坭兴陶干压成型烧制工艺及其呈色机理的研究

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钦州坭兴陶是中国四大名陶之一,随着国家经济和文化的繁荣发展,坭兴陶产业得到了极大的保护、继承与发展,传统的坭兴陶制陶工艺已经不能适应坭兴陶产业发展的需求,为了缩短坭兴陶的生产周期,提高生产效率,采用干压成型方式缩短成型时间,对缩短坭兴陶的生产周期具有重要意义。为此,本文的研究工作对采用干压成型的方法制备坭兴陶制品的烧制工艺进行了试验探索,研究其配料组分、成型压力、烧结温度、升温速率、保温时间、烧结气氛等条件因素对坭兴陶烧结性能的影响,试验结果表明:在相同的实验条件下,白泥比例较大的制品有相对较大的收缩率,相对较小的吸水率,相对较大的体积密度,相对较大的抗折强度。制品(白泥∶红泥=6∶4)在氧化气氛下的烧结温度为1140℃~1170℃,在还原气氛下为1080℃~1100℃。在干压成型过程中,存在成型压力临界点可以使得制品的体积密度、抗折强度达到极大值,如在本实验条件下为40MPa;在烧结过程中,存在升温速率临界点可以使得制品的体积密度、抗折强度突然降低,如本实验条件下为12℃·min-1;存在保温时间临界点可以使得制品的体积密度、抗折强度基本趋于平稳,如在本实验条件下为4h。因此在实际生产过程中,我们应该控制成型压力尽可能靠近该临界压力点,升温速率小于该临界速率点,升保温时间尽可能接近该临界时间点,生产出强度性能较高的制品。  添加CaCO3的制品在烧结温度1000℃~1180℃范围内,添加CaCO3的量增加10%,制品的线收缩率相对减小0.5%左右,体积密度相对减小约0.1g·cm-3,吸水率相对增大2.0%以上,抗折强度相对减小0.2MPa~2.0MPa。添加MnCO3的制品烧结温度<1090℃,MnCO3的分解在1050℃~1060℃基本分解完全,添加MnCO3的量较多的制品的体积密度相对较大,抗折强度也相对较大。  通过XRD、SEM的检测,对坭兴陶制品的物相成分与微观结构进行了表征分析,结果表明:坭兴陶制品在还原气氛下烧制有窑变色彩产生,是由于还原气氛下在1060℃时开始有低铁硅酸盐(FeSiO3)生成而产生显色效应。在坭兴陶烧结温度范围内,晶体中的Fe2+与Fe3+形成动态平衡关系,当平衡移向Fe2+时,色调呈现绿色或蓝绿色,当平衡移向Fe3+时,色调呈现黄色。在还原气氛下烧结坭兴陶坯体,添加适量的CaCO3、MnCO3,可以使动态平衡朝Fe2+的方向移动,但过量的CaCO3,反而使得动态平衡朝Fe3+的方向移动。
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