陶瓷坯体怎样才能产生更多针状莫来石晶体？

作为卫生洁具用陶瓷坯体的一个重要特性，我们可以提到材料的强度、抗热震性和耐腐蚀性。此外，由于陶瓷产品是通过将粉末材料根据其自身的致密化方法加工成一定的状态，用适合产品形状的压制方法压制，然后烧结而成，因此除了上述特性外，材料从装料到烧制的特性也很重要。这一过程中所具有的特性包括压制阶段的强度(在本说明书中称为湿强度，因为在陶瓷的压制过程中通常使用水作为压制助剂)、压制后干燥后材料的强度(称为干强度)、干燥过程中的收缩(称为干收缩)和烧结过程中的收缩(称为烧结收缩)，以及烧结过程中材料软化引起的变形(烧结变形)。在这些特性中，由于高温烧结的陶瓷材料具有优异的耐腐蚀性，所以在陶瓷材料的一般应用中，耐腐蚀性并不是一个特别的问题。

陶瓷材料的这些特性在每一对特性之间都是相互叠加或削弱的，所以提高所有这些特性都存在技术上的困难。因此，现有技术(1)存在以下问题。陶瓷坯体的强度随材料抗热震性的不同而不同。以瓷石、长石和粘土为主要原料，经致密烧结而成的坯体(以下简称玻璃坯体)，其抗弯强度为40-80Mpa。

这种玻璃体由晶相和玻璃相组成。晶相含有应时和莫来石。晶相的应时最初存在于原料中，而莫来石是在烧结过程中由主要为硅酸铝矿物的二氧化硅和氧化铝沉积而成。玻璃相主要由硅酸盐玻璃制成，硅酸盐玻璃主要包括二氧化硅，并含有碱金属或碱土金属氧化物。

另一方面，近年来，刚玉被用来代替坯体中的应时以提高强度，并且这种高强度陶瓷坯体被用来代替玻璃质坯体。这种生坯也叫氧化铝瓷，应用于餐具、绝缘体等。

例如，在日本专利公开41-14914、43-19866、2-40015和7-68061以及日本延迟专利公开6-232970中公开的申请是已知的。

日本专利公开号41-14914晶相比例为35-75%，晶相包括方石英、应时和莫来石；日本专利公开号43-19866是在原生坯的结晶相中加入应时、氧化铝和莫来石而形成的；日本专利公开号2-40015和日本专利公开号7-68061中公开的那些生坯的结晶率大于40%，并且晶相含有刚玉、莫来石、方石英和应时，并且所有组分都可以增加陶瓷的强度并减少烧结变形。此外，日本专利公开号6-232970公开了氧化铝陶瓷在卫生洁具中的应用。

氧化铝瓷的抗弯强度为150-300MPa，因此玻璃体的强度可提高不少于两倍。这种增强的原理如下。

对于玻璃生坯，由于烧结过程中冷却过程中产生的应力，生坯中应时和玻璃相的热膨胀系数存在较大差异，这将导致应时附近微裂纹的形成。这些微裂纹的存在降低了原始强度。

相反，对于氧化铝陶瓷，由于应时被刚玉取代，微裂纹数量减少，强度提高。

此外，由于比应时更小和更强的刚玉颗粒均匀地分散在生坯中，防止了由于应力开裂而导致的裂纹进一步发展，从而进一步提高了强度。

这种氧化铝瓷具有优异的强度性能，但在与玻璃体相同的情况下使用时，会出现以下问题。

尽管如上所述有许多微裂纹，但玻璃体具有优异的抗热冲击性，因为这些微裂纹缓和了由热冲击引起的应力。

另一方面，对于传统的氧化铝陶瓷，由于上述微裂纹较少，抗热震性降低，尤其是对于大型产品如卫生洁具，产品在烧结过程中的冷却过程中会破裂。

此外，生坯中结晶相的比例高于玻璃体中的比例，因为通过使用常规氧化铝陶瓷，增加了氧化铝的加入量以强化生坯。然而，由于结晶相的高比例，原料颗粒的熔化量减少，这改变了用于进一步烧结的玻璃相，结果，烧结过程被改变。

因此，需要在比玻璃体更高的烧结温度下烧结，但考虑到烧结成本，更适合在较低的温度下烧结，采用与玻璃体相同的烧结温度有利于在与玻璃体相同的生产设备上烧结。

另一方面，为了在较低温度下烧结氧化铝生坯，需要增加氧化钠或氧化钾作为烧结助剂，以加速原料的玻璃化并粉碎原料粉末。

然而，在添加烧结助剂的情况下，因为在烧结过程中，生坯中的玻璃化原料的粘度降低，所以由烧结过程中的静重等应力引起的生坯的烧结变形将增加，导致产品制造过程中的变形增加。

如上所述，常规氧化铝陶瓷存在抗热冲击性和烧结性能差的问题。

对于烧结性能的恶化，可以采用添加烧结助剂或进一步粉碎原料粉末的方法，但这会导致生坯烧结变形增大的新问题。

(2)减少烧结变形的方法和与之匹配的陶瓷坯体的釉料可适用于多种产品。在民用方面，餐具和卫生洁具是主要用途，绝缘配件和其他用于商业目的。然而，在这些产品中，从装饰和使用功能的角度来看，陶瓷坯体不是单独使用的，而是应该在表面上釉。

陶瓷釉作为釉料，主要用于卫生洁具。这种陶瓷釉主要由RO2(酸性氧化物，主要是SiO2)、R2O2(两性氧化物，主要是Al2O3)或R2O+RO(碱性氧化物，主要是K2O、Na2O、CaO、ZnO、MgO、BaO和SrO)组成，必要时还可以含有乳浊剂，如氧化锆、氧化锡和各种染料。

如上所述，如果将原料粉末粉碎以减少烧结变形，则在烧结过程中变形会减少，但与未粉碎的相比，在坯体表面施加釉料，如陶瓷釉料，会增加坯体在烧结过程中熔化釉料的初始温度下的收缩，从而导致釉料因产生变形而剥落的问题。此外，如果烧结助剂的量增加，玻璃化原料的粘度将降低，烧结过程将快速进行，导致类似的问题。

(3)材料的烧结密度和坯体强度一般来说，陶瓷材料的强度可以通过致密烧结来提高。然而，对于一些或大量含有类似于本发明主题的釉料的陶瓷材料，随着材料烧结过程的进行，由于材料软化引起的烧结变形将增加。因此，对于一些或大量含釉的陶瓷材料，如果将烧结密度限制在较低水平以减少材料的烧结收缩或烧结变形，材料的强度也会降低。

(4)材料的湿强度、干强度和干收缩是产品制造过程中非常重要的特性。特别是在大型产品的生产过程中，如卫生洁具，需要较高的湿强度和干强度。此外，干燥收缩量应优选较小，以防止干燥步骤中的撕裂。对于传统的陶瓷，这些性能是不够的，并且考虑到在生产步骤的加工过程中产品的破损或类似的强度，有必要将材料的厚度增加到超过需要的程度。另外，由于干燥收缩量大，需要梯度干燥防止撕裂，这样会导致干燥需要大量时间的问题。