一种镁铝尖晶石耐磨全抛釉及其制备方法与流程

1.本发明属于镁铝尖晶石耐磨全抛釉技术领域，尤其涉及一种镁铝尖晶石耐磨全抛釉及其制备方法。


背景技术：

2.全抛釉系列产品由于设计图案丰富、工艺简单易操作而为广大消费者所青睐，从而在很大比例上取代了传统抛光砖的市场。但是随着使用年限的增加，全抛釉系列产品表面的划痕、磨损程度比抛光砖更为明显，甚至有些公共场所因为釉面磨损过度出现缺花而不得不重新装修的现象。出于耐磨性能方面的考虑，市场工程应用全抛釉系列产品的比例减少。因此，提升全抛釉的耐磨性能，扩大市场工程应用比例刻不容。
3.本文针对全抛釉目前出现的表面针孔和不耐磨的现象,探究全抛釉中各氧化物的含量变化对全抛釉釉面质量影响，得出合适的全抛釉配方。首先，本实验中探索性阶段使用的坯体和底釉是某工厂使用的坯体和底釉，然后再经过大量相关文献和探索性实验确定基础釉配方f,比较基础配方f在抛光前后釉面质量变化，得出抛光工艺对全抛釉釉面质量的影响。然后在配方f的基础上采用正交实验法得到优化配方g,在优化配方g的基础.上讨论硅铝摩尔比，主要熔剂cao、k2o、na2o、zno的含量对全抛釉釉面性能的影响，采用光泽度仪，显微维氏硬度仪和有釉耐磨试验机测试釉面光泽度、硬度及耐磨性能，并用线性膨胀仪和sem等测试手段对样品进行表征。
4.在现有耐磨陶瓷砖中主要以提高氧化铝含量的方式例如以大理石釉改善釉面耐磨性能。然而单纯提升釉料氧化铝含量会使得釉面透感变差。为了保证釉面发色和透感，需要减少施釉量和相应地降低抛削量，但是这必然导致砖面的水波纹明显增多，从而影响砖面质感。或者，还可以通过析晶例如钡长石、锶长石析晶来改善釉面耐磨性能。但是，钡长石的莫氏硬度为6～6.5，本发明旨在寻求一种新的方式以更好地提升釉面硬。
5.因此，有必要提供一种新的镁铝尖晶石耐磨全抛釉及其制备方法解决上述技术问题。


技术实现要素：

6.本发明解决的技术问题是提供一种通过调节确定最佳配方比，可以保证釉面质量的前提下，同时也可以显著提高全抛釉硬度，致使釉面光滑，平整度好，无水波纹及针孔较少的镁铝尖晶石耐磨全抛釉及其制备方法。
7.为解决上述技术问题，本发明提供的镁铝尖晶石耐磨全抛釉包括：所述镁铝尖晶石耐磨全抛釉的原料组成包括：矿物原料和化工原料；
8.所述矿物原料组成包括：以质量百分比计，电熔镁铝尖晶石10～30％，钾长石0.2～0.5％，钠长石0.1～0.3％，烧滑石0.2～0.5％，硅灰石3～6％，方解石39～42％，氧化锌0.01～0.05％，石英0.1～0.4％，氧化铝0.03～0.07％，煅烧高岭土9～11％，刚玉30～35％和锆英粉0.02～0.05％；
9.所述化工原料组成包括：三聚磷酸钠和羧甲基纤维素。
10.所述镁铝尖晶石耐磨全抛釉的化学组成包括：以质量百分比计，sio2为52～57％，al2o3为18～23％，fe2o3为0.1～0.3％，cao为7～10％，mgo为2～4％，k2o为5～7％，na2o为1.5～3％和zno为4～6％。
11.作为本发明的进一步方案，所述钠长石的化学组成包括：sio2为70～72％，al2o3为18～20％，fe2o3＜0.2％，tio2＜0.1％，cao＜0.5％，mgo＜0.1％，k2o＜1％和na2o为8～10％。
12.作为本发明的进一步方案，所述煅烧高岭土的化学组成包括：sio2为51～54％，al2o3为45～47％，fe2o3＜0.1％，tio2＜0.8％，cao＜0.2％，mgo＜1.0％，k2o＜0.2％和na2o＜0.1％。
13.作为本发明的进一步方案，所述烧滑石的化学组成包括：sio2为61～63％，al2o3＜1.0％，fe2o3＜0.1％，tio2＜0.1％，cao为4～5％，mgo为30～32％，k2o＜0.1％和na2o＜0.1％。
14.作为本发明的进一步方案，所述硅灰石的化学组成包括：sio2为49～51％，al2o3＜0.8％，fe2o3＜0.1％，tio2＜0.03％，cao为39～41％，mgo为1～3％，k2o＜0.3％和na2o＜0.03％。
15.作为本发明的进一步方案，所述方解石的化学组成包括：cao为55～57％,。
16.作为本发明的进一步方案，所述石英的化学组成包括：sio2＞99％，al2o3＜0.2％，cao＜0.05％，mgo＜0.09％和fe2o3＜0.04％。
17.一种镁铝尖晶石耐磨全抛釉的制备方法，包括以下步骤：
18.s1.通过电子天平称取电熔镁铝尖晶石、钾长石、钠长石、烧滑石、硅灰石、方解石、氧化锌、石英、氧化铝、高岭、刚玉和锆英粉原料进行配料，共200g；
19.s2.对钾长石、硅灰石、刚玉、石英、氧化铝和电熔镁铝尖晶石通过80目设备进行筛选，然后按照配方称取原料加入球磨罐内，之后再加入0.3％的三聚磷酸钠、0.1％的羧甲基纤维素和30％的水进行球磨，时间为12～15min，完成后得到釉浆；
20.s3.将釉浆倒出，进行刮釉，最后放入到烘干箱内进行烘干，时间为30min，温度为110℃，致使得到胚料；
21.s4.对胚料进行煅烧和抛光，致使得到镁铝尖晶石耐磨全抛釉砖。
22.作为本发明的进一步方案，所述刮釉前需充分用玻璃棒搅拌釉浆来保证釉浆的均匀性，防止静置时间过长结块。
23.作为本发明的进一步方案，所述煅烧温度为1200℃，时间为70min。
24.与相关技术相比较，本发明提供的镁铝尖晶石耐磨全抛釉及其制备方法具有如下有益效果：
25.1、本发明通过确定最佳配方比，可以保证釉面质量的前提下，同时也可以显著提高全抛釉硬度，致使釉面光滑，平整度好，无水波纹及针孔较少。
附图说明
26.为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
27.图1为本发明中cad含量与釉面光泽度以及硬度关系的示意图；
28.图2为本发明中k2o+na2o含量与釉面光泽度以及硬度关系的示意图；
29.图3为本发明的断面结构和表面扫描示意图。
具体实施方式
30.请结合参阅图1、图2和图3，其中，图1为本发明中cad含量与釉面光泽度以及硬度关系的示意图；图2为本发明中k2o+na2o含量与釉面光泽度以及硬度关系的示意图；图3为本发明的断面结构和表面扫描示意图。镁铝尖晶石耐磨全抛釉包括：所述镁铝尖晶石耐磨全抛釉的原料组成包括：矿物原料和化工原料；
31.所述矿物原料组成包括：以质量百分比计，电熔镁铝尖晶石10～30％，钾长石0.2～0.5％，钠长石0.1～0.3％，烧滑石0.2～0.5％，硅灰石3～6％，方解石39～42％，氧化锌0.01～0.05％，石英0.1～0.4％，氧化铝0.03～0.07％，煅烧高岭土9～11％，刚玉30～35％和锆英粉0.02～0.05％；
32.所述化工原料组成包括：三聚磷酸钠和羧甲基纤维素。
33.所述镁铝尖晶石耐磨全抛釉的化学组成包括：以质量百分比计，sio2为52～57％，al2o3为18～23％，fe2o3为0.1～0.3％，cao为7～10％，mgo为2～4％，k2o为5～7％，na2o为1.5～3％和zno为4～6％。
34.所述钠长石的化学组成包括：sio2为70～72％，al2o3为18～20％，fe2o3＜0.2％，tio2＜0.1％，cao＜0.5％，mgo＜0.1％，k2o＜1％和na2o为8～10％。
35.所述煅烧高岭土的化学组成包括：sio2为51～54％，al2o3为45～47％，fe2o3＜0.1％，tio2＜0.8％，cao＜0.2％，mgo＜1.0％，k2o＜0.2％和na2o＜0.1％。
36.所述烧滑石的化学组成包括：sio2为61～63％，al2o3＜1.0％，fe2o3＜0.1％，tio2＜0.1％，cao为4～5％，mgo为30～32％，k2o＜0.1％和na2o＜0.1％。
37.所述硅灰石的化学组成包括：sio2为49～51％，al2o3＜0.8％，fe2o3＜0.1％，tio2＜0.03％，cao为39～41％，mgo为1～3％，k2o＜0.3％和na2o＜0.03％。
38.所述方解石的化学组成包括：cao为55～57％,。
39.所述石英的化学组成包括：sio2＞99％，al2o3＜0.2％，cao＜0.05％，mgo＜0.09％和fe2o3＜0.04％。
40.一种镁铝尖晶石耐磨全抛釉的制备方法，包括以下步骤：
41.s1.通过电子天平称取电熔镁铝尖晶石、钾长石、钠长石、烧滑石、硅灰石、方解石、氧化锌、石英、氧化铝、高岭、刚玉和锆英粉原料进行配料，共200g；
42.s2.对钾长石、硅灰石、刚玉、石英、氧化铝和电熔镁铝尖晶石通过80目设备进行筛选，然后按照配方称取原料加入球磨罐内，之后再加入0.3％的三聚磷酸钠、0.1％的羧甲基纤维素和30％的水进行球磨，时间为12～15min，完成后得到釉浆；
43.s3.将釉浆倒出，进行刮釉，最后放入到烘干箱内进行烘干，时间为30min，温度为110℃，致使得到胚料；
44.s4.对胚料进行煅烧和抛光，致使得到镁铝尖晶石耐磨全抛釉砖。
45.所述刮釉前需充分用玻璃棒搅拌釉浆来保证釉浆的均匀性，防止静置时间过长结块。
46.所述煅烧温度为1200℃，时间为70min。
47.抛釉釉面质量与釉浆质量有着紧密的联系，为了保证施釉和釉烧后得到理想的效果，因此需要对釉浆质量进行严格控制，故在对制备釉浆时需要注意一下几点：
48.(1).釉浆的细度一定要适中，既不能过细也不能过粗：
49.1)料浆太细，会使料浆变稠，对坯体施釉时容易导致釉层过厚，施釉干燥后，容易在釉面产生裂纹，烧成后会降低全抛釉产品的表面机械性能。
50.2)料浆太粗，料浆里面有的颗粒物还没完全混合，在施釉时容易在釉面形成点状颗粒，干燥后会使釉面不平整，烧成后会使釉面平整度不好，影响釉面质量。
51.因此釉浆细度直接影响着料浆的悬浮性和粘稠度，同时也会影响釉的熔融温度范围及烧成后全抛釉砖的釉面质量，因此对全抛釉料浆的细度为万孔筛的筛余量不能超过0.2％，釉浆的颗粒组成一般为：大于10um的占15％至25％之间，小于10um的占75％至85％。对合适的全抛釉釉料来说，放在球磨机里球磨12min，足以使釉料得到适中的细度。
52.(2).釉浆相对密度对施釉时间和施釉后的釉层厚度起着至关重要的作用：
53.1)当料浆的相对密度较大时，料浆比较浓稠，施釉时间短也能得到较厚的釉层，但过为浓稠的料浆会使釉层厚度不一致，千燥后釉层容易开裂。
54.2)料浆相对密度较小时，主要表现为料浆较为稀清，水分过多，需多次施釉才能达到一定的釉层厚度，而且每次施釉时，得等较长时间使釉面基本不呈现液状时才能第二次施釉，如果在实际的全抛釉砖生产过程中属于一次烧成，如果因为水分过多，干燥效果慢的情况下很有可能在釉烧过程中引起釉面炸裂，会带来较为严重的影响。
55.故料浆相对密度还应该根据季节变化稍作调整，在冬天时，气温较低，料浆比较稠，料浆的相对密度可适当降低一点，在夏天时，气温较高，料浆粘度变小，可以适当提高料浆的相对密度，因此根据全抛釉成分不同加入35-40％的水分足以满足料浆的相对密度，且全抛釉料浆的一般相对密度范围为1.80-1.90。
56.(3).料浆的流动性是施釉过程中最重要的性能要求之一，而影响料浆流动性的主要因素是釉料细度与料浆的含水量：
57.1)增加料浆的细度，可使悬浮性变好，但料浆过细时，料浆变稠，流动性变差。
58.2)增加水分可以稀释釉浆，加大料浆流动性，但料浆的相对密度会下降，料浆在坯体的粘附性也会变差。
59.因此加入合适的添加剂能改变料浆的流动性与悬浮性，故本发明通过添加羧甲基纤维素，使其可以提高料浆悬浮性的性能，三聚磷酸钠则起到增加料浆流动性的作用，在全抛釉中加入0.1％的羧甲基纤维素和0.3％的三聚磷酸钠，可以确保釉浆有良好的流动性与悬浮性。
60.从图1左侧图可以看出，cao含量从6.6％到10.6％变化过程中其釉面光泽度的变化，从图中曲线可以看出，在cao含量从6.6％到10.6％之间时，随着cao含量的增加，全抛釉砖的釉面光泽度也随之增加，当cao含量达到8.6％时，釉面的光泽度已经达到102.5，继续增加cao的含量，釉面光泽度增加的非常缓慢，因此综合来看cao含量为8.6％时，釉面光泽度有较好的表现。
61.从图1右侧图可以看出，在cao含量为6.6％到10.6％之间时，随着cao含量的增加，釉面的硬度也有所增加，说明了cao能增加釉面硬度，cao含量到了8.6％以后，再增加cao含量，釉面硬度也会往上增长，但增长比较缓慢，因此选择cao含量为8.6％较为合适。
62.从图2左侧图可以看出，当k2o+na2o的含量在7.1％到11.1％之间时,随着k2o+na2o含量的增多,釉面的光泽度会有明显的提升,说明k2o+na2o对釉面的光泽度有很大的作用,当k2o+na2o的含量增加到9.1％时,再增加k2o+na2o的含量,釉面的光泽度有一定的提升，但是提升缓慢，而且釉面针孔开始变多，这可能是由于k2o+na2o加入较多引起全抛釉始熔点降低，低于底釉和坯体的氧化反应温度导致的，因此综上所述k2o+na2o的含量为9.1％较为合适。
63.从图2右侧图可以看出，当k2o+na2o的含量在7.1％到11.1％之间时，随着k2o+na2o含量的增多，显微维氏硬度从623.2hv0.5降低到583.2hv0.5，当kk2o+na2o含量从7.1％到9.1％时，全拋釉砖釉面硬度降低较为缓慢，当k2o+na2o含量从9.1％到11.1％时，全抛釉砖的釉面硬度降低速度较快，因此综上所述k2o+na2o的含量为9.1％较为合适。
64.cao+mgo含量为11.6％,k2o+na2o含量为9.1％，碱金属与碱土的含量都较为合适，测得的始熔点为1025.1℃，在坯体和底釉气体排出时，面釉还未达到始熔点，气泡容易排出，烧成后釉面针孔少，故本发明既可以保证釉面质量的前提下，同时也可以显著提高全抛釉硬度，致使釉面光滑，平整度好，无水波纹及针孔较少。
65.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种镁铝尖晶石耐磨全抛釉，其特征在于，所述镁铝尖晶石耐磨全抛釉的原料组成包括：矿物原料和化工原料；所述矿物原料组成包括：以质量百分比计，电熔镁铝尖晶石10～30％，钾长石0.2～0.5％，钠长石0.1～0.3％，烧滑石0.2～0.5％，硅灰石3～6％，方解石39～42％，氧化锌0.01～0.05％，石英0.1～0.4％，氧化铝0.03～0.07％，煅烧高岭土9～11％，刚玉30～35％和锆英粉0.02～0.05％；所述化工原料组成包括：三聚磷酸钠和羧甲基纤维素。所述镁铝尖晶石耐磨全抛釉的化学组成包括：以质量百分比计，sio2为52～57％，al2o3为18～23％，fe2o3为0.1～0.3％，cao为7～10％，mgo为2～4％，k2o为5～7％，na2o为1.5～3％和zno为4～6％。2.根据权利要求1所述的镁铝尖晶石耐磨全抛釉，其特征在于：所述钠长石的化学组成包括：sio2为70～72％，al2o3为18～20％，fe2o3＜0.2％，tio2＜0.1％，cao＜0.5％，mgo＜0.1％，k2o＜1％和na2o为8～10％。3.根据权利要求1所述的镁铝尖晶石耐磨全抛釉，其特征在于：所述煅烧高岭土的化学组成包括：sio2为51～54％，al2o3为45～47％，fe2o3＜0.1％，tio2＜0.8％，cao＜0.2％，mgo＜1.0％，k2o＜0.2％和na2o＜0.1％。4.根据权利要求1所述的镁铝尖晶石耐磨全抛釉，其特征在于：所述烧滑石的化学组成包括：sio2为61～63％，al2o3＜1.0％，fe2o3＜0.1％，tio2＜0.1％，cao为4～5％，mgo为30～32％，k2o＜0.1％和na2o＜0.1％。5.根据权利要求1所述的镁铝尖晶石耐磨全抛釉，其特征在于：所述硅灰石的化学组成包括：sio2为49～51％，al2o3＜0.8％，fe2o3＜0.1％，tio2＜0.03％，cao为39～41％，mgo为1～3％，k2o＜0.3％和na2o＜0.03％。6.根据权利要求1所述的镁铝尖晶石耐磨全抛釉，其特征在于：所述方解石的化学组成包括：cao为55～57％,。7.根据权利要求1所述的镁铝尖晶石耐磨全抛釉，其特征在于：所述石英的化学组成包括：sio2＞99％，al2o3＜0.2％，cao＜0.05％，mgo＜0.09％和fe2o3＜0.04％。8.一种基于权利要求1所述的镁铝尖晶石耐磨全抛釉的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：s1.通过电子天平称取电熔镁铝尖晶石、钾长石、钠长石、烧滑石、硅灰石、方解石、氧化锌、石英、氧化铝、高岭、刚玉和锆英粉原料进行配料，共200g；s2.对钾长石、硅灰石、刚玉、石英、氧化铝和电熔镁铝尖晶石通过80目设备进行筛选，然后按照配方称取原料加入球磨罐内，之后再加入0.3％的三聚磷酸钠、0.1％的羧甲基纤维素和30％的水进行球磨，时间为12～15min，完成后得到釉浆；s3.将釉浆倒出，进行刮釉，最后放入到烘干箱内进行烘干，时间为30min，温度为110℃，致使得到胚料；s4.对胚料进行煅烧和抛光，致使得到镁铝尖晶石耐磨全抛釉砖。9.根据权利要求8所述的镁铝尖晶石耐磨全抛釉的制备方法，其特征在于：所述刮釉前需充分用玻璃棒搅拌釉浆来保证釉浆的均匀性，防止静置时间过长结块。10.根据权利要求1所述的镁铝尖晶石耐磨全抛釉的制备方法，其特征在于：所述煅烧
温度为1200℃，时间为70min。

技术总结
本发明提供一种镁铝尖晶石耐磨全抛釉及其制备方法。所述镁铝尖晶石耐磨全抛釉包括：所述镁铝尖晶石耐磨全抛釉的原料组成包括：矿物原料和化工原料；所述矿物原料组成包括：以质量百分比计，电熔镁铝尖晶石10～30％，钾长石0.2～0.5％，钠长石0.1～0.3％，烧滑石0.2～0.5％，硅灰石3～6％，方解石39～42％，氧化锌0.01～0.05％，石英0.1～0.4％，氧化铝0.03～0.07％，煅烧高岭土9～11％，刚玉30～35％和锆英粉0.02～0.05％。本发明提供的镁铝尖晶石耐磨全抛釉及其制备方法通过调节确定最佳配方比，可以保证釉面质量的前提下，同时也可以显著提高全抛釉硬度，致使釉面光滑，平整度好，无水波纹及针孔较少的优点。水波纹及针孔较少的优点。水波纹及针孔较少的优点。


技术研发人员：李自刚 李志强 彭从华 李安刚 李晓卫
受保护的技术使用者：河南竹林庆州耐火材料有限公司
技术研发日：2023.03.29
技术公布日：2023/7/18