[发明专利]镁橄榄石——堇青石瓷

说明书

本发明属于陶瓷技术领域，涉及一种镁橄榄石-堇青石瓷及其制造方法。

提高瓷器的白度、透光度是使日用瓷向着高档瓷发展的一个重要方向。骨灰瓷是国际上公认的高档瓷器种类，用它制作的陶瓷器皿轻而薄、透光性好、优雅洁白。但这种瓷原料来源困难，生产工艺复杂，生产成本高，难以作为日用瓷大批量生产，推广、使用。目前，人们认为滑石瓷也是一种白度高、透光度高的瓷器，但滑石瓷的烧成不太容易掌握，因而滑石瓷的烧成范围比较狭，一般烧结范围只有10～20℃，也就是说温度低了烧不熟，温度高了又容易软化变形（详见《电子陶瓷工艺基础》一书第135页）。因此，滑石瓷也很难作为日用瓷普遍推广使用。

本发明的目的是要提供一种白度高、透光度高、烧成范围比较宽、生产成本低、易于作为日用瓷使用的镁橄榄石-堇青石瓷，以及该瓷的制造方法。

本发明的目的是用以下方式来实现的。该镁橄榄石-堇青石瓷，其瓷胎晶相占瓷的显微结构的40-75%，余为玻璃相（按重量百分比），晶相中包括镁橄榄石（2MgO·SiO₂）占26-60%、堇青石（2MgO·2Al₂O₃·5SiO₂）占10-28%、顽辉石（MgO·SiO₂）占0.5-5%（都为占瓷胎显微结构中的重量百分比），镁橄榄石的含量大于堇青石的含量。从MgO-Al₂O₃-SiO₂相图中可知，镁橄榄石与滑石都属于含MgO的材料，因此镁橄榄石瓷与滑石瓷一样也具有白度高、透光度高的特征，在镁橄榄石瓷的生成区域，可以根据生产需要准确选取烧成温度在1280℃-1420℃的镁橄榄石瓷的组成点，烧结范围宽达140℃以上（详见《特种陶瓷工艺学》P177）。又根据镁橄榄石（2MgO·SiO₂）瓷的组成，可以采取以滑石（3MgO·4SiO₂·H₂O）和氧化镁（MgO）按一定比例混合均匀在1300℃左右合成镁橄榄石（2MgO·SiO₂）。

850℃-1000℃

即：

由于镁橄榄石热膨胀系数很大（8～10×10^-6/℃），说明镁橄榄石瓷的热稳定性很差，难以用于日常用瓷。但是从MgO-Al₂O₃-SiO₂相图可以看出，与镁橄榄石生成区相邻接有堇青石（2MgO·2Al₂O₃·5SiO₂）生成区，而堇青石的热膨胀系数（1-2×10^-6/℃）很小，比镁橄榄石小7-8倍，如果由镁橄榄石和堇青石再次合成为镁橄榄石-堇青石瓷，那就能生成机械强度很高、热稳定性较好的一种新的瓷石，即镁橄榄石-堇青石瓷，从相图中可以看出，只要选取适合的成分组成点，就能得出我们所需要的，具有烧成温度范围宽，热稳定性好，机械强度高、白度高、透光度高的镁橄榄石-堇青石瓷。实际生产中，由于堇青石的来源主要是根据成型的需要加入一定高可塑性的粘土（高岭土），由于粘土Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O含有一定组成的氧化铝（Al₂O₃），脱水滑石与脱水粘土反应就生成堇青石2MgO·2Al₂O₃·5SiO₂，这样既可解决成型工艺对塑性要求的问题，又解决了瓷质热稳定性问题。

根据以上技术方案和瓷质结构原理，可以确定瓷胎的基本化学成分范围（重量百分比）为：

SiO₂42-55% Al₂O₃5-10%

MgO 35-50% K20+Na₂O≤0.5%

Li₂O 0.04-0.21% Fe₂O₃≤0.2%

CaO  ≤0.1%