Глазурь
Владельцы патента RU 2302387:
Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук (RU)
Изобретение относится к составам глазурей, используемых в керамической промышленности для покрытия изделий декоративного, декоративно-утилитарного и хозяйственного назначения. Технический результат заключается в повышении термостойкости глазури до 700-715°С, растекаемости до 300-330 мм и улучшении ее декоративности за счет расширения цветовой гаммы от оливкового до темно-зеленого и темно-синего цветов с белыми кристаллическими включениями. Глазурь содержит следующие компоненты, мас%: SiO2 45,24-50,50; Al2O3 7,66-9,40; B2O3 14,20-15,83; CaO 10,71-12,41; MgO 0,22-0,44; Na2O 2,62-3,81; K2O 1,84-2,06; Fe2O3 1,94-4,06; TiO2 0,36-1,84; FeO 0,41-3,75; P2O5 0,01-0,03; V2O5 0,03-0,04; CoO 1,97-3,75; Mn2O3 1,97-3,75; MnO 0,04-0,26. Шихта для приготовления глазури содержит, мас.%: нефелиновый концентрат 20,56-23,64; кварцевый концентрат 29,73-33,60; борную кислоту 20,56-23,64; оксид кальция 12,85-14,90; оксид кобальта 2,36-4,50 и оксид марганца 2,36-4,50. 2 табл.
Изобретение относится к составам глазурей, используемых в керамической промышленности для покрытия изделий декоративного, декоративно-утилитарного и хозяйственного назначения.
Известна глазурь (см. пат. РФ №2139260, МПК6 С03С 8/08, 8/02, 1999), включающая следующие компоненты, мас.%: SiO2 40,73-47,80; Al2О3 9,46-13,14; В2О3 13,62-21,06; CaO 2,88-3,74; MgO 0,94-1,31; Na2O 5,16-6,59; K2О 2,31-3,15; Fe2O3 3,52-5,06; TiO2 2,38-2,70; FeO 0,70-0,93; P2O5 0,16-0,45; V2О5 0,07-0,09; MnO 0,18-0,23; SO3 0,01-0,03; ZnO или CuO 3,71-8,33. Глазурь имеет растекаемость 180-280 мм, блеск 90,0-90,8%, цвет в основном - коричневый с примесями различных цветов.
Недостатками данной глазури являются относительно невысокая растекаемость, пониженный показатель блеска и невысокая декоративность.
Известна также глазурь (см. пат. РФ №2112757, МПК6 С03С 8/08, 1998), включающая следующие компоненты, мас %: SiO2 51,41-54,06; Al2О3 8,56-12,58; В2O3 14,77-16,22; CaO 6,03-16,65; MgO 0,06-0,10; Na2O 3,43-8,37, K2O 2,08-2,96; Fe2O3 0,83-1,50; TiO2 0,20-0,41; FeO 0,23-0,33; Р2O5 0,23-0,47; V2О5 0,21-0,45. Глазурь имеет термостойкость 520-690°С, растекаемость 245-295 мм, цвет глазурного покрытия - молочно-белый с голубым оттенком.
Недостатками известной глазури являются пониженная термостойкость, недостаточно высокая растекаемость и невысокая декоративность.
Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении термостойкости и растекаемости глазури, а также в улучшении ее декоративности.
Указанный технический результат достигается тем, что глазурь, включающая SiO2, Al2O3, В2О3, CaO, MgO, Na2O, K2O, Fe2O3, TiO2, FeO, P2O5 и V2O5, согласно изобретению дополнительно содержит CoO, Mn2O3 и MnO при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| SiO2 | 45,24-50,50 |
| Al2O3 | 7,66-9,40 |
| В2O3 | 14,20-15,83 |
| CaO | 10,71-12,41 |
| MgO | 0,22-0,44 |
| Na2O | 2,62-3,81 |
| K2O | 1,84-2,06 |
| Fe2O3 | 1,94-4,06 |
| TiO2 | 0,36-1,84 |
| FeO | 0,41-3,75 |
| P2O5 | 0,01-0,03 |
| V2O5 | 0,03-0,04 |
| CoO | 1,97-3,75 |
| Mn2O3 | 1,97-3,75 |
| MnO | 0,04-0,26 |
Введение MnO, Mn2O3 и V2O5 в указанных пределах позволяет улучшить адгезию глазурного слоя по отношению к керамическому черепку, а также повысить смачивающую способность глазури. Это позволяет увеличить растекаемость глазури и повысить качество глазурных покрытий.
Содержание MnO ниже 0,04 мас.%, Mn2O3 ниже 1,97 мас.% и V2O5 ниже 0,03 мас.% приводит к увеличению вязкости расплава и снижению растекаемости глазури. Увеличение содержания MnO выше 0,26 мас.%, Mn2О3 выше 3,75 мас.% и V2О5 выше 0,04 мас.% приводит к разжижению глазури и стеканию ее с изделия в процессе обжига.
При введении в состав фритты CoO происходит образование его соединений с оксидами алюминия и калия, что позволяет получить глазурные покрытия различного цвета с белыми кристаллическими включениями в виде звездочек. Кристаллические включения образуются в результате кристаллизации кремнезема за счет изменения основности расплава. Увеличение содержания СоО в количестве выше 3,75 мас.% вызывает кристаллизацию расплава и потерю блеска глазури. Снижение содержания СоО ниже 1,97 мас.% ухудшает насыщенность цвета глазури.
При повышенном содержании SiO2 выше 50,50 мас % и пониженном содержании Al2O3 ниже 7,66 мас.% происходит образование кристобаллита при охлаждении глазури, в результате чего снижается термостойкость глазури и на покрытии возникает сеть мелких трещин (цек).
При содержании SiO2 ниже 45,24 мас.% и уменьшении содержания Al2O3 ниже 7,66 мас.% снижается химическая стойкость покрытий. Введение Al2O3 выше 9,40 мас.% увеличивает температуру обжига, а в присутствии P2O5 и TiO2 способствует глушению глазури и потере блеска.
При введении В2O3 в количестве ниже 14,20 мас.% снижается растекаемость глазури, а также ухудшается блеск. Повышение содержания B2O3 более 15,83 мас.% отрицательно влияет на кристаллизацию кремнезема в расплаве за счет снижения основности расплава, в результате чего снижается декоративность покрытия.
Введение MgO, Na2O, K2O в заявленных пределах приводит к появлению кристаллических фаз, таких как волластонит и анортит, обеспечивающих повышенную термостойкость, а присутствие TiO2 способствует образованию указанных фаз.
Содержание MgO ниже 0,22 мас.% при содержании K2О и Na2O выше 2,06 мас.% и 3,81 мас.% соответственно снижает термостойкость глазури. Содержание MgO выше 0,44 мас.%, К2О ниже 1,84 мас.% и Na2O ниже 2,62 мас.% снижает растекаемость глазури при обжиге.
Уменьшение содержания СаО ниже 10,71 мас.% снижает химическую стойкость глазури, а увеличение СаО более 12,41 мас.% вызывает глушение глазури.
Пониженное содержание оксидов железа Fe2O3 и FeO менее 1,94 мас.% и 0,41 мас.% соответственно ухудшает сцепление глазурного слоя и его смачивающую способность, что приводит к снижению растекаемости. Увеличение содержания Fe2О3 более 4,06 мас.% и FeO более 3,75 мас.% способствует преждевременному плавлению и растеканию глазури, что приводит к образованию брака.
Шихта для приготовления глазури содержит, мас.%: нефелиновый концентрат 20,56-23,64; кварцевый концентрат 29,73-33,60; борную кислоту 20,56-23,64; оксид кальция 12,85-14,90; оксид кобальта 2,36-4,50 и оксид марганца 2,36-4,50. В процессе приготовления шихты ее компоненты перемешивают и увлажняют до влажности 5-6%. Затем шихту загружают в тигли, обжигают в электропечи при температуре 1250-1280°С в течение 8 ч и выдерживают 1 ч при конечной температуре. Полученный расплав резко охлаждают, выливая в холодную воду. Помол фритты осуществляют мокрым способом в шаровой мельнице до остатка 0,1% на сите №005. Влажность полученного глазурного шликера 38-45%. Глазурь наносят на поверхность изделий методом окунания, распыления или поливом. После подсушивания глазурного слоя изделия обжигают при температуре 1000-1100°С с выдержкой при конечной температуре в течение 2,5 часов. После обжига поверхность изделий в зависимости от состава шихты имеет оливковый, темно-зеленый и темно-синий цвет с белыми кристаллическими включениями.
Примеры составов глазурей, приготовленных по вышеуказанной технологии, приведены в таблице 1. Свойства глазурей приведены в таблице 2.
Из приведенных в таблицах примеров видно, что предлагаемая глазурь имеет по сравнению с прототипом повышенные термостойкость (700-715°С) и растекаемостъ (300-330 мм), а также улучшенную декоративность за счет расширения цветовой гаммы от оливкового до темно-зеленого и темно-синего цветов с белыми кристаллическими включениями.
| Таблица 1 | ||||
| Компоненты | Примеры | Прототип | ||
| 1 | 2 | 3 | ||
| SiO2 | 50,50 | 45,24 | 47,82 | 51,41-54,06 |
| Al2O3 | 8,58 | 9,4 | 7,66 | 8,56-12,58 |
| В2O3 | 15,83 | 14,20 | 14,70 | 14,77-16,22 |
| СаО | 10,71 | 12,41 | 11,71 | 6,03-16,65 |
| MgO | 0,22 | 0,25 | 0,44 | 0,06-0,10 |
| Na2O | 3,81 | 2,62 | 2,77 | 3,43-8,37 |
| K2O | 2,06 | 1,95 | 1,84 | 2,08-2,96 |
| Fe2O3 | 1,94 | 4,06 | 2,4 | 0,83-1,50 |
| TiO2 | 1,84 | 0,86 | 0,36 | 0,20-0,41 |
| FeO | 0,41 | 3,75 | 2,47 | 0,23-0,33 |
| Р2O5 | 0,03 | 0,01 | 0,03 | 0,23-0,47 |
| V2O5 | 0,03 | 0,03 | 0,04 | 0,21-0,45 |
| СоО | 1,97 | 2,59 | 3,75 | - |
| Mn2O3 | 1,97 | 2,59 | 3,75 | - |
| MnO | 0,1 | 0,04 | 0,26 | - |
| Таблица 2 | ||||
| Показатели | Примеры | Прототип | ||
| 1 | 2 | 3 | ||
| Температура варки фритты, °С | 1250-1280 | 1250-1280 | 1250-1280 | 1240-1300 |
| Температура обжига, °С | 1000-1100 | 1000-1100 | 1000-1100 | 950-1100 |
| Термостойкость, °С | 700 | 710 | 715 | 520-690 |
| КТЛР×10-7 град-1 | 64,03 | 65,24 | 65,27 | 60,43-74,70 |
| Химическая стойкость, %: | ||||
| - концентр. H2SO4 | 99,60 | 99,80 | 99,50 | 99,40-99,70 |
| - уксусная кислота 6%-ная | 99,62 | 99,90 | 99,85 | 99,50-99,96 |
| - Н2O | 99,88 | 99,94 | 99,96 | 99,94-99,99 |
| Блеск, % | 100 | 100 | 97 | 94-100 |
| Растекаемость, мм | 300 | 310 | 330 | 245-295 |
| Цвет глазурного покрытия | оливковый | темно-зеленый | темно-синий | белый |
Глазурь, включающая SiO2, Al2O3, B2O3, CaO, MgO, Na2O, K2O, Fe2O3, TiO2, FeO, P2O5 и V2O5, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит СоО, Mn2O3 и MnO при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| SiO2 | 45,24-50,50 |
| Al2O3 | 7,66-9,40 |
| B2O3 | 14,20-15,83 |
| CaO | 10,71-12,41 |
| MgO | 0,22-0,44 |
| Na2O | 2,62-3,81 |
| K2O | 1,84-2,06 |
| Fe2O3 | 1,94-4,06 |
| TiO2 | 0,36-1,84 |
| FeO | 0,41-3,75 |
| P2O5 | 0,01-0,03 |
| V2O5 | 0,03-0,04 |
| СоО | 1,97-3,75 |
| Mn2O3 | 1,97-3,75 |
| MnO | 0,04-0,26 |
