薄壁轻质高强卫生陶瓷的生产技术

薄壁轻质高强卫生陶瓷的生产技术

陈冀渝

(四川省建材科学研究院成都610000)

摘要介绍了薄壁轻质高强卫生陶瓷的一种生产技术。采用该技术，卫生陶瓷在烧结时变形小，且致密、强度高，宜于生产大规格、轻质、薄壁卫生陶瓷。

关键词卫生陶瓷平均粒径泥浆轻质高强薄壁大型化

作者简介：*陈冀渝(1951-)，大专，工程师；主要从事国内外建材新技术调研、翻译工作。

中图分类号：TQ174.76+9文献标识码：B

前言

为人所知，生产卫生陶瓷的泥浆是水与粉料拌成，将其注入吸水模具内，形成主要由粉料构成的坯件，经烧结制成卫生陶瓷产品。烧结助剂不仅降低烧结温度，还提高卫生陶瓷的致密性和强度。然而生产实践表明，泥浆中掺用烧结助剂，烧结后卫生陶瓷的变形率高，特别是其厚度越薄，变形越大，因此，掺入烧结助剂，只得将坯件增加至一定厚度，这就难以使卫生陶瓷实现轻质化和大型化。针对卫生陶瓷生产中存在的这一实际现状，生产致密、轻质高强、薄壁的卫生陶瓷成为一项重要的研发课题。对此，有关技术人员通过试验和摸索，为生产具有上述性能的卫生陶瓷探寻到一条可行的技术途径。

1技术途径

通过试验和摸索，探寻到的技术途径是将SiO2、Al2O3等主要成分组成的粉料其平均粒径控制在4μm以下。研究表明，采用该工艺，烧结时易促进粒料相互固相反应，降低烧成温度，同时获得致密性和高强度。因此泥浆中不用白云石和石灰石烧结助剂，也能降低烧结时卫生陶瓷变形率，达到大型、轻质和薄壁的目的。具体而言，泥浆的理想颗粒组成是粒径小于2μm的粉料量在40%以上，粒径大于20μm的在10%以下，这有利于发挥上述作用，收到良好的改性效果。此外，用该泥浆制成的卫生陶瓷中主要含有SiO2、Al2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O，其中CaO和MgO的总含量在0.8%以下。试验结果表明，CaO含量在0.4%，MgO含量在0.4%以下，比原卫生陶瓷配料所含的这两种成分要少，因此使卫生陶瓷能获得上述良好性能。

2试验及评定

表1列出所用泥浆的化学组成。表1中的数值分为上下两部分：上部分为干燥坯件的；下部分为烧成体的数值。

表2列出了粉料的平均粒径。

表3列出了粉料颗粒组成。

在粒料中加水，拌制泥浆，用泥浆注入法制作规格为220mm×45mm的大尺寸坯件，于1200～1220℃及16～24h条件下烧成试件。此时，烧成窑炉中放置坯件的垫板间距为160mm。试验1和对比试验1中的最高烧成温度为1218℃，试验2和对比试验2中最高烧成温度为1087℃。

表1　卫生陶瓷用泥浆化学组成(%)

表2　泥浆用粉料平均粒径

表3　粉料颗粒组成

图1为坯件厚度与烧成体弯曲度的关系曲线图(烧成体弯曲度是指坯件烧成时中央部烧垂的长度)。

不论坯件厚度大小，试验1坯体较对比试验1的烧成弯度小20%。这归结于试验1泥浆中CaO和MgO含量较对比试验1的少。因此，用试验1的泥浆，卫生陶瓷变形比率小，可降低其壁厚，实现轻质化和大型化。

对试验1和2及对比试验1和2的试件测定干燥质量、水中质量、饱和质量、吸水率、表观气孔率、表观密度、松密度和抗弯强度,测定结果见表4。

图1　试件厚度与烧成体弯曲度的关系曲线图

各项性能指标试验1对比试验1试验2对比试验2干燥质量(g)60.01364.42853.99255.252水中质量(g)35.69837.95133.40434.259饱和质量(g)60.03164.45559.38161.530吸水率(%)0.0300.0429.98111.362表观气孔率(%)0.0740.10220.74523.021表观密度2.4682.4332.6222.632松密度2.4662.4312.0782.026抗弯强度(MPa)91.3077.049.7041.25

表4表明，烧成温度为1218℃的试验1和对比试验1相比，试验1的吸水率和表观气孔率更小，其松密度更大。这是由于试验1所用泥浆中颗粒平均粒径小于4μm(见表2)，特别是粒径小于2μm的颗粒含量在40%以上，粒径大于20μm的颗粒在10%以下(见表3)，试件致密性好的缘故。此外，试验1泥浆中，具有表1所示化学组成的粉料未含白云石和石灰石，由此制成的试件其抗弯强度高。这归结于即使在同一温度下，试验1中促进烧结时颗粒间相互固化反应，使颗粒相互坚固结合。由此可见，试验1的有效实用性高。就烧成温度为1087℃的试验2与同一温度的对比试验2进行对比，试验结果与上述结果一样。

用试验1和试验2的卫生陶瓷用泥浆制成与上述同样的试件。此外，对比试验5～11为常用的卫生陶瓷，其泥浆所用粉料化学组成也见表1。

由表1可知，试验1和试验2与对比试验1～11相比，卫生陶瓷的CaO和MgO总含量小于0.8%，烧成变形比率小、壁薄，可实现卫生陶瓷的轻质和大型化。