陶瓷工艺期末复习.ppt

陶瓷工艺期末复习要点•综合上述两方面的要求，可以把所需要的陶瓷原料主要归纳为三大类：• 1）具有可塑性的粘土类原料；• 2）具有非可塑性的石英类原料；• 3）熔剂原料•一、粘土的成因与分类•（一）粘土的成因•粘土是由富含长石等铝硅酸盐矿物的岩石经过风化作用或热液蚀变作用而形成的这类经风化或蚀变作用而生成粘土的岩石统称为粘土的母岩•风化作用类型有：1）机械的（物理的）；2）化学的；3）生物的粘土的分类•、按成因分类•1）原生粘土：又称一次粘土，残留粘土，是母岩风化崩解在原地残留下来的粘土特点：颗粒较粗，可塑性较差，耐火度高•2）次生粘土：又称二次粘土，沉积粘土，是由风化形成的粘土，经雨水河流的冲刷及有时外加风力的作用，迁移至盆地或其他地势较低处沉积下来，而形成粘土层特点：颗粒较细，可塑性较好，耐火度差 •2、按可塑性分类•1）高可塑性粘土：软质粘土其分散度大，多呈疏松状如粘性土、膨润土、木节土等•2）低可塑性粘土：硬质粘土其分散度小，多呈致密块状如叶蜡石、焦宝石、瓷石等•3、按耐火度分类•1）耐火粘土：一般耐火粘土的耐火度在1580℃ 以上，较纯，含杂质较少•2）难熔粘土：其耐火度在1350~1580℃ ，含易熔杂质在10~15%。

•3）易熔粘土：其耐火度在1380℃ 以下，含有大量的杂质•4、按化学组成分类•1）富铝粘土 ；2）贫铝粘土（三）粘土的主要矿物类型•粘土矿物主要为高岭石类（包括高岭石、多水高岭石等）、蒙脱石类（包括蒙脱石、叶蜡石等）和伊利石类（也称水云母）等等•高岭石的化学式：Al2O3•2SiO2•2H2O问题：应从哪些方面来描述粘土的组成？•1）矿物组成；•（2）化学组成；•（3）颗粒组成（一）可塑性•1、概念：可塑性是指粘土与适量的水结合后所形成的泥团，在外力作用下产生变形但不开裂当外力去掉后仍保持其形状不变的能力• 该定义包括两个含义：• 一是施加的外力必须大于泥团的屈服值，当外力去掉后泥团内部的引力和斥力达到新的平衡以保持其形变；• 二是在产生形变量不出现开裂（二）结合性•1、概念：指粘土能粘结一定细度的瘠性物料，形成可塑泥团并有一定干燥强度的性能•4、提高坯料可塑性的措施• 1）将坯料原矿进行淘洗，除去所夹杂的非可塑性物料，或进行长期风化• 2）将浸润了的粘土或坯料长期陈腐• 3）将泥料进行真空处理，并多次练泥。

• 4）掺用少量的强可塑性粘土• 5）添加糊精、胶体SiO2 、羧甲基纤维素等胶体物质•5、降低坯料可塑性的措施• 1）加入非可塑性粘土，如石英、瘠性粘土、熟瓷粉等• 2）将部分粘土预先煅烧•（五）干燥收缩和烧成收缩•1、概念：粘土泥料干燥时，因包围在粘土颗粒间的水分蒸发，颗粒相互靠拢引起体积收缩，称为干燥收缩•粘土泥料在煅烧时，由于发生一系列的物理化学变化（如脱水作用、分解作用、莫来石的生成、易熔杂质的熔化，以及这些熔化物充满质点间空隙等等），引起粘土再度收缩，称为烧成收缩•这两种收缩构成粘土泥料的总收缩• 粘土在煅烧过程中，温度超过900℃以上时，低熔物开始出现，低熔物液相填充在未熔颗粒之间的空隙中，并由其表面张力的作用，将未熔颗粒进一步靠近，使体积急剧收缩，气孔率下降，密度提高这种体积开始剧烈变化的温度称为开始烧结温度（T1）•随着温度的继续升高，粘土的气孔率不断降低，收缩不断增大，当其密度达到最大状态时（一般以吸水率等于或小于5%为标志），称为完全烧结，相应于此时的温度叫烧结温度（T2）耐火度•概念：耐火度是指材料在高温作用下达到特定软化程度时的温度它反映了材料抵抗高温作用的性能粘土的耐火度主要取决于其化学组成• Al2O3含量高其耐火度就高，碱类氧化物能降低粘土的耐火度。

通常可根据粘土原料中的Al2O3/SiO2比值来判断耐火度，比值愈大，耐火度愈高，烧结范围愈宽•耐火度的测定——三角锥法粘土加热过程的三个化学方程式•粘土脱水后均变为脱水产物，高岭石类粘土脱水后生成偏高岭石，反应式如下：• Al2O3•2SiO2•2H2O = Al2O3•2SiO2+2H2O （1）• (偏高岭石)•（二）脱水后产物继续转化阶段• 温度继续升高，粘土脱水后的产物可继续转化，偏高岭石由925 ℃开始转化为由（ AlO6）和（SiO4 ）构成的尖晶石型新的结构物，其反应式如下：•2[Al2O3•2SiO2] = 2Al2O3•3SiO2+SiO2 （2）• （Al-Si尖晶石）•3(2Al2O3•3SiO2) = 2(3Al2O3•2SiO2) + 5SiO2 （3）• Al-Si尖晶石 莫来石 方石英粘土在陶瓷生产中的作用•（1）粘土的可塑性是陶瓷坯泥赖以成形的基础。

•（2）粘土使注浆泥料与釉料具有悬浮性与稳定性•（3）粘土一般呈细分散颗粒，同时具有结合性•（4）粘土是陶瓷坯体烧结时的主体•（5）粘土是形成陶器主体结构和瓷器中莫来石晶体的主要来源石英在陶瓷生产中的作用•石英是作为瘠性原料加入到陶瓷坯料中的，它在陶瓷生产中的作用不仅表现在坯体成形，而且在烧成时都有重要的影响• ①在烧成前是瘠性原料，可对泥料的可塑性起调节作用，能降低坯体的干燥收缩，缩短干燥时间并防止坯体变形•、②在烧成时，石英的加热膨胀可部分地抵消坯体收缩的影响，当玻璃质大量出现时，在高温下石英能部分熔解于液相中，增加熔体的粘度，而未熔解的石英颗粒，则构成坯体的骨架，可防止坯体发生软化变形等缺陷• ③在瓷器中，合理的石英颗粒能提高瓷器坯体的强度同时，石英也能使瓷坯的透光度和白度得到改善• ④在釉料中，二氧化硅是生成玻璃质的主要组分，增加釉料中石英含量能提高釉的熔融温度与粘度，并减少釉的热膨胀系数同时它是赋予釉以高的力学强度、硬度、耐磨性和耐化学侵蚀性的主要因素长石在陶瓷生产中的作用• 长石在陶瓷原料中是作为熔剂使用的，因此它在陶瓷生产中的作用主要表现为它的熔融和熔化其它物质的性质。

• ①长石在高温下熔融，形成粘稠的玻璃熔体，能降低陶瓷坯体组分的熔化温度，有利于成瓷和降低烧成温度• ②熔融后的长石熔体能熔解部分高岭土分解产物和石英颗粒液相中的Al2O3和SiO2相互作用，促进莫来石晶体的形成和长大，赋予了坯体的力学强度和化学稳定性• ③长石熔体能填充于各结晶颗粒之间，有助于坯体致密和减少空隙冷却后的长石熔体，构成了瓷的玻璃基质，增加了透明度，且有助于坯体的力学强度等性能的提高• ④在釉料中，长石是主要熔剂• ⑤长石作为瘠性原料，在生坯中还可以缩短坯体干燥时间，减少坯体的干燥收缩和变形等•自然界中的二氧化硅结晶矿物可以统称为石英其中最纯的石英晶体称为水晶• 二氧化硅在常压下有七种结晶态和一个玻璃态它们是α-石英、β-石英；α-鳞石英、β-鳞石英、γ-鳞石英；α-方石英、β-方石英 • 石英具有很强耐酸侵蚀能力（氢氟酸除外）•石英在自然界中大部分为β-石英的形态稳定存在，只有很少部分以鳞石英或方石英的介稳状态存在石英晶型转化的特点•高温型的缓慢转化（横向转化）：转化由表面开始逐步向内部进行，转化后发生结构变化，因此转化进程缓慢，体积变化大，并需要较高的温度和较长的时间，转化不可逆。

•2）低温型的快速转化（纵向转化）：转化迅速，达到转化温度后，晶体表里瞬间同时发生转化，转化后结构不发生特殊变化，体积变化不大，转化可逆•钠长石 Na2O•Al2O3•6SiO2 •钾长石 K2O•Al2O3•6SiO2 钙长石 CaO•Al2O3•2SiO2 钡长石 BaO•Al2O3•2SiO2•我国的长石质瓷的烧成温度一般为1250~1350℃ •瓷的相组成范围为：玻璃相50%~60%，莫来石晶相10%~20%，残余石英8%~12%，半安定方石英6%~10%•长石类：化学成分SiO2 65%~75%，•Al2O319%~25%，•一、坯料组成的表示方法• 1、实验式表示法• 2、化学组成表示法• 3、示性矿物组成表示法• 4、配料量表示法釉的作用•①使坯体对液体和气体具有不透过性，提高了其化学稳定性•②覆盖于坯体表面，给瓷器以美感•③防止沾污坯体•④使产品具有特定的物理和化学性能如抗菌性能、生物活性等•⑤改善陶瓷制品的性能釉的化学性质•釉的化学组成应与坯体的化学组成既要接近，但又要保持适当的差别•釉在坯体表面熔融过程中，会发生一系列物理和化学变化。

其中包括：• ①釉本身的物化反应•②釉与坯接触处的物化反应•影响釉粘度的最重要因素：釉的组成和烧成温度•、按釉料制备方法分类：生料釉、熔块釉、挥发釉釉料配方的配制原则•①根据坯料烧结性能来调节釉的熔融性质（包括熔融温度、熔融温度范围和釉面性能等三个方面指标）•②使釉与坯体膨胀系数相适应•③坯釉化学组成相适应•④釉的弹性模量与坯的弹性模量要匹配•⑤合理地选用原料釉层内的气泡•1、由于坯釉本身反应产生的气泡•2、由于碳素形成气泡•3、由工艺因素影响而形成的气泡坯料的品质要求•①配方准确•②组分均匀•③细度合理•④气孔少注浆坯料的品质要求B•①泥浆流动性要好，含水量要少②悬浮性好③触变性适当④滤过性好⑤注件的干燥收缩要小⑥具有足够的排湿性能⑦注浆成形坯体，应具有足够的强度•⑧泥浆中气泡愈少愈好•⑨泥浆的空浆性能要好常用的粉碎机械有•颚式破碎机•轮碾机•球磨机影响球磨效率的因素如下•1、球磨转速•研磨介质•陶瓷厂常用的筛分机有下列几种：•（一）摇动筛;（二）回转筛;（三）振动筛.•泥浆脱水常用的有两种方法：压滤脱水和喷雾干燥脱水•经脱水后的泥饼或经粗练后泥料在一定的温度和湿度的环境中放置一段时间，这个过程称为陈腐•真空练泥可以排除饼中的残留空气，提高泥料的致密度和可塑性，并使泥料组织均匀，改善成形性能，提高干燥强度和成瓷后的力学强度•影响坯釉适应性因素是复杂的，主要有四方面：坯釉二者膨胀系数差、坯釉中间层、坯釉的弹性和抗张强度以及釉层厚度。

•对已制备好的坯料，通过一定的方法或手段，迫使坯料发生形变，制成具有一定形状大小坯体的工艺过程称为成型，其中所应用的方法或手段叫做成型方法•目前根据坯料含水量进行分类最为常见，其主要分类为：• ①注浆成型法，坯料含水量30~40%• ②可塑成型法，坯料含水量18~26%• ③干压成型法，坯料含水量6~8%• ④等静压成型法，坯料含水量1.5~3%可塑成型•1、滚压成型• 2、旋压成型• 3、车坯成型• 4、挤压成型• 5、塑压成型• 6、其它可塑成型方法：雕塑、印坯、拉坯注浆成型三个阶段•从泥浆注入石膏模吸入开始到形成薄泥层；•泥层逐渐增厚，直到形成注件；•从雏坯形成后到脱模为收缩脱模阶段干燥的主要目的在于 提高生坯强度，便于后续工艺的进行；•提高釉浆的吸附能力；•使坯体具有较小的入窑水分，提高烧成速度，减少能耗；• →提高产品的质量 干燥过程的四个阶段 •加热阶段•等速干燥阶段•降速干燥阶段•平衡状态干燥方法•蒸气干燥•隧道干燥•链式干燥釉浆施釉法•浸釉•浇釉•荡釉•涂刷釉•喷釉•甩釉坯、釉在烧成过程中的物理化学变化•（一）低温预热阶段（常温至300℃左右）•1）质量减轻•2）气孔率增加•3）体积收缩•二）氧化分解阶段（300～950℃）•1. 碳素和有机物的氧化•2. 硫化铁的氧化•3. 碳酸盐、硫酸盐的分解•4. 结晶水的排出•5. 晶型转变•（三）高温玻化成瓷阶段• （从950℃到最高烧成温度）•（四）冷却阶段（从烧成温度降至常温）快速烧成的意义•节约能源（燃料•充分利用原料资源•提高窑炉与窑具的使用寿命•缩短生产周期，提高生产效率•陶瓷烧成设备——窑炉• 窑炉是保证陶瓷制品质量和性能的关键设备。

• 陶瓷窑炉一般分为连续窑和间歇窑陶瓷的缺陷分析•斑点•变形•落脏•裂纹。