一种高强高白高透型玉质瓷的制备方法

本发明属于无机非金属材料领域，尤其涉及一种高强高白高透型玉质瓷的制备方法。

背景技术：

1、玉质瓷作为长石质瓷的高端分支，凭借温润细腻的质感和良好透光性，在高端日用及艺术陶瓷领域占据重要地位。其强度、白度与透光性是衡量产品品质的核心指标。现有技术中，部分方案已围绕双指标优化展开探索。例如，cn109081678a实现抗折强度90～105mpa、白度75～78%；cn109608181a将抗折强度提升至125mpa以上，但未涉及白度优化；cn105060843a、cn105218070a分别将白度提升至92～94%和85.6～87.2%，却未提供强度数据；cn113800880a断裂模数为52～57mpa，但未优化白度与透光性；cn119977522a实现透光度＞55%并降低高温形变；cn114436626b亦侧重高透低变形，但二者均未涉及白度与抗折强度的优化。cn105060843a通过低铁高岭土-长石-石英体系，实现了较高的白度，但该类技术仍遵循传统“低铁增白”思路，依赖超纯原料，未能解决强度、白度与透光性三者之间的固有矛盾。可见，现有技术多侧重单一性能，难以实现三者协同提升。究其原因，长石质瓷的白度、强度与透光性之间存在固有矛盾：提高白度须严控铁钛含量（fe2o3＜0.25%），但原料受限且烧结活性下降；提升强度依赖莫来石晶相发育，却增加光散射、降低透光性；改善透光性需减少气孔与晶界，但过度致密化又削弱力学性能。这种制约关系使三项指标难以同时突破，构成技术瓶颈。

2、为破解上述矛盾，现有路线各有局限：精选高纯原料成本高昂且强度不足；引入增韧相易团聚，反而损害白度与透光性；添加低温助熔剂虽改善致密化，却降低高温强度。三类方案均未从材料设计层面解决协同提升问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种成本低廉、工艺简单、性能优异的高强高白高透型玉质瓷的制备方法。

2、本发明通过以下技术方案予以实现：

3、一种高强高白高透型玉质瓷的制备方法，其特征在于：包括基础原料a和其它添加原料b，

4、所述基础原料a的重量百分比组成为：钾长石40～52%、广西高岭土12～28%、石英18～28%、马来西亚高岭土6～20%、膨润土1～5%；

5、所述其它添加原料b为按基础原料a的总重量外加，氧化铝0.5～10%、透锂长石2～3%、马来西亚高岭土5～13%、纳米氧化锆0～4%；

6、所述制备方法，依照以下步骤：

7、步骤一：将基础原料a和其它添加原料b分别进行湿法球磨后过80～120目筛得到基础原料a浆料和其它添加原料b浆料；

8、步骤二：将步骤一制得基础原料a浆料和其它添加原料b浆料分别注入石膏模脱水成型，将脱模后获得基础原料a坯体和其它添加原料b坯体置于烘箱中干燥；

9、步骤三：将干燥后的基础原料a坯体和其它添加原料b坯体分别破碎成粉体，再加水调整粉体含水率至5～7%，再过40目筛后分别获得基础原料a成型原料和其它添加原料b成型原料；

10、步骤四：将其它添加原料b成型原料先在750～850℃下预烧，预烧时间为200～300min，经粉碎后过120～150目筛，再与基础原料a成型原料混合干法球磨3～5min，得到混合均匀的玉质瓷混合坯料；

11、步骤五：步骤四制得的玉质瓷混合坯料经造粒、成型、生坯干燥、还原气氛烧成后获得高强高白高透型玉质瓷。

12、所述步骤一中湿法球磨工序中的料：球磨子：水质量比为1:1.8～2:0.5～1，球磨转速为350r/min，球磨时间为10～25min。

13、所述步骤二中干燥工序的温度为70～100℃，时间为10～16小时。

14、所述步骤五中造粒工序的粉体颗粒度为过40目筛。

15、所述步骤五中成型压力为10～20mpa，保压时间为8～10s。

16、所述步骤五中生坯干燥的温度为70～100℃，时间为10～18小时。

17、所述步骤五中烧成工序为从室温经10～16h均匀升温至1260～1320℃，保温30～60min后自然降温至室温。

18、所述步骤五中获得高强高白高透型玉质瓷的抗折强度为104.83～128.76mpa、白度为94.63～95.35%、透光度为26.5～28.8%。

19、本发明具有以下有益效果：

20、本发明通过构建“双高岭土基体设计—分步球磨活化—精准控铁高钠助熔—改性增韧”协同体系，在原料成本更具优势的条件下，实现了高白度、高透光性与高强度高韧性的统一，具有以下突出的有益效果：

21、（1）本发明突破了传统高白瓷必须严控铁含量的技术偏见，利用高钠玻璃相将特定铁含量（0.35wt%）从有害着色杂质转化为高效矿化剂。该矿化剂显著促进石英熔解与莫来石微晶发育，降低烧结温度，拓宽烧成范围，同时通过低粘度玻璃相的包裹与稳定作用有效抑制铁离子着色，在原料成本更具优势的条件下实现了高白度。

22、（2）传统玉质瓷须严控铁含量在0.25%以下以保证白度，而本发明突破此技术偏见，采用马来西亚高岭土，首次揭示高钠（5.1wt%）与较高铁（0.35wt%）的原位协同机理：高钠形成的高活性低粘度熔体，一方面使铁离子优先形成铁氧多面体并诱导其进入莫来石晶格，将铁从游离着色态转化为晶格锁定态，消除其着色能力；另一方面，被活化的铁离子作为界面活性剂降低液-固界面张力，促进熔体润湿石英颗粒，并作为电子转移桥梁加速si-o和al-o键断裂与重组，显著降低莫来石析晶活化能，促进低温下大量形核与发育；同时该熔体将铁离子均匀包裹于玻璃网络内部，并为增韧相提供极致均匀分散的理想载体。三重机制协同作用，使本发明在不依赖超纯原料条件下实现高白度、高强度与高透光性的同步提升，突破了传统玉质瓷须严控铁含量的技术偏见，为高性能玉质瓷制备提供了全新材料设计路径。

23、（3）本发明通过在玉质瓷坯体配方中引入预烧活化工艺，将其它添加原料b（含马来西亚高岭土、氧化铝、纳米氧化锆、透锂长石）于750～850℃进行预烧处理。使马来西亚高岭土形成一类亚稳相残余体：长程无序但短程有序，富集不饱和键与氧空位等结构缺陷，具有高化学反应活性。该亚稳相残余体在后续烧成中与高钠熔体、氧化铝和活性sio2发生化学转化，诱导均匀细晶莫来石在坯体内部原位析出。该低温析晶路径与配方中高钠（5.1wt%）与较高铁（0.35wt%）的协同效应深度耦合——高钠熔体进一步降低莫来石析晶能垒，营造有利的化学环境，使细晶莫来石交织网络与残余石英颗粒构成复合增强骨架，显著提升材料力学性能（抗折强度104.83～128.76mpa）。

24、（4）本发明利用“铁-钠”协同形成的高质量、低粘度、高润湿性玻璃相作为增韧相颗粒（纳米氧化锆、氧化铝等）的分散载体，有效解决了增韧相在陶瓷基体中易团聚的技术难题。均匀分散的增韧相颗粒与基体之间形成了良好的界面结合，使裂纹扩展至增韧相颗粒时能够最大效率地吸收相变能量，显著提升材料韧性。

25、（5）本发明将其它添加原料b成型原料先进行预烧、粉碎后，再与基础原料a成型原料混合干法球磨，保证了两种原料分别达到各自最优的粒度分布状态，避免了一次性球磨中不同硬度原料（硬质石英、长石与软质高岭土）因球磨速率差异导致的粒度不均问题，同时其它添加原料b中预烧后的组份在干法球磨中更易均匀分散于基础原料a中。该工艺确保了各功能组份在坯体中的均匀分布与反应活性最大化。

26、（6）本发明采用还原气氛烧成，与配方中高铁含量协同作用：还原气氛有利于fe2o3还原为feo并进入玻璃网络，显著提升坯体白度；同时还原气氛可降低液相粘度，促进玻璃相均匀铺展，减少散射中心，提升透光度。该烧成制度与配方组成共同构成实现高透高白的关键技术组合。

27、（7）本发明通过功能化利用较高fe2o3（0.35wt%）的高岭土，突破传统铁含量须低于0.25wt%的技术偏见，揭示了高钠与较高铁在配方中的原位协同效应，使铁从有害着色杂质转化为高效矿化剂。

28、本发明在不依赖超纯原料的条件下实现了高白度、高强度与高透光性的同步提升，提供了一种全新的陶瓷材料设计方法论——通过对“杂质”的精准驾驭与元素间的创造性组合，打破性能瓶颈，对推动陶瓷材料领域的绿色化、低成本化发展具有重要价值。