低锆乳浊釉及其结构的研究

论文摘要

硅酸锆是陶瓷釉中常用的乳浊剂,但其来源有限、价格昂贵、过多使用还会造成釉面缺陷及使产品产生辐射等不足,目前研制及使用少锆和不含锆的乳浊釉已是国内外陶瓷界的一个趋势。本文旨在少用或不用硅酸锆,通过调整磷灰石的添加量,制备了低锆或无锆的P-Zr, P-Zn及P-Li-Zn3个系列的复合乳浊釉。采用XRD、SEM等现代测试技术分析了样品的性能及微观结构,探讨了釉的乳浊机理及坯釉结合机理。坯体采用固体废弃物武汉市东湖淤泥、粉煤灰和硅灰石为原料,经1100℃烧成后,坯体呈玫瑰棕色,吸水率为7.24%、气孔率为15.82%、体积密度为2.19g.cm-3。热膨胀系数为4.67×10-6/℃,酸度系数为0.75。坯体的主晶相为针棒状的蓝晶石晶体（Al2Si05）、颗粒状的石英晶体（SiO2）和块状的钙长石晶体Ca（Al2Si208）。P-Zr乳浊釉中硅酸锆加入量为1%时,白度为47.9,硬度为672.9MPa。表明制备低锆或无锆的乳浊釉是完全可行的。P-Zn复合乳浊釉中最佳配方为D-4,热膨胀系数为4.53×10-6/℃,酸度系数为0.78。釉面硬度696.5MPa,白度63.6,釉层主晶相为直径为0.1-0.3μm的细小颗粒状的石英晶粒（SiO2）、柱状的磷酸钙Ca4（PO4）3、板条状的斜锆石（ZrO2）和硅酸钙晶体。且釉层中存在大量的尺寸为30-80μm的气泡,蠕虫状的分相形貌。P-Zn复合乳浊釉的乳浊机理是尺寸适宜的适量微晶、分相及均布釉层中微小气泡共同作用,致使釉面乳浊,遮盖了深色的坯体,且坯釉结合性好。此外,在P-Zn基础釉中添加镨黄和钒蓝两种色料,制备出的釉面平整无缺陷,发色良好。该色釉能很好的遮盖东湖淤泥质坯体的颜色,具有很好的美学价值。P-Li-Zn复合乳浊釉中最佳配方为B-6,热膨胀系数为4.95×10-6／℃,酸度系数为0.98。釉面硬度828MPa,白度65,釉层主晶相为六方柱状的磷酸钙Ca4（PO4）3、颗粒状微晶为石英晶体（SiO2）和斜柱状的透辉石晶体CaMg（SiO3）2。且釉层中存在大量30-80μm的气泡,0.1μm左右的分相液滴以及或贯通、或间断开的蠕虫状的分相形貌。研究表明,P-Li-Zn复合乳浊釉可完全取代锆乳浊釉,继而通过正交试验对P-Li-Zn复合乳浊釉配方组成进行了优化。结果表明：磷灰石、锂辉石、硅酸锆三者添加量分别为15wt%、5wt%、1wt%时,其乳浊釉效果最好。釉面硬度842.7MPa,白度64,釉层主晶相为板条状为钙长石Ca（Al2Si2O8）,颗粒状微晶为石英晶体（SiO2）,乳浊效果好。釉层中存在大量30-80μm的气泡,间断开的蠕虫状的分相形貌。P-Li-Zn配方乳浊釉的乳浊机理是釉层中存在气泡、细小的微晶、分相液滴等。由于它们和基体玻璃相之间存在着较大的折射率差别而发生光散射,从而造成釉层的乳浊,且坯釉结合性好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的及意义
• 1.2 国内外相关研究现状及发展趋势
• 1.2.1 国外乳浊釉研究状况
• 1.2.2 国内乳浊釉研究状况
• 1.3 本课题研究的主要内容
• 第2章 P-Zr系乳浊釉的制备与性能研究
• 2.1 实验
• 2.1.1 坯体的制备
• 2.1.2 P-Zr系列乳浊釉制备
• 2.1.3 样品制备
• 2.2 结果分析与讨论
• 2.2.1 坯体TG-DTA分析
• 2.2.2 坯体吸水率、气孔率、体积密度测试
• 2.2.3 坯体相组成分析
• 2.2.4 坯体显微结构分析
• 2.2.5 解凝剂对釉浆流变性的影响
• 2.2.6 样品外观分析
• 2.2.7 样品白度及显微硬度分析
• 2.2.8 釉的乳浊机理探讨
• 2.3 本章小结
• 第3章 P-Zn系列乳浊釉的制备
• 3.1 釉料配方组成设计
• 3.2 釉浆制备工艺和样品制备
• 3.3 色釉配方组成设计及制备
• 3.4 结果分析与讨论
• 3.4.1 TG-DTA分析
• 3.4.2 影响釉面白度的因素
• 3.4.3 影响釉面显微硬度的因素
• 3.4.4 相组成分析
• 3.4.5 釉的显微结构研究
• 3.4.6 坯釉适应性分析
• 3.4.7 釉的乳浊机理探讨
• 3.4.8 色料与基釉适应性及呈色机理
• 3.5 本章小结
• 第4章 P-Li-Zn系列乳浊釉的制备、结构及性能
• 4.1 釉料配方组成设计
• 4.2 釉浆制备工艺和样品制备
• 4.3 结果分析与讨论
• 4.3.1 TG-DTA分析
• 4.3.2 釉面白度和釉面硬度的分析
• 4.3.3 相组成分析
• 4.3.4 釉的显微结构研究
• 4.3.5 坯釉适应性分析
• 4.3.6 釉的乳浊机理探讨
• 4.4 配方组成的优化研究
• 4.4.1 正交试验
• 4.4.2 正交试验分析与讨论
• 4.4.3 优化配方样品的性能及结构
• 4.5 本章小结
• 第5章 全文结论
• 5.1 全文结论
• 5.2 创新点
• 5.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研项目