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超细硅酸锆粒度及纯度对陶瓷釉乳浊性能的影响陈志强,苏宪君,王芸 (蚌埠玻璃设计研究院华洋超细粉体公司,安徽蚌埠 233018) 摘 要 选择比较国内外具有代表性的硅酸锆产品,分析其粒度和纯度对陶瓷釉乳浊性能的影响,以指导国内高档建筑卫生陶瓷所需的超细硅酸锆的生产。关键词超细硅酸锆；乳浊釉；粒度；纯度。 超细硅酸锆作为陶瓷釉锆料乳浊剂,以其资源丰富、价格低廉、热膨胀系数小、对烧成气氛不敏感等优点,已成为建筑卫生陶瓷厂重要原料之一。近年来,建筑卫生陶瓷的快速发展也促进了超细硅酸锆生产技术的不断进步。随着市场对高档建筑卫生陶瓷需求的不断扩大,高档建筑卫生陶瓷的生产比例进一步加大,高档建筑卫生陶瓷的生产对超细硅酸锆的质量提出了更高的要求。目前,国内高档建筑卫生陶瓷生产中使用的超细硅酸锆大部分依赖进口或外资企业的产品,国内生产的超细硅酸锆产品与国外产品相比尚有一定的差距。本文通过研究国内与国外超细硅酸锆的粒度和纯度对陶瓷釉乳浊效果的影响,使其对国内超细硅酸锆的生产起到一定的指导作用。1 实验步骤1.1 试样的制备 将蚌埠华洋超细粉体新技术有限公司不同粒度的ZrSiO4试样分别编号为H1和H2,H2是为满足高档建筑卫生陶瓷生产而新研制产品。国内某外资企业的ZrSiO4试样编号为D1,将该产品按照华洋公司的提纯工艺进行提纯后的试样编号为D2。国外某公司试样编号为K1, 将该产品按照华洋公司的提纯工艺进行提纯后的试样编号为K2。各种试样的粒度组成见表1。试样的粒度采用FAM激光粒度仪测定。各种试样的化学成分见表2。表1试样的粒度组成 粒度组成H1 H2 D1D2 K1 K2 d98/μm 8.505.006.706.705.205.20 d50/μm1.611.051.311.311.271.27 ω≤(2μm)%58.177.666.266.270.470.4表2试样的化学成分 w/% H1 H2 D1 D2 K1 K2ZrO265.565.564.064.265.065.2SiO232.732.734.334.334.033.9 Al2O30.120.120.600.600.70.7Fe2O30.050.050.070.070.10.06TiO20.120.120.110.110.30.201.2 陶瓷样片制备 将上述各试样分别加入到相同的基础釉配方中制成釉料。在同等条件下施釉、烧成。每种样片至少做3块以上。1.3 陶瓷样片的检测 陶瓷釉料的乳浊效果直接体现在釉面白度上，在外观上表现为釉面质感的细腻与柔和程度，因此使用ZBD型白度测定釉面白度。2 结果与讨论2.1 实验结果使用ZBD型白度仪测定釉面白度结果见表3。表3 样片白度值 编号 H1 H2 D1D2K1K2 白度/%77.7 81.4 78.579.1 79.380.9 2.2 讨 论2.2.1 硅酸锆粒度对釉面乳浊性能的影响 硅酸锆在釉料中具有乳浊作用,主要是利用其折射率与基础釉折射率的差异。当光线进入釉层后,在硅酸锆微粒和玻璃相的界面上产生折射和反射,使釉层乳浊,起到乳浊作用。当其粒径相当于入射光波长的1/2时,散射力最强,乳浊效果最好。釉层中的硅酸锆微粒一部分是没有熔融而残留在釉中的硅酸锆颗粒,另一部分是熔融后在冷却过程中析出的硅酸锆微晶,在生料釉中起乳浊作用的主要是残留在釉中的硅酸锆微细粒子。获得最佳乳浊效果的重要条件是硅酸锆的细度、加入量、基础釉的合理组成、釉层厚度和最佳烧成温度,在加入量、基础釉的合理组成、釉层厚度和最佳烧成温度不变的情况下,硅酸锆的细度起决定作用。因此当釉层中的硅酸锆微粒以残留相为主时,粒度越细,在釉层中的分散性越好、越均匀,釉的乳浊性越好。从表1和表3可以看出,H2的细度比H1要小,H2平均粒径为1.05μm,H1的平均粒径为1.61μm;其粒度分布比H1要窄,H2中98%的颗粒小于8.5μm,其中小于2μm的颗粒占58.1%,H1中98%的颗粒小于5μm,其中小于2μm的颗粒点77.6%,其对应的白度值H2为81.4%,H1为77.7%。显然,粒度越细,其乳浊效果越好,同时从外观上看H2的质感比H1细腻柔和。样品H和样品D、K比较,也可以看出,粒度越细,白度越高。 当硅酸锆在釉层中以熔融后在冷却过程中析出的硅酸锆微晶状态存在时,同样要求加入到釉料中硅酸锆越细越好。在析晶过程中产生的硅酸锆微晶不仅分布均匀,而且其晶型多为针状或其他不规则形状,当光线照射到这些微晶上时,比照射到球型颗粒上更容易产生散射,其乳浊效果比残留相好。硅酸锆的细度越细,其表面活性越大,在烧成过程中有利于固相反应的进行,使得硅酸锆可以在较低的温度下熔解,从而析出更多的微晶,产生更好的乳浊效果。2.2.2 硅酸锆纯度对釉面乳浊性能的影响 传统的观点认为,在陶瓷生产过程中,釉料中其他原料引入的杂质,如Fe2O3,TiO2等远比由硅酸锆中带入的杂质多,因此认为硅酸锆中的杂质对釉料的影响不大。其实不然,硅酸锆在釉料中起乳浊作用,利用的是硅酸锆与基础釉折射率的差异,硅酸锆的折身率是1.94,基础釉的折射率一般为1.5～1.6。由于硅酸锆中的杂质并不是与其完全分离的,而是伴生在一起的,当硅酸锆颗粒周围伴有杂质时,就会影响其折射率,使其折射率小于1.94,从而使硅酸锆与基础釉折射率的差异变小,降低了乳浊效果。从表2和表3可以看出:样品D2、K2的Fe2O3含量均比D1、K1低,其对应的样片的白度值D2、K2均比D1、K1高,从而说明在粒度相同的情况下，纯度高的硅酸锆乳浊效果好。3 结 语 硅酸锆作为陶瓷釉料乳浊剂,其粒度越细,乳浊效果越好,要满足生产高档建筑卫生陶瓷的要求,其最大粒径(d98)最好小于5μm,平均粒径在1μm左右。而且ZrSiO4纯度越高,乳浊效果越好,Fe2O3杂质的含量最好小于0.05%。随着超细粉碎技术的不断进步,国产硅酸锆完全能够满足高档建筑卫生陶瓷生产的要求。 [参考文献][1] 于世良.超细粉碎技术及其在锆英石加工上的应用[J].陶瓷,1995,(1):8～121[2] 杨 萍.锆英石的粒度组成对卫生陶瓷釉乳浊性能的影响[J].陶瓷,1999,(2):18～211[3] 陈亦可.硅酸锆的超细粉碎及其对釉料遮盖力的影响[J].非金属矿,1996,(1):10～121[4] 赵宗昱.锆英石的粉碎处理[J].陶瓷,1985,(6):8～101
