任允鹏|强化瓷浅述
2020/8/8 15:15:30

      摘要:本文主要介绍了镁质、高铝质、高硅质、骨质等四类强化瓷的特点及其强化机理,比较了几种强化瓷的特点,并对强化瓷的改进措施进行论述,指出了改进方向,提出改进建议。
关键词:强化瓷;高强度;日用陶瓷。
      强化瓷是九十年代初兴起的一类抗折强度好,釉面硬度高、耐热冲击性好的瓷器,强化瓷的出现源于宾馆餐饮业的发展。欧美人们称宾馆瓷为Hotel ware,伴随着洗碗机的出现,人们对瓷器的强度提出了更高的要求。七十年代日本研制生产出了高强度瓷器,抗折强度达到230MPa,随后,欧美市场亦开始流行Durable ware(耐用瓷),中国台湾大同瓷厂也研制出了高铝质耐用陶瓷,当时人们学习欧美日称之为高强瓷、耐用瓷或钢化瓷,进入九十年代后,逐渐统一到“强化瓷”这一名称上来,三十多年来国内许多研究单位和企业相继研究成功了多种材质的强化瓷器,并得以稳定完善发展。
      一、强化瓷材质分类和强化机理
      1.1镁质强化瓷 (亦称滑石瓷)
      镁质强化瓷,属于MgO-K2O-Al2O3-SiO2四元系统,烧成温度为1310~1330℃,氧化和还原气氛均可。由于在配方组成上采用了70~75%的煅烧滑石或蛇纹石,10~15%的长石等,成瓷后晶相多,以原顽火辉石、堇青石为主晶相,次晶相为方石英,晶相数量高达65%以上,而且堇青石晶粒细小,分布均匀,其晶界比例大,沿晶界破坏时,裂纹的扩展要经过较长迂回曲折的路径,消耗较多外力,其抗折强度较高,而且对细晶来讲,初始裂纹尺寸小,相应地提高了临界应力,使其强度提高,产品具有较高机械强度。目前,山东淄博陶瓷产区、潮州产区以及深圳某厂的强化瓷以此为主要材质。其中,淄博产区的镁质强化瓷有乳白瓷、鲁青瓷、象牙黄三大品种,乳白瓷和鲁青瓷烧还原气氛,象牙黄烧氧化气氛;潮州的蛇纹石质镁质强化瓷烧氧化气氛,其他白色的镁质强化瓷多烧还原气氛。
      1.2高铝质强化瓷
      传统瓷器一般多为长石—高岭—石英三元系组成,人们很自然就想到Al2O3,特别是α- Al2O3能有效的提高产品的强度。高铝质强化瓷就是在此基础上产生,在坯料配方中引入α- Al2O3能有效的提高产品强高,在高铝质强化瓷瓷胎中,由于Al2O3取代了大部分的石英,使具有高弹性模数的刚玉晶体均匀分布于瓷胎中,并通过合理的烧成工艺促进莫来石的生成发育,由刚玉和莫来石交织成紧密的网状结构,在配方中引入少量矿化剂降低成瓷温度,有效的减少了玻璃相的生成,使其强度大为提高。因氧化铝的加入,烧成温度有所提高,一般为1330~1350℃,氧化气氛烧成。
      国外有代表性的是日本的高强度瓷器(抗折强度约230MPa),国内河北邯郸产区的强化瓷为此类的代表。
      1.3高硅质强化瓷
      在传统瓷坯体中提高石英的含量,能有效的提高产品强度,但因为石英晶体的热膨胀系数较大(α=21×10 -6),而且在烧成过程中有较多的晶型转化,易引起产品开裂,因此,大多数陶瓷工作者在引入石英时都很谨慎,一般加入量在25~35%,山东省硅酸盐研究设计院研制的高石英瓷突破了这一界限,研制出了抗折强度达155Ma、热稳定性达220℃的高强度和高热稳定性产品,其强化机理是:通过控制粒度来控制方石英的转化,使方石英的量在一定范围内,并利用方石英的热膨胀系数与其周围玻璃相热膨胀系数相差较大,在冷却时,石英相对周围包裹它的富硅玻璃相产生较大的压应力,使抗拉压力较弱的玻璃相得到加强,而且石英的粒度在10~30μm之间,内部缺陷较少,其强度大为提高。产品烧成温度1270~1290℃,氧化气氛。
      高硅质强化瓷从熔剂材料方面又可以分为钾长石型和钠长石型,钾长石型以钾长石作熔剂,以高石英瓷为代表,钠长石型的钠长石或富含钠长石的矿物为熔剂,

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