骨質(zhì)瓷注漿泥料必須具備以下特點(diǎn):適當(dāng)?shù)臐B透性、粘度及觸變性;較好的流動(dòng)性;較小的干燥及燒成收縮率;較高的坯體強(qiáng)度。上述條件決定骨質(zhì)瓷注漿泥料必須含有高強(qiáng)度、高細(xì)度的粘土原料,收縮率較小的瘠性原料及調(diào)整粘度、滲透性的輔助原料。在實(shí)際生產(chǎn)中,骨質(zhì)瓷注漿泥料的配方一般由動(dòng)物(牛骨)骨粉、高嶺土、長石、石英等及其它粘土組成。長石、石英作為瘠性原料起調(diào)整粘度、滲透性及收縮性的作用;骨粉則起塑性料和瘠性料的雙重作用(骨頭粉碎到很細(xì)的狀態(tài)具有一定的塑性,同時(shí)又因其具有較小的收縮率而起瘠性料的作用);引入高嶺土是為了引入Al2O3并兼起瘠性料的作用;強(qiáng)塑性粘土的引入則主要是為了調(diào)整粘度、滲透性、坯體強(qiáng)度等。
骨質(zhì)瓷注漿泥料原料的選擇
選擇骨質(zhì)瓷注漿泥料所用的原料時(shí),要考慮原料的純度,應(yīng)選用白度高、雜質(zhì)少的原料,以減少原料成分的波動(dòng);應(yīng)盡量選用精選料、淘洗料,少用或不用原礦物料。例如在選擇高嶺土?xí)r應(yīng)選擇大同土、淘洗龍巖土等,而不要選擇龍巖土原礦,因?yàn)槠涑煞植▌?dòng)較大,不利于生產(chǎn)控制;骨頭一般以經(jīng)骨膠廠脫膠、脫脂并燒過的骨頭為宜;選用木節(jié)類粘土,因其具有較高的細(xì)度、較好的流動(dòng)性和較高的干燥強(qiáng)度,但其Fe2O3、TiO2含量較高,且燒結(jié)后白度低,一般不可多用。
骨質(zhì)瓷注漿泥料原料用量的選擇
骨粉是主要成分,是形成磷酸三鈣主晶相的惟一來源。骨粉經(jīng)過磨細(xì)并洗滌,其PH值須控制在9以下,且不能發(fā)生較大波動(dòng),這是一個(gè)重要參數(shù),因骨粉的PH值直接影響泥漿的流動(dòng)性、觸變性。多年來,在骨粉的用量方面眾說紛紜,沒有一個(gè)公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn),各國各地有各自不同的控制范圍,數(shù)據(jù)可以肯定骨粉是主要成分。
通過樣品1~13的配方與呈色關(guān)系的實(shí)驗(yàn),結(jié)果見表2。由表2可以得出以下結(jié)論:
1)骨粉的用量會(huì)影響瓷質(zhì)的透光度、色調(diào)及燒結(jié)溫度。
2)骨粉的用量與瓷胎的透光性呈正比例關(guān)系。這是因?yàn)楣欠塾昧窟^多時(shí),瓷胎內(nèi)可形成較多的ρ-Ca3(PO4)2晶體,而該晶體的折射率與玻璃相的折射率又相近,因而可提高透光性。
3)助熔和骨架作用的轉(zhuǎn)換。當(dāng)骨粉含量低于20%時(shí),骨粉在硅酸鹽的燒結(jié)過程中起強(qiáng)助熔劑作用;當(dāng)骨粉含量高于40%時(shí),骨粉起骨架作用;含量在20%~40%時(shí)則助熔作用和骨架作用兼而有之,且隨著骨粉含量的減少助熔作用明顯加大,之后燒結(jié)溫度出現(xiàn)一個(gè)最低值,此時(shí)如再減少骨粉含量,則助熔作用減弱,直至消失。
4)骨粉用量的變化與瓷胎顏色的變化,情況較為復(fù)雜,與組成中其它成分的含量有很大的關(guān)系。在骨灰-粘土二元系統(tǒng)中,瓷胎呈色與骨粉用量有很強(qiáng)的規(guī)律性,但在骨粉-石英-長石-粘土等多元系統(tǒng)中則無明顯的規(guī)律性。
通過生產(chǎn)實(shí)踐發(fā)現(xiàn),當(dāng)粘土總量與骨粉量比值在0.8以上時(shí),瓷胎色調(diào)向泛藍(lán)色及黃色方向發(fā)展。綜合考慮:在生產(chǎn)中一般骨粉用量以控制在40%~50%為宜;高嶺土的引入量控制在25%~34%,粘土為10%左右;長石作為熔劑原料是玻化成瓷的基礎(chǔ)組分,石英原料在成瓷反應(yīng)中部分熔入液相,剩余的則以晶態(tài)殘留并與其它晶相構(gòu)成骨架結(jié)構(gòu),對(duì)長石、石英用量無特殊要求。實(shí)踐證明,石英在骨質(zhì)瓷高溫熔體中不僅熔解度顯著增大,而且有較明顯的低共熔作用,一般以8%~14%為宜,只要用量能滿足燒成溫度及物化指標(biāo)的要求即可。有時(shí)可引入少量膨潤土,但引入量一般不超過2%,否則難以解凝。
以上各原料配比不僅決定著瓷體的晶相組成及瓷體結(jié)構(gòu),而且對(duì)制品的各項(xiàng)性能指標(biāo)產(chǎn)生重要影響。僅就熱穩(wěn)定性而言,石英、長石和高嶺土的引入量至關(guān)重要。
骨質(zhì)瓷注漿泥料所用電解質(zhì)的選擇
在骨質(zhì)瓷注漿泥料中由于引入高堿性骨粉,使其成為一個(gè)獨(dú)特的泥漿系統(tǒng)。與普通長石質(zhì)泥漿相比,它的Ca2+含量更高,要完全置換這些Ca2+需用電解質(zhì)的量也更大。常用的解凝劑有碳酸鈉、腐殖酸鈉、水玻璃、偏磷酸鈉等。
因?yàn)橛锰妓徕c稀釋骨質(zhì)瓷注漿泥料不徹底,且對(duì)模型有明顯的侵蝕作用,故應(yīng)盡量少用或不能單獨(dú)使用。腐殖酸鈉作為一種有機(jī)電解質(zhì),對(duì)骨質(zhì)瓷注漿泥料也有較強(qiáng)的稀釋作用且用量范圍較寬,用它能夠改變坯體的脫模性,提高坯體的干燥強(qiáng)度。水玻璃對(duì)骨質(zhì)瓷注漿泥料的絕大多數(shù)成分均有較好的稀釋作用,對(duì)骨粉也有較強(qiáng)的稀釋作用,因此水玻璃成為目前常用的稀釋劑之一。但是,在使用經(jīng)水玻璃稀釋的泥料時(shí),應(yīng)注意避免出現(xiàn)坯體保水性差的問題,坯體內(nèi)外水分差小,坯體易出現(xiàn)變硬變脆,對(duì)割口操作不便,坯體脫模性能差等現(xiàn)象,故不宜單獨(dú)使用,一般選擇模數(shù)為2~3的水玻璃。偏磷酸鈉與水玻璃性能相近,只是稀釋作用更強(qiáng)。
上述解凝劑各有其特點(diǎn),因此須2種或3種以上配合使用才能達(dá)到比較理想的泥漿稀釋效果。在實(shí)際生產(chǎn)中,較多采用的配合是:碳酸鈉+腐殖酸鈉+水玻璃;水玻璃+腐殖酸鈉;偏磷酸鈉+腐殖酸鈉等。具體用量與用法應(yīng)結(jié)合具體配方而定。
在生產(chǎn)實(shí)踐中,具體配方經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)及大生產(chǎn)確認(rèn)(質(zhì)量%)為:骨粉為40~55;高嶺土為25~34;粘土為10左右;長石、石英用量為8~14;其他為電解質(zhì)等添加劑的綜合含量。