陶瓷工艺学第3章
陶瓷工艺学 整理
对应 0.005mol 钙长石,并随 0.005mol 钙长石带入 0.005mol Al2O3 和 2 ×
0.005=0.010mol SiO2 ,将以上结果填入第 5 行并算出剩余量列入第 6 行。然后依次扣除高
岭土、赤铁矿,剩余 0.381mol 石英,就直接按石英计算。
(3) 计算各矿物的质量克数及质量百分数(见表 3-3-2 )
CaO : 0.28/56.08=0.005
Al2O3 : 29.70/101.94=0.291
KNaO: (0.48+0.05)/94.19=0.006
Fe2O3 : 0.16/159.68=0.001
H2O 10.08/18=0.56
(2) 首先列出各氧化物及其摩尔数,由于物中含有氧化钾,可认为是钾长石引入的。
料中石英含量能提高釉的熔融温度和粘度,降低釉的热膨胀系数,提高釉的耐磨性、 硬度和耐学腐蚀性。
11 、长石类原料分为哪几类?在陶瓷生产中有何意义?
答:长石的种类:
1 、钾长石 K 2 O · Al 2 O 2 · 6SiO 2 ;
2 、钠长石 Na 2 O · Al 2 O 3 · 6SiO 2 ;
(4)各种长石及赤铁矿物均作为熔剂,一并列为长石矿物,得到粘土的矿物组成如下:
粘土质矿物 72.24%
长石质矿物 3.34+1.39+0.16=4.89%
石英质矿物 22.87%
各氧化物摩尔数
氧化物的名称 摩尔数
SiO2 0.987
Al 2 O 3 0.291
Fe 2 O 3 0.001
CaO 0.005
钾长石的理论公式是 K2O · Al2O3 · 6SiO2 即 1mol 钾长石引入 1 molK2O+1molAl2O3
陶瓷工艺学课程教学大纲
陶瓷工艺学课程教学大纲课程名称:陶瓷工艺学课程编号:16118541学时/学分:40/2.5开课学期:6适用专业:材料科学与工程课程类型:专业方向选修课一、课程说明本课程是材料科学与工程专业的一门专业方向选修课,主要面对建筑材料方向。
本课程主要掌握陶瓷原料、坯体的工艺基础、釉层的工艺基础及陶瓷的生产过程。
熟悉陶瓷生产过程中发生的物理—化学变化,掌握工艺因素对陶瓷产品结构与性能的影响和基本的实验技能。
能够从技术与经济的角度分析陶瓷生产中的问题和提出改进生产的方案,为毕业后从事专业工作打下必要的基础。
二、课程对毕业要求的支撑毕业要求1工程知识:具有数学、自然科学、工程基础和材料专业知识,并能够将其应用于解决本专业的复杂工程问题。
指标点1.5:掌握材料制备、生产、应用的基本原理和相关知识,并结合数学、自然科学、工程基础知识,用于解决本专业的复杂工程问题。
毕业要求2问题分析:能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理,识别、表达、并通过文献研究分析材料复杂工程问题,以获得有效结论。
指标点2.2:能够应用物理、化学知识对材料的组成、结构、物相、性能以及相互关系进行识别、表达和分析,并获得有效结论。
毕业要求4研究:掌握材料结构和性能的分析方法、实验设计和材料的制备与加工工艺,具备设计和开展实验的能力,并能对实验结果进行有效分析并得到合理有效的结论。
指标点4.1:掌握材料制备与加工的方法和相关设备,能够根据材料研究的需求选择不同设备、工艺条件、操作过程,并能对结果进行分析,得到合理有效的结论。
三、课程的教学目标1.掌握陶瓷材料的设计、制备和应用等工程问题的基本原理和专业知识。
2.能够理解陶瓷材料的组成、结构、物相、性能以及相互关系。
3.具备分析复杂工程问题、制定解决方案、评价合理性、开展实施及综合分析的能力。
四、四、课程基本内容和学时安排第一章绪论(2学时)知识点:陶瓷材料在国民经济中的地位及国内外发展概况,陶瓷材料生产的一般工艺流程,陶瓷材料的分类方案;重点:陶瓷材料的分类方案;难点:陶瓷材料生产的一般工艺流程,陶瓷材料的分类方案。
陶瓷工艺学复习提纲
陶瓷工艺学复习提纲一、基本内容:每一章各有重点,表现在基本概念、工艺原理上。
二、复习要点0 章基本概念陶瓷:狭义陶瓷的定义(通过“制粉→成型→烧结”工艺路线制备的无机非金属材料)根据气孔率(材料中的气孔体积分数)的大小,狭义陶瓷可以分为陶与瓷。
广义的陶瓷(无机非金属材料) ,通常按照制造制品的主要工艺,广义的陶瓷分为三块:玻璃、水泥、陶瓷(狭义的陶瓷);陶瓷工艺:制粉→成型→烧结粉末冶金:通过“制粉→成型→烧结”路线制备金属材料的技术;水泥:无机水硬性胶凝材料,即与适量的水拌和后形成塑性浆体,既能在水中硬化也能在空气中硬化,并能把砂、石或纤维等材料牢固地胶结在一起的无机粉状物的总称。
;固化原理:水泥中的各种矿物首先溶解于水,与水反应生成的水化产物;水化产物由于浓度超过了其溶解度,沉淀结晶出来;反应物继续溶解,水化产物不断沉淀。
如此溶解-沉淀不断进行,伴随结晶沉淀物的相互交联而凝结硬化玻璃:具有玻璃转变点的无机非晶材料;先进陶瓷:采用高度精选或合成的原料生产的、具有能精确控制化学成分的、采用便于控制的制造技术加工的、便于进行结构设计的、并且具有优异特性的陶瓷。
先进陶瓷按特性和用途分为两大类:结构陶瓷指能作为工程结构材料使用的陶瓷。
它具有高强度、高硬度、高弹性模量、耐高温、耐磨损、耐腐蚀、抗氧化、抗热震等特性。
功能陶瓷指具有电、磁、光、声、超导、化学、生物等特性,且具有相互转化功能的陶瓷。
普通陶瓷:传统陶瓷主要采用一些天然的矿物原料制造,陶瓷的化学成分比较杂,但大体上属于硅酸盐系列;陶:指烧结程度不太高的陶瓷制品,其中通常含有15%左右的气孔率,且多为开孔。
陶有一定的吸水性,陶又分为粗陶器与精陶器炻:密度较陶器高的陶,接近瓷,但仍有3%以下的吸水率。
如日用炻器、卫生陶瓷、化工陶瓷、低压电瓷、地砖、锦砖、青瓷等。
瓷:指烧结程度比较高的陶瓷制品,其中的气孔率在5%以下,孔隙多为闭孔,基本不吸水。
1 章1.1基本概念粉:细小固体颗粒的集合,其中细小颗粒的含义通常是指直径小于100微米的颗粒,粉体可以直接作为材料使用,还可以通过“成型、烧结”的工艺路线制成块状材料使用。
陶瓷工艺学第三章
相组成:玻璃相 50~60%, 莫来石 10~20%, 残余石英 8~12%, 方石英 6~10%
绢云母,2:1层状结构,化学式为K2O.3Al2O3· 6SiO2· 2H2O,晶体结构 为KAl2[AlSi3O10](OH)2。结构与蒙脱石相似,但Al3+置换了1/4的Si4+, 造成负电性,层间靠K+将两个晶层连接。
配料量 (知原料化学组成)
1.从化学组成计算实验式
计算步骤: 1、化学组成含灼减成分时,换算为不含灼减的化 学组成。 2、计算各氧化物的摩尔数。 3、计算各氧化物的摩尔数值。 4、将各氧化物的摩尔数值按RO· R2O3· RO2的顺序 排列为实验式。
配方基础计算
1. 吸附水计算
G:含水的重量 G1:烘干后的重量
(1)把釉料组成百分比乘各原料的化学组成即得釉料各 氧化物含量,计算结果见下表
配方中长石含量:25.6% 长石中SiO2含量:65.04% 配方中由长石引入的SiO2含量:25.6%×65.04%=16.65%
除去酌减的SiO2含量:58.15%/(1-9.12%)=64.00%
(2)用各氧化物的质量百分数除以分子量得各氧化物的分子数; 各氧化物的分子数除以R2O和RO分子数之和,即0.287,得釉式中 的分子数。
坯式的两种表示方法:
(1) 以R2O3为基础,即R2O3的分子数比例为1,多为坯式
0.165 K2O 0.013 Na2O 0.079 CaO 0.017 MgO
0.998 Al2O3 0.002 Fe2O3
5.25 SiO2 0.003 TiO2
(2) 以R2O、RO为基础,即它们的分子数之和比例为1,为釉式。
归为1
3. 粘土原料与坯料矿物组成的计算
陶瓷工艺学习题答案
一、绪论及陶瓷原料1、传统陶瓷和特陶的相同和不同之处?2、陶瓷的分类依据?陶瓷的分类?3、陶瓷发展史的四个阶段和三大飞跃?4、宋代五大名窑及其代表产品?5、在按陶瓷的基本物理性能分类法中,陶器、炻器和瓷器的吸水率和相对密度有何区别?6、陶瓷工艺学的内容是什么?7、陶瓷生产基本工艺过程包括哪些工序?8、列举建筑卫生陶瓷产品中属于陶器、炻器和瓷器的产品?9、陶瓷原料分哪几类?10、粘土的定义?评价粘土工艺性能的指标有哪些?11、粘土是如何形成的?高岭土的由来和化学组成;12、粘土按成因和耐火度可分为哪几类?13、粘土的化学组成和矿物组成是怎样的?14、什么是粘土的可塑性、塑性指数和塑性指标?15、粘土在陶瓷生产中有何作用?16、膨润土的特点;17、高铝质原料的特点和在高级耐火材料中的作用;18、简述石英的晶型转化在陶瓷生产中有何意义?19、石英在陶瓷生产中的作用是什么?20、各种石英类原料的共性和区别,指出它们不同的应用领域;21、长石类原料分为哪几类?在陶瓷生产中有何意义?22、钾长石和钠长石的性能比较;23、硅灰石、透辉石、叶腊石(比较说明)作为陶瓷快速烧成原料的特点;24、滑石原料的特点,为什么在使用前需要煅烧?25、氧化铝有哪些晶型?为什么要对工业氧化铝进行预烧?26、氧化锆有哪些晶型?各种晶型之间的相互转变有何特征?27、简述碳化硅原料的晶型及物理性28、简述氮化硅原料的晶型及物理性能。
二、粉体的制备与合成1、解释什么是粉体颗粒、一次颗粒、二次颗粒、团聚?并解释团聚的原因。
2、粉体颗粒粒度的表示方法有哪些?并加以说明。
3、粉体颗粒粒度分布的表示方法有哪些?并加以说明。
4、粉体颗粒粒度测定分析的方法有哪些?并说明原理。
5、粉体颗粒的化学表征方法有哪些?6、粉碎的定义及分类,并加以说明。
7、常用的粉碎方法有哪些?画出三种粉碎流程图。
8、机械法制粉的主要方法有哪些?并说明原理。
9、影响球磨机粉碎效率的主要因素有哪些?10、化学法合成粉体的主要方法有哪些?并说明原理。
现代陶瓷工艺学-第三章
外扩散。当生坯湿度梯度偏大时又转入下一次红外辐射,达到
临界水分全以热风喷吹,也不会产生缺陷了。
3.2
排塑
排塑(胶、蜡):排除粘结剂的过程。 3.2.1 排塑的目的和作用 粘结剂的影响:有机粘结剂的熔化、分解、 挥发导致坯体缺陷。粘结剂还原性气氛的影响 等。 排塑作用: (1)排除坯体中粘结剂,为烧成创造条件; (2)使坯体获得一定的机械强度; (3)避免粘结剂在烧成时的还原作用。
埋粉(吸附剂)
• 作用: 包围坯体,并能将熔化的塑化剂 及时吸附并蒸发出来。 • 基本要求: 多孔性、有一定吸附能力和流动 性、能包围坯体、在一定温度范围内 不与坯体产生化学作用或粘结。 • 种类: 煅烧氧化铝粉、石英粉、滑石粉、 高岭土等。
3.2.2 影响排塑过程的因素
(1)升温速率和保温时间 (2)半制品的外形尺寸、 壁厚、表面积 (3)塑化剂成分与用量 (4)埋粉的性质 如:煅烧氧化铝粉1200~1350℃ MgO粉900 ℃出现最大吸附能力。
(6)干燥器的构造良好,密封情况和操作情况也对干燥时间有很大影响。
吸附阳离子的种类和数量
2、坯体干燥残余水分根据下列因素确定
(1)坯体的机械强度应能满足运输装窑的要求; (2)为满足烧成初期能快速升温的要求; (3)为制品的大小和厚度所决定,通常形状复杂
的大型和异型制品的残余水分应低些;
(4)不同类型烧成窑有不同的要求。
水是红外敏感物质,在红外线的作用下水分子的键长和键角振 动,偶极矩反复改变,吸收的能量与偶极矩变化的平方成正比,干 燥过程主要是由水分子大量吸收辐射能,因此效率很高。
2.
远红外辐射器 管状、灯状、板状等。均由三部分组成:
(1)基体 金属基体或陶瓷基体:耐火材料、SiC、锆英石、 不锈钢、铝合金等。 (2)基体表面能辐射远红外线的涂层 金属氧化物、氮化物、硼化物、硫化物和碳化物等。 (3)热源及保温装置 热源:电加热、煤气加热或燃油加热等。
陶瓷工艺学电子教案[1]
陶瓷工艺学电子教案[1]《陶瓷工艺学》电子教案绪论璀璨的历史文明给我们留下了大量的陶瓷艺术珍品,这些历代名瓷或从造型,或从色彩,或从雕琢,从技术难度上创造了一个又一个的神奇,历久弥新,有强烈的视觉效果,能有效的调动学生的兴趣,在课程内容上,我们将另辟一章,结合专业知识着重介绍我国历代名瓷,不但可显著提高学生听课效果,而且符合当前在自然学科中加强人文修养的要求一、陶瓷的概念1、传统陶瓷:陶器,炻器,瓷器等以粘土为主要原料的制品的通称。
按吸水率分类2、现在陶瓷:无机非金属固体材料的通称。
从概念上可以看出陶瓷内涵的扩大二、陶瓷的发展史概述1、陶器的起源和演变2、由陶到瓷的发展3、我国历代瓷器的成就三、陶瓷在现代化建设中的作用四、现代陶瓷技术1、新技术与新工艺的采用:(1)原料制备:最初采用天然原料,不加任何处理。
现在为适应特殊材料的特殊要求,对原料进行精选,分等级处理,在纯度、粒度、性质等各方面加以控制。
(2)粉料制备:传统的半机械,机械球磨,兑打粉磨等粉碎方法。
现在为制备超细粉末,采用化学气(液)相沉淀,溶胶-凝胶法,气流粉碎,超声波粉碎等方法来制备(胶体颗粒10-7~10-9m)。
一些半干压成型的建筑陶瓷,铁氧体及电子陶瓷普遍地采用喷雾干燥法进行坯料加工和造粒。
在特种陶瓷粉末制备中将详细介绍如何用固、液、气相法合成超细粉末。
(3)成型方法:等静压成型法已不仅用于特种陶瓷,也陆续在电瓷,日用瓷的生产中使用,注射成型法开始由塑料工业移植到陶瓷工业中去。
(4)施釉及烧结:国外,施釉方法由传统的釉浆浸釉、喷釉、浇釉发展到用釉粉压制施釉的方法。
煅烧方法除传统的常压烧结外,气氛烧结、压力烧结(如热压、热等静压)已应用于陶瓷生产中去。
2、对陶瓷材料的性能与本质的深入了解一些研究材料成分和结构的技术与仪器的出现,促进了人们对陶瓷的认识进入更高的层次。
例如可用某-射线荧光分析、电子与离子探针、光电子能谱仪、俄歇能谱仪测得陶瓷中微量成分的种类、浓度、价态及其分布特征。
《陶瓷工艺学》课程教学大纲
《陶瓷工艺学》课程教学大纲学时:周学时6、6节,全程120学时适应专业:陶瓷工程专业一、课程性质、目的和任务:课程性质:陶瓷工艺学是面向陶瓷工程专业学生专门开设的一门专业课。
课程目的:培养从事陶瓷生产管理,陶瓷产品生产检验、检测及坯、釉料研制的专业高等技术应用性人才。
课程任务:通过课堂教学和专业生产实习,并结合陶瓷生产检验课的工艺实验,使学生了解日用陶瓷及主要工业陶瓷制品的种类、基本性能要求;掌握陶瓷生产主要原料的性质、特点和作用;掌握陶瓷坯料、釉料基本工艺要求和配方设计计算。
同时,结合本课程实践性强的特点,注意培养学生的动手能力,使学生具有结合生产实际,运用理论知识制订常规生产工艺制度和生产操作规程的初步能力以及分析和解决一般生产工艺常见问题的能力,为今后实际工作打下必要的基础。
二、课程教学基本要求:1、根据培养目标和需要,指导学生认真学好专业课,内容以必需和够用为主。
2、以教材为中心,通过课堂理论教学与实际生产相联系,调动学生的学习兴趣与热情。
3、要求学生掌握陶瓷的基本概念及陶瓷生产的工艺原理,为今后实际生产出现的问题提供理论解决的方法和措施。
4、要求学生掌握陶瓷生产过程及相关的工艺参数的控制,为今后的生产管理起指导作用。
5、引导学生阅读专业杂志及专业书籍,鼓励学生在理论学习过程中勤动脑,培养和提高学生分析问题,解决问题的能力。
三、教学内容与学时安排:2、教学内容绪论陶瓷的概念其及分类,我国陶瓷发展概况,陶瓷工业在我国国民经济中的经济作用和地位。
第一章陶瓷原料石英的种类、性质和作用,长石的类型、性质和作用,粘土的成因和分类,粘土原料的组成(化学组成、矿物组成、颗粒组成),粘土原料的工艺性能,粘土原料的加热变化,其它原料(石灰石、白云石、滑石、硅灰石、骨灰)。
第二章坯料配方及其计算坯料组成的表示方法,瓷质的主要类型(长石质瓷、绢云母质瓷、滑石瓷、骨灰瓷的特点、化学组成及配方),不同成形方法的坯料的工艺要求,坯料配方设计的原则,依据及试验步骤,坯料配方的计算。
第3章陶瓷材料工艺学1配料计算
优点:用矿物组成进行配料计算时较为简便。 缺点:矿物种类很多,性质有所差异。它们在坯料中的作用
也是有差别的。这种方法只能粗略地反映一些情况。
(3)化学组成表示
根据化学全分析的结果,用各种氧化物及灼烧减量的 重量百分比反应坯和釉料的成分。
例:
坯式通常以中性氧化物R2O3为基准,令其分子数为1, 则可写成下列形式:
(x·R2O+y·RO)1·R2O3·z·SiO2 釉式以碱金属及碱土金属氧化物R 2O及RO的分子数之 和为基准,令其为1,则釉式可写成:
1·(R2O+RO)m·R2O3·n·SiO2
(5)分子式表示
电子工业用的陶瓷常用分子式表示其组成。
(1) 把原料组成百分比乘各原料中化学组成,即得釉料中各氧化 物含量。
(2)釉式的计算:
原料 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O 64.00 10.51 0.44 11.50 0.32 1.13 2.7
分子量:60.1 102 160 56.1 40.3 62 94.2
例如最简单的锆—钛—铅固溶体的分子式为: Pb(ZrxTi1-x)O3
它表示PbTiO3中的Tj有x%分子被Zr取代。
如:Pb0.920Mg0.040Sr0.025Ba0.015(Zr0.53Ti0.47)O3 +0.500 %重量CeO2+0.225%重量MnO2
上式表示:Pb(Zr0.53Ti0.47)O3中的Pb有4%分子被Mg取代, 2.5%分子被Sr取代,1.5%分子被Ba取代;在PbTiO3中的Ti 有53%分子被Zr取代,或者说PbTiO3中的Zr有47%被Ti取代。 外加的CeO2和MoO2为改性物质。
陶瓷工艺学第3章
a b
R2O RO
}
c
R2O3
dRO2
3.2.3 釉中各氧化物的作用
(1)SiO2 釉玻璃的主体(50%以上),提高釉的熔融温度和粘度
赋予釉高的力学强度,良好的热稳定性、化学稳定性,高的 白度和透明度。引入矿物:石英、长石、粘土。
(2) Al2O3 网络中间体,在釉中的作用类似于 SiO2,但是提高熔
• 3.2.2.2 镁质釉及其特点
(1) 由滑石等镁质原料引入的熔剂性氧化物MgO在釉式中的含 量不小于0.5 mol。
(2) 热膨胀系数小,不易烟熏,有利于白度和透光度的提高, 2.3 熔块釉
(1) 低温熔块釉(添加含PbO、B2O3等强熔剂的原料) (2) 高温熔块釉 (添加含ZnO、BaO、SrO等熔剂的原料)
(2) 改善制品的各种性能: 化学稳定性、防污性(平滑、表面积减小) 力学性能、电学性能、抗菌性能等等。
五彩缤纷的外衣——釉
• 什么是釉 汉字中的“釉”,其含义是指 有油状的光泽,所以古代用“油”字表 示陶瓷制品表面的光泽,但又因为“油” 字这个字代表食物,后人经过种种考虑, 修改结果就取表示光彩的“采”合成为 “釉”。陶瓷制品表面多半穿着一件光 滑、平滑、漂亮的外衣,“赤膊上阵” 的很少。这件五彩缤纷的外衣就是我们 所要介绍的“釉”。
3.3.2 制釉原料
制釉原料:天然原料和化工原料 •天然原料:石英、钾钠长石、粘土、滑石、石灰石、
白云石、硅灰石、锂辉石、锆英石、萤石等 。
• 化工原料:ZnO、 SnO2、 ZrO2、Pb3O4、BaCO3、Al2O3、
SrCO3、硼砂、硼酸、铅白、密陀僧(PbO)等。
原料
第三章 制陶的工艺流程
第三章制陶的工艺流程第一节炼泥炼泥是陶器生产工艺流程中的第一步,炼成的好陶泥能为后期制作陶艺精品提供可靠地保证,反之,会给后期制作带来困难,甚至是功亏一篑的遗憾。
泥的炼制一般可分为手工炼泥和机械炼泥两种。
1. 手工炼泥:(1 )晒泥。
一般粘土(陶土)从矿山开采出来后,要经过3 ~6 个月的自然风化,通过风吹日晒和雨淋,坚硬的粘土矿会松散,便于粉碎,同时雨水也会冲去部分可溶盐类及其他对制陶无益的矿物,从而提高粘土的纯度;(2 搅泥。
将晒好的陶土放入水中慢慢搅拌,使陶土融化变成泥浆;(3 )过浆。
把一大块海绵放在竹扁上,使泥浆通过海绵,过滤掉其中的碎屑、杂质,得到干净细腻的泥浆。
再将过滤后的泥浆沉淀,排放掉表层的水,就得到了完全细腻的泥浆;(4 )晾晒去水。
将完全细腻的泥浆堆放在平台上晾晒,待泥浆边缘出现裂纹、表面已无水分为最宜;(5 )柔泥。
先用棍子打泥,目的是将经过一系列过程后结成块的泥打松散,然后再用手不断地揉搓,去除泥中的气孔,使泥的质地更细腻,这样才得到最终用来做陶的陶泥。
2. 机械炼泥:开采出来的粘土矿经过晒泥之后得到松散易于粉碎的粘土,将粘土放入打浆机中强行打成浓度较低的泥浆,经除砂间除砂去杂后,放入沉淀池中存放一段时间,再使用水泵抽取沉淀后表层的水,然后直接通过过滤机使泥浆压滤脱水成泥饼,再经真空炼泥机炼泥,炼好的泥需放入真空室,通过压力差,排除泥中的空气,最终得到适合做陶的陶泥。
真空炼泥机的优点:制作陶泥耗时短,可使陶器生产过程连续化,并可排除泥饼中的残留空气,提高泥的致密度和可塑性,并使泥组织均匀,改善其成型性能,提高干燥强度和烧成后的强度。
真空炼泥机的缺点:真空炼泥机在使用时,泥段容易出现螺旋状开裂、断裂等缺陷。
炼好的陶泥要通过割泥器分隔开来,摞成柱状,以便于储存和制作时使用。
第二节泥料成型陶器的造型千变万化,大到数米高的花瓶,小到精巧玲珑的小碗,薄如蝉翼的薄胎瓶、薄胎碗等更是让人惊讶不已。
陶瓷坯料的制备
坯料应满足以下要求: (1)流动性好。
浇注时容易充满模型各部位。注浆成型时希 望流动性好,但又不希望含水率太高。
(2)悬浮性好。
浆料中各种固体颗粒能在较长的一段时间悬 浮而不沉淀的性质称为泥浆的悬浮性。
浆料中固体颗粒能长期悬浮不致沉淀;分层 或开裂。
预烧使: 1、原料晶型稳定; 2、破坏原来的结构改变物性使之更符合工 艺要求,提高产品质量; 3、易于破碎; 4、提高原料的纯度; 5、减少产品的收缩。
预烧会: 1、降低其塑性; 2、增大成型机械及模具的磨损; 3、降低活性。
因此,原料是否预烧,要根据制品及工艺 过程的具体要求来决定。
粘土的风化 大多数粘土是由风化作用形成的பைடு நூலகம் 风化程度较差的粘土开采以后若进一步风化,
化学反应将原料中所含的铁变为可溶盐,然后用 水冲洗将其除去。
溶解法 是用酸或其他反应剂对原料进行处理,通过 化学反应将原料中所含的铁变为可溶盐,然后用 水冲洗将其除去。
升华法
是在高温下使原料中的氧化物(Fe2O3)和 氯气等气体反应,使之生成挥发性或可溶性的 物质而除去。
物理化学方法 包括浮选法和电解法等。 浮选法 是利用各种矿物对水的润湿性不同,从悬 浮液中将憎水颗粒粘附在气泡上浮游分离的方 法。 浮选时一般要用浮选剂(捕集剂),如石 油碘酸、铵盐、磺酸盐等。此法适用于精选含 铁、钛矿物和有机物的粘土。
作用主要体现在以下几个方面:
(1)通过毛细管的作用,使坯料中水分的 分布更加均匀。
第三章 陶瓷坯料的制备
坯料:将陶瓷原料经过配料和加工后,得到的具有成型性 能的多组分混合物。
由几种不同的原料配制而成。 性能不同的陶瓷产品,其所用原料的种类和配比也不同, 即所谓坯料组成或配方不同。 配方的设计与计算是获得好产品的一个关键性内容。
陶瓷工艺学
定义:传统陶瓷: 以无机矿物岩石为原料,经过人工加工和高温处理,历经一系列物理化学变化后而得到的质地坚硬的制品,包括日用陶瓷、耐火材料、水泥、玻璃等.新型陶瓷:定义一:以氧化物Al2O3、ZrO2、TiO2等人工原料或合成原料为坯料,按传统陶瓷生产工艺而制得的陶瓷,也称特种陶瓷,包括纯氧化物陶瓷、电子陶瓷、工程陶瓷等。
定义二:采用高度精选和合成的原料,具有能精确控制的化学组成,按照便于控制的制造技术加工的、便于进行结构设计,并且有优异特性的陶瓷。
第一章原料及原料的合成天然原料:天然岩矿、共生或混入不同杂质的矿物,化学组成不纯,用于普通陶瓷制品。
传统陶瓷原料大致分三类:粘土类原料、瘠性原料、熔剂。
化工原料:将天然原料通过化学或物理方法进行加工提纯,使化学组成得以富集,以达到一定性能和纯度要求的原料,用于配制色坯、色釉、制品的表面装饰及特种陶瓷。
§1.1 氧化物类原料1、石英具有很强耐酸侵蚀能力(氢氟酸除外),但与碱性物质接触时能起反应而生成可溶性的硅酸盐。
高温下,石英易与碱金属氧化物作用生成硅酸盐与玻璃态物质。
石英材料的熔融温度范围取决于二氧化硅的形态和杂质的含量。
石英在陶瓷生产中的应用(1)起瘠性作用,石英颗粒多呈角尖棱状,提供了水分排出的通道,缩短干燥时间,减少干燥收缩。
(2)石英在高温下的多晶转变产生的体积膨胀可抵消由于粘土矿物的脱水收缩。
(3)高温下部分熔于液相中,形成玻璃相,提高了玻璃体粘度,减少制品变形,可与Al2O3反应形成莫来石,成分瓷胎的骨架。
过多的石英在冷却时会由于晶形转变带来较大的体积效应,降低热稳定性。
(4)石英是釉料的主要成分,增加石英含量,可提高釉料的熔融温度和高温粘度,增加釉的耐磨性、硬度、机械强度、化学稳定性。
2、ZrO2的性质:自然界中,游离ZrO2只有单斜锆石,产量少,杂质多,工业中都是化工原料,是由锆英石提炼而得。
较纯ZrO2粉呈黄色或灰色,高纯的呈白色,但常含有二氧化铪(HfO2),二者性质相似,不易分离,它们对材料的电性能影响也相似。
陶瓷工艺学绪论
总结:是由晶相,玻璃相,气相构成的不均匀多相系统。
三 普通陶瓷的分类
陶瓷类型 吸水率 透明性 扣击声 断面
常见类型
陶器 粗 9~22 无 陶
细 3~8 无 陶
炻器 粗 1~3 无 炻
细 0.5~1 无 炻
瓷器
<0.5 透明
混浊 混浊
音粗 韵长
音清 韵长
唐三彩长尾马
宋代钧瓷
元代青花
明代青花
明代三彩
清代五彩
清代斗彩
近代瓷器 —— 景德镇陶瓷
壹玖壹零年
薄胎
青花玲珑 青花釉里红
斗彩
釉里红
镂雕
粉彩
五 陶瓷在现代化建设中的作用
首先,陶瓷是人民日常生活中听不可缺少的日用 品,几千年来一直是人类用以生活的主要餐具、茶具 和容器。
其次,陶瓷又是制造美术陈设器皿的最耐久最富 于装饰性的材料,在我国外贸中占有一定的地位。
特种陶瓷
两者的区别:
1、用料不同:特陶很少使用粘土,大多特陶不 用粘土。 而是使用经过加工的不同纯度的化工原料或 合成矿物原料。
粘土矿物-高岭石
钾长石
石英
2、新工艺(工艺突破传统方法)。 3、不同的化学组成、显微结构和性质。
两者共性:均属无机非金属材料。
二 普通陶瓷(不带釉)的岩相成分
1、晶相(crystalline phase):(以长石质瓷为例)莫来石,石 英,方石英,少量原料残骸,熟料粒。
2、玻璃相(glass phase): 陶器:25~70%(少数大于70%)玻璃相少, 只够粘接晶粒,胎体气孔多。 不致密炻器: 玻璃相增多,除粘接晶粒外,还填充部 分晶粒间隙,胎 体气孔减少。 致密炻器: 瓷器玻璃相很多,胎体几乎无气孔。
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3.2 釉的分类
3.2.1 分类方法:
釉的分类按不同基准有不有的名称,一般可按坯体 的种类、制造工艺、组成、性质、显微结构、用途进 行分类,参见下表。
我国生产中习惯以主要熔剂种类及外观特征命名釉 料,如铅釉,石灰釉,长石釉,乳浊釉,无光釉,颜 色釉等。
五彩缤纷的外衣——釉
• 釉的种类 按釉的组成:石灰釉、长石釉、 铅釉、硼釉 按坯体类型:瓷器釉、陶器 釉、炻器釉 按烧成温度:低温釉 (<1100℃)中温釉(1100·1250℃)、高温釉 (>1250℃) 按釉面特征:透明、乳浊、颜 色、无光、结晶、裂纹、花釉、变色 釉……。
于釉面的铺展,提高釉玻璃的折射率(光泽度),适量加入 可以降低热膨胀系数,提高化学稳定性。过量导致釉的各种 性能变差。1000ºC以上易挥发。
(9)BaO 助熔剂,少量引入可以提高釉的光泽度和力学强度,代替
CaO和ZnO能提高釉的弹性。
3.2.3 釉中各氧化物的作用
(10)SrO 助熔剂,具有BaO所有的优点。在改善坯釉适应性、提
湖南建湘(长石釉) 30 55 5
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② 氧化物重量百分组成
组成 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O ZnO 灼减 合计 Wt% 69.19 14.63 0.12 0.79 3.43 6.32 1.68 1.50 1.96 100
3.3.2 制釉原料
制釉原料:天然原料和化工原料 •天然原料:石英、钾钠长石、粘土、滑石、石灰石、
白云石、硅灰石、锂辉石、锆英石、萤石等 。
• 化工原料:ZnO、 SnO2、 ZrO2、Pb3O4、BaCO3、Al2O3、
SrCO3、硼砂、硼酸、铅白、密陀僧(PbO)等。
原料
石英 长石 粘土 石灰石 滑石
3.2.3 釉中各氧化物的作用
(7)PbO 最强的熔剂。硅酸铅玻璃折射率高,光泽度高。适量的
引入与碱金属氧化物相比可以降低高温粘度,加宽熔融范围; 提高强度、光泽度和弹性;降低热膨胀系数。在低温釉中大 量使用釉的强度和热稳定性降低。
(8)B2O3 强熔剂,降低釉的熔融温度,温度升高粘度降低大,有利
五彩缤纷的外衣——釉
五彩缤纷的外衣——釉
五彩缤纷的外衣——釉
• 什么是釉
什么是釉?釉的本质是什么? ……。这些问题却不是 每一个人都能回答出来的,它是“陶瓷“这门学科所 要回答和解决的问题。 “釉“的配制与烧成,是一门很神秘、很具挑战性 的学问,古代的许多名窑、名瓷都是以独特的釉来命 名的:祭红、郎窑红,美人醉、唐三彩、兔毫、油滴、 窑变花釉、……。万变不离其宗,我们可以用一句简 要的话进行概括:釉是熔融在陶瓷制品表面上一层很 薄的、均匀的玻璃质薄层。
• 3.2.2.2 镁质釉及其特点
(1) 由滑石等镁质原料引入的熔剂性氧化物MgO在釉式中的含 量不小于0.5 mol。
(2) 热膨胀系数小,不易烟熏,有利于白度和透光度的提高, 烧成范围宽。
(3) 对坯体的适应性强。
• 3.2.2.3 熔块釉
(1) 低温熔块釉(添加含PbO、B2O3等强熔剂的原料) (2) 高温熔块釉 (添加含ZnO、BaO、SrO等熔剂的原料)
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高釉面硬度、加宽石灰釉的烧成范围等方面都有很好作用。
(11)骨灰、瓷粉、乳浊剂、色料等 骨灰 可提高光泽度,促进釉料分相,提高白度。 瓷粉 取代长石调节釉料,可提高釉的熔融温度, 降低釉的高温粘度。减少釉面针孔,提高白度。 乳浊剂 SnO2、TiO2、ZrO2、ZrSiO4、锑化物、磷酸盐 着色剂 Mn、 Cr 、Co 、Fe、Ni 、Cu 、V 、Pr 等的 氧化物、化合物或合成颜料。
(4)MgO 釉中是主要熔剂,高温性质及对釉面性能的作用与CaO
类似。特点是由滑石引入时具有乳浊作用,特别是在与锆英
石共同引入时。
3.2.3 釉中各氧化物的作用
(5) Li2O、Na2O、K2O 都是强熔剂,降低熔融温度和高温粘度,降低化学稳定
性和力学强度。助熔能力: Li2O> Na2O >K2O
分类的依据
釉的名称
坯体的种类 瓷器釉、炻器釉、陶器釉
制 釉料制作方法 生料釉、熔块釉、挥发釉(食盐釉)、自释釉、渗彩釉
造 烧成温度
低温釉(<1120ºC)、中温釉(11201300ºC)、高温釉
工 烧釉速率
(>1300ºC)、易熔釉、难熔釉
艺 烧成方法
慢速烧成釉、快速烧成釉
一次烧成釉、二次烧成釉
主要熔剂 长石釉、石灰釉(石灰—碱釉、石灰—碱土釉)、锂釉、
组 主要着色剂 镁釉、锌釉、铅釉(纯铅釉、铅硼釉、铅碱釉、铅碱土
成
釉)、无铅釉(碱釉、碱土釉、碱硼釉、碱土硼釉)
铜红釉、镉硒红釉、铁红釉、铁青釉、玛瑙红釉
外观特性 透明釉、乳浊釉、虹彩釉、无光釉、半无光釉、金属光
性 物理特性 泽釉、闪光釉、偏光釉、荧光釉(发光釉)、单色釉、
③分子式、釉式、实验式、摩尔组成表示式
a b
R2O RO
}
c
R2O3
dRO2
3.2.3 釉中各氧化物的作用
(1)SiO2 釉玻璃的主体(50%以上),提高釉的熔融温度和粘度
赋予釉高的力学强度,良好的热稳定性、化学稳定性,高的 白度和透明度。引入矿物:石英、长石、粘土。
(2) Al2O3 网络中间体,在釉中的作用类似于 SiO2,但是提高熔
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0.4408 K2O 0.1070 Na2O 0.0642 CaO 0.3880 MgO
0.2128 K2O 0.1013 Na2O 0.5133 CaO 0.1724 MgO
0.7188 Al2O3 0.0114 Fe2O3
7.1480 SiO2 (湖南建湘)
0.3161 Al2O3 0.0057 Fe2O3
3.0149 SiO2 (唐山某厂)
长石釉特点
(1) 釉式中K2O和Na2O的mol 数之和不小于0.5。 (2) 硬度大,光泽度较高,略带乳白色,烧成范围宽。 (3) 与氧化硅含量较高的坯结合较好(南方瓷)。
石灰釉特点
(1) 釉式中CaO的mol 数不小于0.5。 (2) 弹性好,透明度好,还原气氛易烟熏,烧成范围窄。 (3) 与氧化铝含量较高的坯结合较好(北方瓷)。
3.3确定釉配方的依据
3.3.1 釉配方的网络化学基础 3.3.2 釉中各氧化物的作用 3.3.3 釉料配方的配制原则 3.3.4 釉料配方的确定 3.3.5 试验方案的设计
3.3确定釉配方的依据
3.3.1釉配方的物理化学基础
• 釉由酸性氧化物和碱性氧化位组成,高 温为液态,低温凝固,釉与玻璃相似之 处,釉与玻璃又有的本质区别。
质
多色釉、变色釉、结晶釉、金星釉、裂纹釉、纹理釉、
水晶釉、抛光釉
低膨胀釉、半导体釉、耐磨釉、抗菌釉
显微结构
玻璃态釉、析晶釉、结晶釉、分相釉
用途
装饰釉、粘接釉、丝网印花釉、商标釉、电瓷釉等
3.2.2 几种常见釉举例
• 3.2.2.1 长石釉和石灰釉
原料
石英 长石 粘土 石灰石 滑石
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五彩缤纷的外衣——釉
• 颜色釉装饰 颜色釉装饰源于陶器,在商代便有 了青黄釉陶器出现,到汉末晋初年间就有青釉 瓷器了。唐代的唐三彩,宋代的影青、粉青、 钧红、黑釉等闻名于世,经明清发展成颜色釉。 颜色釉多以金属氧化物的天然矿石为着色剂配 制而成,如铁、铜、锰、钛、铬、锌、钴、锑 等。它有高温、中温和低温之分。高温色釉以 景德镇和河南禹县的色釉瓷为代表,采用还原 焰烧成,烧成温度为1320℃左右;中温色釉以 河北邯郸、山东淄博、江苏宜兴的色釉为代表, 采用氧化焰烧成,温度在1200℃左右。
Li2O 在无铅釉中使用可使釉的热膨胀系数降低,光泽度 高,强度和耐酸性有一定的提高。
Na2O 降低弹性和抗张强度,提高热膨胀系数,光泽度差。 K2O 常由钾长石引入,比钠长石熔融温度范围宽,粘度大, 其他性能都优于钠长石,但用量也不能太大。 (6)ZnO 少量(2%左右)降低成熟温度,加宽成熟范围,改善釉 的 力学性能,提高釉的光泽度和白度(乳浊作用)。在结晶釉和大 红釉也有重要的作用。
五彩缤纷的外衣——釉
釉与玻璃的不同
• 釉的均匀程度与玻璃不同。釉有气泡,晶 体
• 釉不是单纯的硅酸盐,还含有硼酸盐、磷 酸盐或共它盐类。
• 大多数釉中含有较多的氧化铝,而玻璃中 氧化铝的含量则相对较少。
• 釉的熔融温度范围比玻璃要宽一些。
五彩缤纷的外衣——釉
釉与玻璃差异的原因
• 釉本身的化学组成和矿物组成。 • 高温反应过程中,釉中组分挥发 • 坯釉之间相互反应。 • 烧成制度对釉熔融的影响。 • P165页
融温度和高温粘度的能力更强。引入矿物:
光泽釉(釉式)中Al2O3/SiO2=1:6 ~ 10 无光釉(釉式)中Al2O3/中各氧化物的作用
(3)CaO 釉中是主要熔剂,在Sk4(1160℃)温度以上,它可以降低釉的
粘度,提高釉的流动性和釉面光泽度,对有些色釉可增强釉的 着色 能力(如铬锡红釉),一般其用量不超过18%,过多会使 釉结 晶,形成无光釉。CaO与碱金属氧化物相比,能增加釉的 抗折 强度和硬度,降低釉的膨胀系数,能提高釉的化学稳定性。 另 外,CaO可改善坯釉结合性。配料中常采用石灰石,其密度 小,能增强釉的悬浮性。硅灰石。