陶瓷工艺学1章-3

第四节 熔剂性原料,定义与分类 长石类熔剂 对长石质量要求 长石的作用 其它熔剂性原料 习题,1.4 要 目,第四节 熔剂性原料,定义：小于1400C烧成温度范围内，某一原料本身产生熔体，或与其它原料共熔形成熔体，由于熔体的产生使产品在低温下烧成,具有这一特性的原料叫熔剂性原料。 分类： 自熔性熔剂：在烧成温度下，原料本身自动产生熔体，形成液相。如：长石。 共熔性熔剂：在烧成温度下，不能形成液相，而与其它原料共熔形成熔体。如：骨灰（骨灰熔点：1700 C ，但骨灰+ 石英：1240 C ）,1.4.1 定义与分类,第四节 熔剂性原料,种类：长石是地壳中分布极广的造岩矿物，约占地壳总重量的50%，广泛分布于岩浆岩、变质岩和沉积岩中。从化学组成来看，它是碱金属或碱土金属的铝硅酸盐，主要是含钾、钠、钙和少量钡的铝硅酸盐。自然界中长石的种类很多，归纳起来都是由钾长石、钠长石、钙长石和钡长石四种简单的长石组合而成。 产地：湖南平江，陕西洛南，福建将乐、建宁、仙游。,1.4.2长石类熔剂,第四节 熔剂性原料,种类：长石(feldspar)为架状硅酸盐结构，据结构特点分为： 钾长石：K2OAl2O36SiO2 钠长石：Na2OAl2O36SiO2 钙长石：CaOAl2O32SiO2 钡长石：BaOAl2O32SiO2 产状：自然界中，纯的长石较少，共生矿物有：石英，云母，霞石，角闪石。其中云母，角闪石为有害杂质。含石英，霞石的可考虑做原料使用。,1.4.2长石类熔剂,第四节 熔剂性原料,钾长石 KAS6 ：1150±20分解为白榴子石，全部熔融，范围 宽，高温粘度大。 钠长石NaAS6 ：1120 开始熔融，液相稳定，粘度低，易变形； 钙长石CaAS2：熔点高达1550 ，熔融范围宽，熔体不透明， 度小，机械强度大。 钡长石 BaAS2：熔点高达1715 ，熔融范围不宽，可人工合成，电学性能好 。 混熔特性：几种基本类型的长石，由于其结构关系，彼此可混合形成共熔体。,1.4.2长石类熔剂,第四节 熔剂性原料,我国长石资源丰富，分布很广，其化学组成和矿物组成也有很大差别，下表列出了我国几种优质长石的化学组成： 名 称 SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O 烧失 海城长石 65.52 18.59 0.40 / 0.58 / 11.80 2.49 0.21 平江长石 63.41 19.18 0.17 / / 0.76 13.97 2.36 0.46 忻县长石 65.66 18.38 0.17 / / / 13.37 2.64 0.33 闻喜长石 64.62 19.98 0.17 0.26 0.62 0.32 8.72 4.51 0.35,1.4.2长石类熔剂,第四节 熔剂性原料,钾长石+钠长石： 钾长石和钠长石常以固熔体存在 钾长石和 钠长石高温互溶，低温分离；据含量不同，晶体折射不同；钾钠长石的固熔体，钠长石含量少时形成晶斑；含量多时，形成条纹 。 实际生产中，常用的为钾钠长石。所谓的钾长石指以钾长石为主的的钾钠长石。所谓的钠长石指以钠长石为主的钾钠长石。 钾钠长石的命名方法： 钠长石含量 50% 透长石 钠长石含量 30% 正长石 钠长石含量 20% 微斜长石,1.4.2长石类熔剂,第四节 熔剂性原料,钠长石 + 钙长石： 钠长石和钙长石高温下任意比互溶，低温下也不分离。 钠长石和钙长石命名方法： 钠长石 90% 钠长石 钙长石 90% 钙长石 其余称斜长石。,1.4.2长石类熔剂,第四节 熔剂性原料,钾长石 + 钙长石： 钾长石和钙长石的固溶性差，小于10%，在任何温度下几乎不互溶。 在实际应用时，钾长石中可引入少量钙长石，可降低钾长石的熔融温度（1150C 1050 C ），所以调整配方时，钾长石中加入少量钙长石，利于降低烧成温度，尤其对于釉，利于釉的熔化和铺展。,1.4.2长石类熔剂,第四节 熔剂性原料,钾钠长石（含钾长石较多的） 外观：颜色为肉红色，粉红，个别的为白，灰，浅黄。 密度： 2.56 2.59 硬度： 6 6.5 断口呈玻璃光泽，解理清楚。 钠钙长石 外观：颜色一般为白色，灰白色。 其它物理性质与钾钠长石相似。,1.4.2长石类熔剂物理性质,第四节 熔剂性原料,长石在坯料和釉料中做为主要成分，起熔剂的作用。 为使坯体既易烧结，又不变形，则希望长石有较低的熔化温度，较宽的熔化温度范围。 为使釉料在坯料烧结温度下成熟，要求釉料具有较高的始熔温度，较宽的熔融温度范围。 这就要求在烧成过程中，长石既具有良好的熔剂作用（即较高的溶解其它物质的能力），又使熔融液相具有较高粘度（坯体不易变形坍塌；釉料不易流釉）。,1.4.2长石类熔剂熔融特性,第四节 熔剂性原料,熔化温度范围：作为纯的钾钠钙长石有固定的熔点，但实际上常是几种长石的互溶物，加之一些杂质在内，使之无固定熔点，只有一个熔化温度范围： 钾长石 1130C 1450C T=320 C 钠长石 1120C 1250C T= 130C 钙长石 1250C 1550C T=300 C 从以上可以看出：钾长石的始熔温度不是太高，且其熔融温度范围宽，这与钾长石熔融反应有关。,1.4.2长石类熔剂熔融特性,第四节 熔剂性原料,一般要求高温粘度大，高温粘度系数小。 但对于快速烧成的，则高温粘度不应太大，高温粘度系数不宜太小。所以常用钠长石达到低温快烧的目的 。 组成的要求（国标）：%。 一级长石可做高级细瓷的坯釉。二级长石可做普通白瓷，不 可做釉。,1.4.3对长石质量要求,第四节 熔剂性原料,一级长石可做高级细瓷的坯釉。二级长石可做普通白瓷，不可做釉。 陶瓷生产中使用的长石要求其熔化温度低于1230，Al2O3含量为15-20%，K2O +Na2O 13%，（其中Na2O16%，K2O +Na2O 12%，Fe2O30.3%。,1.4.3对长石质量要求,第四节 熔剂性原料,在高温下熔融，形成粘稠的玻璃体，是坯料中碱金属氧化物的主要来源，能降低陶瓷坯体组分的熔化温度，利于成瓷和降低烧成温度。 熔融后的长石熔体能溶解部分高岭土分解产物和石英颗粒；液相中Al2O3和SiO2互相作用，促进莫来石的形成和长大，提高瓷体的机械强度和化学稳定性。 长石熔体能填充坯体孔隙，减少气孔率，增大致密度，提高坯体机械强度，改善透光性能及电学性能。 作为瘠性原料，提高坯体渗水性，提高干燥速度，减少坯体的干燥收缩和变形。 在釉料中做熔剂，形成玻璃相。,1.4.4 长石的作用,第四节 熔剂性原料,长石的代用品： 伟晶花岗岩 钠霞石：Na2OAl2O32SiO2 霞石正长岩 钾霞石：K2OAl2O32SiO2 酸性玻璃熔岩 锂霞石：LiOAl2O32SiO2,1.4.4 其它熔剂原料,第四节 熔剂性原料,伟晶花岗岩 矿物成分：石英，长石及少量的杂质。其中石英的成分波动大。由石英和杂质的含量决定能否使用。 一般要求：Fe2O3在0.5%以下，碱成分不小于8% ，CaO不大于2% ，K2O/Na2O质量比不小于2；石英：25%30%，长石：60%70%。,1.4.4 其它熔剂原料,第四节 熔剂性原料,霞石正长岩 矿物成分：长石，霞石(Na,K)AlSiO4，杂质。 特点： 1060 C开始熔化，随碱含量的不同在1150 1200 C范围内波动；K2O为主要成分，高温粘度系数小。 Al2O3的含量比正长石高（一般在23%左右），几乎不含游离石英，且高温下能溶解石英，所以，熔融后高温粘度大；含铁多，需精选。 结论：适于快烧，且烧成温度范围宽，霞石正长岩代替长石，可使坯体生产烧成时不易沉塌变形，热稳定性好，机械强度高。,1.4.4 其它熔剂原料,第四节 熔剂性原料,酸性玻璃熔岩 矿物成分：属火成玻璃质岩石，主要由玻璃质组成，含SiO2、碱金属氧化物较多。一般为6575%，RO为89%。含Fe、Ti等着色氧化物较少。 主要为：珍珠岩，松脂岩，黑曜岩，浮岩。,1.4.4 其它熔剂原料,第四节 熔剂性原料,滑石：Mg硅酸盐类 化学式：硅酸镁矿物，3MgO·4SiO2·H2O 理论组成： MgO 31.88%，SiO2 63.37%，H2O 4.74% 结 构：单斜晶系，晶体为六方或菱形板状，层间仅以微弱的键力吸引，联系很不牢固，层间极易裂成薄片。常见的有两种形态：粗鳞片状与细鳞片致密块状集合体（块滑石）。,1.4.4 其它熔剂原料,第四节 熔剂性原料,滑石：Mg硅酸盐类 外观：纯滑石为白色，含杂质为淡绿， 浅黄，浅灰，粉红，淡褐。脂肪光泽， 有滑腻感。 莫氏硬度为，密度2.72.8。 加热时于600 C左右开始脱水，880970 C范围内完全排除，滑石分解为偏硅酸镁和二氧化硅： 3MgO·4SiO2·H2O3（MgO·SiO2）+SiO2+H2O 片状结构不易粉碎，成型时定向排列易开裂，预烧破坏其片状结构：,1.4.4 其它熔剂原料,600-850,970-1000,滑石 脱水 层状结构 链状（原顽辉石）,第四节 熔剂性原料,滑石 作用 熔剂：降低烧成温度，在较低温度下形成液相，促进莫来石的生长，同时扩大烧成温度范围。 提高坯体白度，透明度，机械强度，和热稳定性。 提高釉的弹性，热稳定性，加宽釉的熔融温度范围。 应用：日用瓷，釉面砖，电瓷（滑石瓷），堇青石质陶瓷，或堇青石质窑具。 产地：辽宁海城，山东栖霞，广西陆川，江西广丰等。,1.4.4 其它熔剂原料,第四节 熔剂性原料,硅灰石-透辉石-透闪石 化学式： 硅灰石- CaOSiO2 透辉石- CaO·MgO·2SiO2 透闪石- Ca2Mg5SI4O112OH2,1.4.4 其它熔剂原料,第四节 熔剂性原料,硅灰石 理论组成： CaO48.25%、SiO2 51.75% 结 构：三斜晶系。单晶体板状，片状，集合体为片状，纤维状，块状，柱状。 应 用：日用瓷，釉面砖，电瓷（滑石瓷），堇青石质陶瓷，或堇青石质窑具。,1.4.4 其它熔剂原料,第四节 熔剂性原料,硅灰石在坯体中作用低温快烧 本身不含挥发分，也不热分解，干燥烧成收缩小，热膨胀系数小，可快速烧成。 降低烧成温度，节省能耗，高温下可与粘土生成钙长石及方石英（约900-1000）。 改善生坯质量，提高产品性能：晶体针状，长柱状，纤维状，成型后晶体呈网状交织，水分可快速干燥，提高生坯强度，反应生成钙长石起增强加固作用，膨胀系数小，提高抗热震性。 烧成范围窄：易生成钙质玻璃，其粘度随温度升高迅速降低，易使产品变形；可加入Al2O3，SiO2，ZrO2等提高液相粘度，从而扩大烧成范围。 坯体白度降低：硅灰石链状结构能固溶Fe,Mn等离子，但高温相变时，结构发生了相变，由链状变为环状，原来固溶的离子就溶出形成着色氧化物，造成白度降低。,1.4.4 其它熔剂原料,第四节 熔剂性原料,透辉石 理论组成： CaO 25.9%、MgO 18.6%、SiO2 55.5% 性 质：熔点1391 C ，密度3.3，硬度56，玻璃光泽，呈灰、黄、浅绿到深绿等色。 应 用：建筑卫生陶瓷。,1.4.4 其它熔剂原料,第四节 熔剂性原料,透辉石在坯体中作用低温快烧 降低烧成温度：降温幅度150200 。 快速烧成：针状、柱状等晶型提供坯体水分快速逸通路,，可快速干燥；不含有机物、结晶水、吸附水等，无明显吸热、放热效应，不发生快速相