长石质瓷的制备技术及配方分析

一、特点

长石质瓷是国内外普遍采用的瓷坯类型，它是以长石为熔剂的“长石——石英——高岭土”三组分系统瓷。其瓷质洁白，呈半透明性，断面致密呈贝壳状，吸水率低，且其烧成温度范围宽从1150℃～1450℃，烧后的物相由玻璃相，莫来石晶相，残余石英相及气孔构成，且组成范围为：玻璃相50％～60％，莫来石晶体10％～30％，残余石英14％～25％。

我国的长石质瓷的烧成温度范围为1250℃～1350℃，日用长石质瓷的吸水率小于0.5％，白度一般要求在60％～70％之间，高白瓷的白度要求在80％以上，目前我国的高白瓷白度可达90％以上，瓷坯呈半透明性，透光度IrDmum厚坯透露过光的百分比为2％～20％之间，热稳定性要求在20℃～220℃一次不裂，且硬质瓷的釉面显微硬度＞60MPa，其瓷坯的浅膨胀系数为（2.9-5.3） ×10-6（20℃ -100℃）。

二、组成

长石质瓷属K2O-Al2O3-SiO2三元系统瓷，因此长石质瓷采用K2O-Al2O3-SiO2三元系统相图为基础来进行配方的设计及研究，根据历来的长石质瓷现有的坯料组成描绘其在三元系统相图中的位置，我们发现其组成点都落在莫来石区域，见下图2-1。

图2-1　成瓷范围及其耐火度分布

长石质瓷坯其化学组成范围为SiO25％～75％，Al2O318％～28％，R2O+RO4％～6.5％（其中R2O＞2.5％）

我们把历来成功的长石质瓷坯配方以R2O+RO=1的形式来统一，结果发现Al2O3＞2mol，Al2O3/SiO2比值均在5左右，且以Al2O3的摩尔数为纵坐标，Al2O3摩尔数为横坐标描绘在坐标图中的位置，可以发现，瓷坯的组成点明显集中分布在两个椭圆区，见图2-2区域Ⅰ的烧成温度在1300℃左右，组成范围为R2O1.9-4.5Al2O3，12-20SiO2，区域Ⅱ的烧成温度在1400℃左右，组成范围为R2O4.0-6.0Al2O3，20.5-27.5SiO2，主要氧化物在瓷坯中的作用如下：

SiO2：占瓷坯的主要部分，它除由黏土、长石带入之外，其余的由石英提供，它在坯料中一部分与Al2O3在高温中生成莫来石晶体，构成瓷胎的骨架，而残留下来的石英也与莫来石一起起骨架作用，还有一部分则与坯料中的碱性氧化物在高温下形成玻璃相，提高制品的透明度。

Al2O3：作为瓷坯组成中的第二大部分，除了由长石带入外，剩余的由高岭土或其它黏土引入，在坯料中Al2O3一部分生成莫来石晶相，另一部分则生成玻璃相，提高坯料中Al2O3的含量则可提高瓷坯的烧成温度及机械强度，改善其热稳定性，化学稳定性，但Al2O3过高（若超过28％，则瓷坯不易烧熟），而Al2O3过低（＜15％则制品易产生高温变形）。

图2-2　坯式硅铝比坐标图

K2O与Na2O：主要由长石或瓷石引入，K2O与Na2O在坯料中起助熔作用，它们存在于瓷坯的玻璃相中，可提高瓷胎的透光度，但过多会急剧降低瓷坯的烧成温度及热稳定性，K2O与Na2O的作用有所不同，在化学稳定性、热稳定性方面，K2O比Na2O要好，且熔融范围较宽，生产上易控制。

CaO与MgO：不是专门引入的，而是一些天然矿物原料如黏土所带入的，它们的含量较低，在瓷坯中起助熔作用，且可提高瓷胎的热稳定性，机械强度，白度（因MgO具有乳浊效果，可减弱Fe、Ti的着色），且可改善制品的透光性。

Fe2O3与TiO2：属于有害的着色氧化物，使瓷胎呈色，白度降低，影响制品外观质量，我国南方的瓷坯中Fe2O3含量较高，以还原气氛烧成可呈现“白里泛青”色调，改善其白度，而北方的瓷坯因TiO2含量高，则需在氧化气氛下烧成，且呈现“白里泛黄”色调，一般要求坯料中Fe2O3＜1％，TiO2＜0.2％。(www.xing528.com)

三、配方

1.示性矿物组成

长石质瓷的矿物组成主要由长石、石英、高岭三种矿物配合而成，长石质瓷中按其烧成温度的高低又分为硬质瓷和软质瓷，硬质瓷中黏土含量较多，Al2O3含量较高，而碱性氧化物含量少，烧成温度在1300℃以上，而软质瓷中长石含量较多，Al2O3含量较低，烧成温度在1250℃以下，当今长石质瓷示性组成范围，长石20％～36％，石英25％～35％，黏土40％～50％，烧成温度在1280℃～1370℃。

2.实际配方

坯料的配方是在示性矿物组成的基础上根据具体原料的矿物组成情况及生产工艺条件而制定的。

配方中的黏土多用高岭土或烧后洁白的黏土，考虑到坯料的成形性能，有时须添加少量的强可塑性黏土，如膨润土（但用量须控制在5％以下），若坯料黏性太强，则可将黏土部分煅烧成熟料再加入其中，可降低其可塑性适应成形的需要。

配方中的石英需选用SiO2含量高且Fe2O3.TiO2含量少的来制坯料，它起减黏的作用。

配方中的长石应尽量采用钾长石或微斜长石，以拓宽其烧成温度范围，便于烧成的控制，长石中 K2O∶Na2O＞3∶1；

另外配方中可加入1％～2％的滑石扩大烧成范围，降低烧成温度，且可提高瓷胎的热稳定性、白度、透光度。

还有废瓷粉可改善坯釉结合性，调整注浆料的成形性能，且可变废为宝，降低生产成本，但用量＜10％。

若Fe、Ti化合物含量高则可加少量磷酸盐物料，提高其白度，氧化焰烧成时可加微量的氧化钴提高白度，但用量在0.005％（万分之0.5左右）。

长石质瓷坯料配方及化学组成见下表2-1