉的工艺性能；而且适量的B2O3有利于改善釉熔体的粘度
‑
温度特征，使釉在冷却过程中粘度提高的速度减缓，促进分相结构的发展。P2O5在本专利技术高硅低铝的多元系统中，一方面，玻璃的形成体P2O5和SiO2的离子场强不同［P
5+
=2.1，Si
4+
=1.57］，P
5+
对氧原子的吸引力要大于Si
4+
，因此P
5+
更易夺取碱金属或碱土金属氧化物的氧原子，以取得最佳配位数，形成磷氧聚合体，从而形成分相结构。另一方面，P2O5的表面能很小，在釉熔体中能降低分相液滴的形成自由焓，从而促进分相液滴的成核长大。同时，本专利技术通过控制K2O，Na2O，B2O3和P2O5的用量关系及烧成制度，使釉熔体中分布一定量的球形液滴，并使其尺寸与可见光波长相近，产生瑞利散射，从而进一步提高釉面的白度。ZrO2通过硅酸锆引入，由于Zr
4+
的离子势较大，其在本专利技术的多元系统中具有宽广的不混溶区，有利于促进分相，使硅酸锆在釉烧过程中，全部以ZrSiO4晶体的形式析出，从而实现在添加少量硅酸锆的情况下，即可大大提高釉面的乳浊效果。
[0010]作为上述方案的进一步改进，所述复合乳浊熔块粉的化学组成中，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于硅酸锆的复合超白面釉，其特征在于，按重量份计，其原料组分包括：高岭土5
‑
10份，石英砂10
‑
15份，透锂长石25
‑
35份，增白剂40
‑
60份；所述增白剂包括介孔二氧化硅和复合乳浊熔块粉，所述复合乳浊熔块粉内嵌于所述介孔二氧化硅的孔隙中；所述复合乳浊熔块粉的化学组成，按重量百分比计包括：SiO255
‑
67%，Al2O33
‑
6%，CaO8
‑
14%，MgO1
‑
3%，K2O0.5
‑
2%，Na2O1
‑
4%，P2O50.5
‑
2%，ZrO22
‑
4%，TiO212
‑
18%，B2O30.5
‑
2%。2.根据权利要求1所述的基于硅酸锆的复合超白面釉，其特征在于，所述介孔二氧化硅的孔径为20
‑
50nm，所述复合乳浊熔块粉的粒径为10
‑
30nm。3.根据权利要求1或2所述的基于硅酸锆的复合超白面釉，其特征在于，所述介孔二氧化硅与所述复合乳浊熔块粉的质量比为（0.2
‑
0.4）：1。4.根据权利要求1所述的基于硅酸锆的复合超白面釉，其特征在于，所述透锂长石的化学组成，按重量百分比计包括：SiO270
‑
80%，Al2O310
‑
20%，K2O0.5
‑
1%，Na2O0.5
‑
1%，CaO1
‑
2%，MgO1
‑
2%，Fe2O30.05
‑
0.1%，Li2O3
‑
5%。5.一种如权利要求1至4任意一项所述的基于硅酸锆的复合超白面釉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将制备复合乳浊熔块粉的原料混合，经熔融后倒入水中淬冷，得熔块粒；然后将所述熔块粒进行研磨，得复合乳浊熔块粉；（2）将分...

【专利技术属性】
技术研发人员：南顺芝，南嘉栋，况学成，
申请(专利权)人：广东大角鹿新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：