骨质瓷的制备工艺及改性研究

来源 :南京工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wcf2009
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骨质瓷原称骨灰瓷,是产生于英国的一个高档瓷种。它是在传统的陶瓷原料中掺入动物骨灰,经高温烧制而成的瓷器。骨瓷属软质瓷,所使用的动物骨灰多为上等牛骨,因而骨瓷瓷质细腻,釉面光润、光泽柔和,有如脂似玉之感,极显雍容华贵,并具有较高的透明度和一定的机械强度。  本文选用合成骨粉、粘土、长石、方解石等基本原料,通过直泥与非直泥两种方法制备骨质瓷浆料。考察腐植酸钠、水玻璃、三聚磷酸钠三种分散剂的用量对两种方法制得浆料的粘度、比重、pH的影响。选用三种合成骨粉采用非直泥制备方法制备骨质瓷,并对制得的坯体进行物理与热力学性能研究;选用四种不同的配方采用直泥制备方法制得骨质瓷以及选用同种配方不同制备方法制备骨质瓷,对制得的样品性能测试对比;在直泥制备配方的基础上,研究了添加少量的氧化锌、碳酸钡对骨质瓷瓷体白度性能的改进,以及对弯曲强度、透光率、吸水率、抗热震性等各项性能和最佳煅烧温度、煅烧温度范围的影响。本研究的主要成果如下:  (1)非直泥制备浆料最佳条件:腐植酸钠0.55wt%、水玻璃0.15wt%、三聚磷酸钠0.265wt%、含水率34%,得到骨质瓷浆料粘度为1010 mPa·s,比重为1.72,pH值为9.56;直泥制备浆料最佳条件:腐植酸钠0.50wt%、水玻璃0.15wt%、三聚磷酸钠0.23wt%、含水率35%,得到骨质瓷浆料粘度为3820 mPa·s,比重为1.70,pH值为7.76。  (2)非直泥制备骨质瓷的性能结果:201#、202#、204#三种样品在其最佳煅烧温度1260℃下的弯曲强度分别为147 MPa、159MPa、136 MPa;表观密度分别为2.54 g/cm3、2.57 g/cm3、2.54 g/cm3;烧成收缩分别为15.6%、15.3%、12.9%;吸水率分别为0.14%、0.12%、0.17%;透光率分别为8.3%/2mm、9.0%/2mm、8.1%/2mm;热膨胀系数分别为7.560×10-6℃-1、6.868×10-6℃-1、7.023×10-6℃-1;抗热震性都为150℃(170~20℃),三种样品呈现奶白色。  (3)四种不同配方直泥制备的骨质瓷性能得到大大提高:弯曲强度最高达193MPa、表观密度2.60 g/cm3、吸水率0.08%、透光性10.9%/2mm、抗热震性180℃(200~20℃)均优于非直泥制备的骨质瓷,且最佳烧成温度也降低了,但直泥制备的骨质瓷白度不够好,有浅绿色。同种配方两种制备方法制得骨质瓷性能结果也是直泥制备的瓷体各项物理性能均优于非直泥制备的,除了白度,这也更加证实了直泥制备方法的优越性。  (4)添加氧化锌、碳酸钡后,骨质瓷坯体的弯曲强度、表观密度、烧成收缩、抗热震性均下降了。且随着添加量的加大,弯曲强度、表观密度、烧成收缩、抗热震性继续降低。因此氧化锌、碳酸钡的掺杂量不宜过高。选择添加量为0.5wt%,此时弯曲强度分别为146 MPa、152 MPa;表观密度分别为2.55 g/cm3、2.57 g/cm3;烧成收缩分别为14.07%、13.92%;抗热震性均为160℃。吸水率变化不大,均为0.08%;而坯体的浅绿色明显减弱,白度、透光率均有所提高。随之氧化锌、碳酸钡含量的增加,白度也随之增加,但还是未达到奶白色的效果。且当添加量超过0.5wt%时,透光率开始减小,因此,添加量不宜过高。在0.5wt%时,透光率分别为11.1%/2mm、11.7%/2mm;添加氧化锌和碳酸钡对骨质瓷的最佳煅烧温度及煅烧温度范围影响不大。最佳煅烧温度为1200℃,煅烧温度范围在1190℃~1240℃。
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