日用滑石瓷

日用滑石瓷
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摘要:本文在对Na_2O—MgO—Al_2O_3—SiO_2相图详细解析的基础上,确定了日用镁质强化瓷的新的坯料组成,研制出了白度好、机械强度高(220MPa)、烧成温度范围宽(40℃)、热稳定性好的镁质强化瓷,并研制成功了适于日用镁质瓷使用的低温熔块釉,实现了日用镁质瓷的二次烧成。

另外,本试验还对T—ZnO晶须增韧增强镁质强化瓷基体进行了尝试研究。

对MgO—Al_2O_3—SiO_2三元系统相图分析表明,对日用滑石瓷而言,其坯体组成点位于相图中偏高岭(Al_2O_3·2SiO_2)—偏滑石(3M gO·4SiO_2)连线上,位置近于方石英—原顽辉石的界限处。

研究表明,当偏滑石(3Mg O·4SiO_2)/偏高岭(Al_2O_3·2SiO_2)4时,坯体有较宽的烧成温度范围,以此为依据确定坯体中粘土的用量在15%左右。

对Na_2O·Al_2O_3·2SiO_2—2MgO·SiO_2—SiO_ 2三元系统相图分析表明,当滑石(3MgO·4SiO_2)和钠长石(Albite)的用量比例在7.2～2.7之间时,组成点处于原顽辉石初晶区,且等温线较稀疏,通过调整坯料组成,坯体可以在较宽的温度范围烧结。

在此基础上,制定了一系列的坯料组成,并对试样的体积密度、抗弯强度、抗冲击韧性和变形度进行了综合实验和分析,确定了合理的坯料组成。

以高岭石和滑石的标准TG/DTA为依据,对坯料进行了TG/DTA分析,制定了合理的烧成制度。

本试验采用注浆成型工艺并对两种制浆工艺——料先细磨,后混浆,各种原料共混磨—行了详细研究。

结果表明:前者制备试样的抗弯强度较后者提高2 0%左右,所以本试验采用了前一种制浆方法。

晶相分析(XRD)表明,强化瓷胎体晶相完全为原顽辉石,并无方石英存在。

断面显微结构观察(SEM)表明,坯体中的晶相量达到50%以上,并且晶粒均匀细化,粒度在10μm左右,其余为强化的玻璃相,基体中存有极少量近似球状的微小气孔,这是坯体机械强度高、热稳定性好的物质基础。

尝试采用T—ZnO晶须增韧增强镁质瓷坯体。

但实验并未达到预期的结果,分析原因,推测可能是由于氧化锌参与了液相反应所导致。

关键词：滑石钠长石原顽辉石——堇青石瓷增韧增强镁橄榄石瓷，
一、前言
1、简介
镁质瓷（强化瓷）也是一种高档瓷，英国早在18世纪末就以滑石为主
要原料制作镁质瓷。

滑石是镁的含水硅酸盐矿物。

所以镁质瓷又称滑石瓷。

镁质瓷瓷质细腻乳白、薄胎半透明、有脂肪光泽、手摸有滑腻感、镁质瓷成片状结构，破碎时易成片状，不易粉碎。

一般用于生产高级日用瓷，我国只有少数大企业生产。

2、目的：了解日用滑石瓷的相关知识
1）、性能特点
镁质瓷（强化瓷）也是一种高档瓷，英国早在18世纪末就以滑石为主要原料制作镁质瓷。

滑石是镁的含水硅酸盐矿物。

所以镁质瓷又称滑石瓷。

镁质瓷瓷质细腻乳白、薄胎半透明、有脂肪光泽、手摸有滑腻感、热稳定性较差、镁质瓷成片状结构，破碎时易成片状，不易粉碎。

一般用于生产高级日用瓷，我国基本性能。

镁质瓷是指以含MgO的铝硅酸盐为主晶相的陶瓷材料。

镁质瓷按主晶相不同，可分为原顽辉石瓷（即滑石瓷，Steatite Ceramic）、镁橄榄石瓷（Forsterite Ceramic）、尖晶石瓷（Spinel Ceramic）、及堇青石瓷（Cordierite Ceramic）。

这几种瓷都属于MgO-Al2O3-SiO2三元系统。

基本性能如下：
类别化学式晶系密度 g/cc 性质
滑石瓷 MgO-SiO2 斜方 3.10 强度高，介电损失小，热稳定性低
镁橄榄石瓷 2MgO-SiO2 斜方 3.26 介电损失，膨胀系数高
尖晶石瓷 MgO-Al2O3 立方 3.60 介电损失小，膨胀系数低，硬度高
堇青石瓷 2MgO-2Al2O3-5SiO2 斜方 2.60 电性能差，膨胀系数很低，热稳定性好只有少数大企业生产。

2）、生产应用
1、滑石瓷一般用于调频无线设备如雷达、电视机上，以及绝缘零件等。

镁橄榄石介质损耗低，比体积电阻大，可用作高频绝缘材料。

堇青石膨胀系数很低，用于要求体积不随温度变化的绝缘材料或电热材料，但它的电性能较差。

尖晶石一般用于耐火材料中。

2、一般用于生产高级日用瓷，星级宾馆用餐具的最佳选择。

3）、生产工艺特点
氧化烧成镁质瓷烧成温度一般为1260度以下，因此瓷器主晶相为镁橄榄石结晶体，与1280度以上还原烧成的镁质瓷的晶相玩火辉石完全不同。

正因为如此，氧化烧成的镁质瓷大多数热稳定性不过关，达不到还原烧成的镁质瓷水平，瓷器的制作工艺也应该不同，现在的的生产状况是二者基本一致，所以存在氧化烧成的镁质瓷热稳定性不过关的问题。

另一方面，烧成温度范围较小，烧成难度较大。

4）、市场情况
日用镁质镁质强化瓷是目前国内市场的一朵奇葩，是陶瓷大家族中的佼佼者，具有高白度、高强度、高热稳定性等突出特点，其洁白如玉、晶莹润泽、是星级宾馆的最佳选择，现被指定为人民大会堂和钓鱼台国宾馆国宴用瓷，并被北京王府饭店选为专用瓷。

目前国外普遍使用于高级宾馆、饭店的一种高强度日用细瓷，它既有传统高级骨质瓷五无、三光、一小(无针孔、无落渣、无斑点、无色脏、无擦伤，釉面光、底脚光、口沿光，变形小)的要求，又有炻器产品机械强度高、热稳定性能好、含铅镉熔出量低等特点，具有独特的强度高、耐酸碱、无铅毒、易洗涤的性能，经得起厨房作业的颠波碰撞，不易损坏，更适宜于机械洗涤、高温蒸煮消毒、电烤箱持续高温和微波加热等现代生活方式。

随着“厨房革命”的到来镁质强化瓷已经成为最理想的中、西宾餐馆、酒楼和现代化家居生活的理想用瓷，被誉为陶瓷中的“阳春白雪”，曾被北京、天津、上海、广州等大城市的大宾馆选用，并为外商青睐，成为出口欧美、东南亚、中东的“热门货”。

二、实验内容
1、原材料
配方组成
具体涉及一种中低温烧结日用滑石瓷及其生产方法，该瓷的化学组成为：５８～６３％ＳｉＯ２、１５～２０％Ａｌ２Ｏ３、１５～２０％ＭｇＯ、２～４％Ｋ２Ｏ、０．５～１％Ｎａ２Ｏ、１～２％ＣａＯ；所用的原料配方为：滑石５０～５５％，高岭土２５～３０％，长石１５～２０％，氧化铝２～５％。

本发明的日用
滑石瓷烧成温度范围为１１８０℃～１２３０℃，所用的高岭土和长石量大，具有成型性能好、烧成范围宽和烧成温度低的优点，克服了现有滑石瓷成型难、烧成难和易炸瓷的缺点，易于推广应用。

2、仪器工具或设备
XRD仪器 SEM仪器
3、实验步骤
样品准备：
样品在实验前应磨成平滑去氧化的表面，并用酒精清洗，若用样品是粉末，均匀平铺粘在胶布上。

设备的操作步骤如下：
1.开实验室电源，包括实验室总电源，三相电源，仪器电源及冷却循环水电源等。

2.打开控制软件：打开计算机，打开桌面的“XG Operation” , 进入“XG control RINT2200 Target：Cu” 窗图。

3.测试样品放置：压好样品后，把样品放入仪器前，一定要按仪器面板上的“DOOR OPEN”！直到听见断续的“哔、哔、…”蜂鸣声，才可以打开仪器的铁门放置样品，取出样品同样操作，否则，X光会伤害人体！且损害仪器。

4.仪器对样品测试：打开右系统样品测试控制软件：双击桌面的：“Standard measurement”，进入Standard measurement[Right]窗，注意此窗的Use列：Yes则用此行的测量条件，要求此列别的均为”No”；改好路径名（Folder name）以及文件名（File name）；双击Condition列对应行的数字格，则进入该行的测量条件选择，按需求设置好各参数后，点击键，进入执行测量。

5.关机过程：按要求关闭控制软件，过10分钟后才能关冷却循环水电源：按“停止”。

最后关计算机、空调、水。

搞好卫生、带走废液，关好窗、门（因为房间要抽湿，通常不用关总电源）。

1. 启动电镜。

包括接通电源，开动真空系统进行排气，在真空度达到要求后，
接通显示单元电源。

2. 放入样品，注意调节样品高度。

3. 设定观察条件。

这些条件包括：加速电压、束电流、光栏直径、工作距离、放
大倍率以及倾斜角等。

注意选择好视野。

4. 聚焦，消散。

5. 照相摄影。

根据底片特性选择合适的反差、亮度及拍摄时间。

6. 停机。

关掉电源和冷却水。

4、测试分析方法
XRD 分析法 SEM 分析法
三、结果分析与讨论
D 组：32aH6： XRD ：
L i n (C p s )
100
200
300
400
2-Theta - Scale
5
10
20
30
40
50
60
Angle d value Intensity Intensity 2-Theta Angstrom Cps % 10.689 8.2699 280 100 18.405 4.8165 80 28.6 22.006 4.0359 100 35.7 26.671 3.3396 80 28.6 28.362 3.1442 145 51.8 28.731
3.1048 75 26.8
31.007 2.8819 95 33.9 34.213 2.6187 40 14.3 35.378 2.5352 55 19.6 19.298 4.5958 60 21.5 45.162 2.0061 48 17.3 56.352 1.6314 38 13.4 46.301
1.9593 42 15.1
E 组：FT1H10： XRD ：
L i n (C p s )
100
200
300
400
500
2-Theta - Scale
5
10
20
30
40
50
60
Angle d value Intensity Intensity 2-Theta Angstrom Cps % 10.641 8.3072 330 100 18.33 4.8362 65 19.7 21.889 4.0573 145 43.9 26.622 3.3457 95 28.8 28.314 3.1495 165 50
29.715 3.0041 125 37.9
31.003 2.8822 53 16.1
35.69 2.5137 56 17.1
54.774 1.6746 50 15.1
电镜灰度图像
日期: 2022年02月23日
实验单位:
操作员:
备注:
灰度图像:
采集条件: 加速电压:20Kev, 分辨率:1024X1024
电镜灰度图像
日期: 2022年02月23日
实验单位:
操作员:
备注:
灰度图像:
采集条件: 加速电压:20Kev, 分辨率:1024X1024
电镜灰度图像
日期: 2022年02月23日
实验单位:
操作员:
备注:
灰度图像:
采集条件: 加速电压:20Kev, 分辨率:1024X1024
电镜灰度图像
日期: 2022年02月23日
实验单位:
操作员:
备注:
灰度图像:
采集条件: 加速电压:20Kev, 分辨率:1024X1024
四、结论
五、参考文献
1 荣昕;国外滑石生产和贸易综述[J];非金属矿;1984年01期
2 蒋顺法;堇青石-莫来石-白硅石系耐火钵的试制[J];电子元件与材料;1982年02期
3 诸爱珍;滑石瓷的烧结问题及解决办法[N];广东建设报;2004年
4 范生辉;滑石质介电陶瓷的制备及性能分析[D];吉林大学;2004年
5 李辉;镁质强化瓷的研究[D];青岛科技大学;2005年。