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1、TiO2纳米颗粒在陶瓷乳浊釉中应用研究研究与开发文章编号:1001-9642(2007)09-0026—04TiO2纳米颗粒在陶瓷乳浊釉中应用研究卫义成,鲁良洁,吴基球,李竟先(华南理工大学材料科学--5工程学院,广州510641)【摘要】:通过试验对比,系统制备了纳米级TiO,(锐钛矿相)和工业TiO.生料釉试样;研究了纳米级TiO.(锐钛矿相)配制的钛生料乳浊釉和用工业TiO.配制的钛生料乳浊釉的配方和一系列工艺参数;考察了试样的晶相,形貌以及乳浊效果,比较了产物的性能,分析了纳米钛釉的乳浊机理.实验表明,利用纳米锐钛矿相TiO,制备生料乳浊釉,避免生成金红石相,能促进CTS
2、晶体大量析出,提高了乳浊度,改善了釉面性能,提高了产品档次.该釉具有烧成温度范围宽的特点.釉面白度可达86%,比普通工业TiO.的高.适宜在高档产品中使用;在较低温度下获得较佳的乳浊性能,可降低釉烧温度,节约能源;遮盖力强,可以利用劣质坯用原料,节约资源.【关键词】:纳米颗粒,生料釉,节能,节约资源1纳米钛釉研究的意义因为资源的匮乏和为了降低生产成本,建筑卫生陶瓷工业努力采用劣质原材料作坯体,采用遮盖能力强的乳浊釉.锆乳浊剂来源较广,釉烧时性能稳定不受气氛影响.但以ZrO,作为乳浊剂则比工业钛乳浊剂昂贵.以锆英石作乳浊剂,其添加量较大,在10%～20%之间.且其熔点高,高温粘度较
3、大,导致釉面乳浊度低,白度低,且易产生针孔,滚釉等釉面缺陷等使乳浊效果不够稳定.而且锆英石作为乳浊剂一般需经超细粉磨后引入,因其硬度很高(莫氏8～9),受设备和规模等的限制,其加工细度及产量难以达到更高的使用要求.而劣质原料应用和低温快烧工艺实施对高质量乳浊釉需求更为迫切.与渡长(触米图1TiO晶体在玻璃中有较高的折射率…Fig.1TiO2crystalhashigherreflectivityonglassp【收稿日期:2007—4—426l中国陶瓷lCHINACERAMICSl2007(43)第一9期锆釉相比钛釉的遮盖能力极强(见图1),与釉玻璃的折射率差值较大,高温粘度低,
4、釉面光泽好,针孔少.可以获得良好釉面性能].因而研制新型钛乳浊釉成为迫切课题.目前使用的TiO,均为工业钛白粉,均用于熔块乳浊釉中.鉴于纳米颗粒的优异性能,在传统工业中用于研制高性能产品是近年来人们不断尝试的研究课题.本研究利用水热法获得的纳米锐钛矿型TiO,颗粒,制备装饰陶瓷生料釉的乳浊剂,希望能在中温烧成条件下得到钛榍石[CaO?TiO,?SiO,(CTS)】【1]相作为乳浊主晶相,获得良好钛乳浊釉面.2实验研究实验采用自制l5纳米级TiO,颗粒(锐钛矿相)与普通工业钛白粉作对比研究.考察其在釉面组成和烧成温度相同的条件下的乳浊性能和釉面质量.2.1基础釉的组成设计本实验拟定
5、基础釉为高中温釉料,烧成温度范围约在1150-1190℃范围内.所配制的钛乳浊釉适用于瓷质墙地砖产品.也可以用于中低温的日用陶瓷和美术陶瓷.基础釉用矿物原料的化学组成见表1.基础釉的原料配比见表2.基础釉用原料的化学组成见表3.2.2钛乳浊釉配方设计与制备钛乳浊釉由基础釉分别外加纳米级TiO,(锐钛矿相,颗粒平均尺寸约为5nm);和工业TiO,(全部过250目筛)组成,加入量为均为6wt%.试样编号见表4.各种原料细度分别为:石英,石灰石和滑石,过180目筛;钾长石和茂名高岭土过320目筛;氧化锌为化工原料(250目).配料后,按料:球:水=1:3:0.7的比例装入刚玉质球磨罐中
6、,同时外加0.15%的三聚磷酸钠作为分散剂.球磨六小时,釉浆细度为过250目筛,筛余0.2%.调整釉浆浓度(体积密度)为1.65g/cm备用.釉料制备工艺与技术参数:钛乳浊釉的制备工艺过程为:配料一球磨一施釉.坯体试样采用石湾某工厂50×200瓷质外墙砖的生坯,截成三段,每段尺寸约为50×67,采用浇釉法手工施釉.2.3试样的热处理试样在箱式硅碳棒电炉中烧成,选取1160℃和1180~C两个温度点.在烧成温度下保温30分钟.烧成时间(从开始升温到保温结束)共计为4小时30分钟.3乳浊性能与釉面质量检测2007年第9期中国陶瓷表1基础釉的化学组成(Wt%)si0IAhO3IFe20
7、3lCaOIMg0lK20lNmO『ZnOI.LI合计54.89I9.3010.08l11.12l1.78l5.67J1.05l7.09.25I100.14表2基础釉的原料配比(wt%)表3基础釉用矿物原料的化学组成(wt%)Table3Chemicalcompositionofrawmineralofglaze原料Si02AlO3CaOMgOKONa20FeO3I.L合计名称钾长石66.6517.860.050.0713.102.360.100.481o0.72石英98.961
