陶瓷工艺学01
陶瓷工艺学1绪论、 第一章 原料 PPT课件
湖南醴陵
所产的瓷器有日用瓷与陈设瓷，薄胎注浆，瓷质洁 白，装饰的主要特色是釉下五彩，闻名中外。另除有釉上 贴花和喷花等外，1958年还试制成功一种感光晒花的新 装饰法。建国以后，这个地区的瓷器在技术方面不断革新 创造，生产发展很快，已成为全国重要的瓷区之一。
广东石湾陶器
相传有八百多年的历史。以人物、鸟兽等雕塑陈列品为主。釉色丰富， 刻画细腻，形象生动，别具风格。此外还有大量的日用陶器。建国后， 还首创了“结晶釉”
3.1陶瓷研究的发展历程
陶器
高铝质、粘土和 瓷土的应用 釉的发明
原料纯化 陶瓷工艺的发展 陶瓷理论的发展
陶器 传统陶瓷
先进陶瓷 微米级
纳米陶瓷
高温技术
显微结构 分析的进步 性能研究的深入 无损评估的成就 相邻科学的推动
3.2陶瓷在现代化建设中的作用
•
除用于日常生活中外，陶瓷作为结构和功能材料广泛
用于科学技术和工农生产领域的重要性，对此人们仍没有
• 唐代：远销日本、印度、波斯、埃及。 • 宋代：远销50余国，远至欧洲。 • 明代：郑和七次下西洋，将中国瓷器输送至世界各国，与
世界各国在文化、经济、贸易、政治上建立了联系。 • 中国瓷器在国外有：“白如玉，明如镜，薄如纸，声如磬”
的美誉，被外国人视为奇珍异宝。 • 十七世纪以后，各国竞相仿造，并逐渐创立自己的风格。 • 中国瓷器为人类文化的进步所做出的重大贡献，是值得我
由于其高温下的缺点，在陶瓷 生产中多不采用
钡长石 熔点高（1710℃），熔融温度 普通瓷制品不选用 范围较窄
1.2.3 长石类原料在陶瓷生产中的作用
1）长石是熔剂型原料，可降低烧成温度，减少燃料消耗。 高温下熔化后能填充坯体的孔隙，熔解粘土及石英类
陶瓷工艺学
陶瓷工艺学一．名词术语解释1.陶瓷制品——以粘土类及其它天然矿物岩石为原料，经加工烧制成的上釉或不上釉硅酸盐制品（如日用陶瓷、建筑卫生陶瓷、普通电瓷等）。
2.胎——经高温烧成后构成陶瓷制品的非釉、非化妆土部分。
3.釉——融着在陶瓷制品表面的类玻璃薄层。
4.陶瓷显微结构——在显微镜下观察到的陶瓷组成相的种类、形状、大小、数量、分布、取向；各种杂种（包括添加物）与显微缺陷的存在形式、分布；晶界特征。
5.胎釉适应性——釉层与胎具有相匹配的膨胀系数，不致于使釉出现龟裂或剥落的性能。
6.实验式——表示物质成分中各种组分数量比的化学式。
陶瓷物料通常以各种氧化物的摩尔数表示。
7.坯式——表示陶瓷坯料或胎体组成的氧化物按规定顺序排列的实验式。
8.釉式——表示陶瓷釉料或釉组成的氧化物按规定顺序排列的实验式。
9.粘土矿物——颗粒大小在2µm以下，具有层状结构的含水铝硅酸盐晶体矿物。
10.粘土—一种天然细颗粒矿物集合体，主体为粘土矿物，并含有部分非粘土矿物和有机物。
与水混合具有可塑性。
11.一次粘土——母岩经风化、蚀变作用后形成的残留在原生地，与母岩未经分离的粘土。
12.二次粘土——一次粘土从原生地经风化、水力搬运到远地沉积下来的粘土。
13.高岭石——一种二层型结构的含水铝硅酸矿物(Al2O3·2S¡O2·2H2O)，因首次在我国江西景德镇附近的高岭村发现而命名。
14.瓷石——一种可供制瓷的石质原料，主要矿物为绢云母和石英，或含有少量长石、高岭石和碳酸盐矿物。
15.釉石——制釉用瓷石，其矿物组成与瓷石相似，但具有较低的熔融温度，熔融物具有较好的透明度。
16.石英——天然产出的结晶态二氧化硅。
17.长石——一系列不含水的碱金属或碱土金属铝硅酸盐矿物的总称。
18.ɑ—半水石膏——石膏在水蒸气存在的条件下加压蒸煮而得到的晶体呈针状、结晶尺寸较大的半水石膏(ɑ—CaSO4·1/2H2O)。
陶瓷工艺学第一章原料ppt课件
热液蚀变型黏土： A12O3 含量高，
量黄铁矿、明矾石等含硫杂质。
S. iO2含量低，钛和碱金属含量低，但含少14
.
15
化学组成在一定程度上反映其工艺性质。
（1）SiO2 ：若以游离石英状态存在的SiO2多时，黏土可塑性降低， 但是干燥后烧成收缩小。
（2）Al2O3 ：含量多，耐火度增高，难烧结。 （3）Fe2O3＜1％ ，TiO2 ＜0.5％ ：瓷制品呈白色，含量过高，颜色 变深，还影响电绝缘性。
随着地质条件不同，含有少量的碱金属氧化物K2O、Na2O，碱土金属 氧化物CaO、MgO，以及着色氧化物Fe2O3、TiO2等。
结晶水一般不进行直接测定，而以“灼烧减量”的形式测定：除了结晶 水外，还包括碳酸盐的分解和有机物的分解、挥发等。
风化残积型黏土：一般SiO2含量高，A12O3含量低，铁含量高于钛，富 含游离石英及未风化的残余长石，化学组成和矿物组成很不稳定。
.
9
长石及绢云母通过风化作用转化为高岭石的反应：
风化生成的基本产物是Al2Si2O5(OH)4，称为高岭石，主要由高岭石组成 的黏土就是高岭土。此外，还有可溶性的K2CO3、难溶性的CaCO3以及 游离的SiO2。
母岩不同，风化与蚀变条件不同，常形成不同类型的黏土矿物。
蒙脱石类黏土：由火山熔岩或凝灰岩在碱性环境中经热液蚀变形成
黏土是自然界产出的多种矿物混合体，普遍存在于各种类型的沉积岩 中，占沉积岩矿物组成的40%以上
各种富含铝硅酸盐的岩石，如长石、伟晶花岗岩、斑岩、片麻岩等， 经过漫长地质年代的风化或热液蚀变作用，均可形成黏土。
经风化或蚀变作用而生成黏土的岩石统称为黏土的母岩。
母岩经风化作用而形成的黏土产于地表或不太深的风化壳以下，而经 热液蚀变作用而形成的黏土常产于地壳较深处。
陶瓷工艺学之第一章
陶瓷（狭义）以粘土为主要原料加上其他天然矿石原料经过拣选、粉碎、混炼、成型、煅烧等工序制作的各类产品陶瓷（广义）无机非金属固体材料和产品的通称可塑性粘土—水系统形成泥团，在外力作用下泥团发生变形，形变过程中坯泥不开裂，外力解除后，能维持形变，不因自重和振动再发生形变的现象可塑水量生产中适用于塑法成型的泥料，其含水量在塑限含水量和液限含水量之间的含水量结合性粘土能够结合非塑性原料而形成良好的可塑泥团，并且有一定干燥强度的能力触变性粘土泥浆或可塑泥团受到振动或搅拌时，粘度会降低而流动性增加静置后能恢复原来状态。
反之，相同泥浆放置一段时间后，在维持原有水分的情况下会增加粘度，出现变稠和固化现象的性质耐火度陶瓷产品分为陶器、陶瓷原料就其来源分为天然原料和化工原料粘土的组成分为化学组成、矿物组成、颗粒组成陶瓷生产中常用可塑性限度、液限、可塑性指数、可塑性指标和相应含水率等指标来描述可塑性的大小粘土的收缩包括干燥收缩和烧成收缩，其中烧成收缩最大石英具有强耐酸性，除氢氟酸外，其余的酸对他都不起作用。
与碱接触时，会反应生成可溶性的硅酸盐。
高温时与碱金属氧化物反应生成硅酸盐和玻璃态物质石英在日用产品瓷产品中烧成后的最终产物是半安定方石英晶型和少量其他晶型在陶瓷生产中采用较多的废渣、废料包括高炉矿渣、磷矿渣、萤石矿渣粘土的化学组成和矿物组成粘土的化学组成：主要化学成分为SiO2、A12O3和结晶水（H2O），含有少量的碱金属氧化物K2O、Na2O，碱土金属氧化物CaO、MgO，以及着色氧化物Fe2O3、TiO2等。
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。
粘土工艺性能指标可塑性、结合性、离子交换性、触变性、收缩、烧结性能、耐火度粘土在陶瓷生产中的作用 1 成型的基础，配方依据；2 使浆料和釉料具有悬浮性、稳定性；3 坯体主成分；4 将各种原料合理结合在一起；5 陶器主体结构和瓷器中莫来石主要来源石英在加热过程中的晶型转变以及对陶瓷生产的影响石英晶型转化主要有高温型的缓慢转化和低温型的快速转化。
陶瓷工艺学
科学的一种分类方法。
日用陶瓷分类
性能及特征
陶器
瓷器
吸水性/％
一般大于5
一般不大于5
透光性
不透光
透光
胎体特征
未玻化或玻化程度差、断 面粗糙
玻化程度高、结构致密、 细腻，断面呈石状或贝壳
状
敲击声
沉浊
清脆
陶器是一种坯体结构较疏松、致密度较差的陶瓷制品，通常有一定吸水率， 断面粗糙无光，没有半透明性，敲之声音粗哑。
日用陶器分类
名称
粗陶器
普通陶器
细陶器
特征
吸水率一般大于 5%，不施釉，
制作粗糙
吸水率一般不大 于5％，断面颗 粒较粗，气孔较 大，表面施釉， 制作不够精细
吸水率一般不大 于5％，断面颗 粒细，气孔较小， 结构均匀，施釉 或不施釉，制作
精细
瓷器的坯体致密，基本上不吸水，有一定的半透明性，断面成石状或贝壳状。 日用瓷器分类
我国的陶瓷发展历程大致如下：
粗陶（新石器时代早期，距今约7000-8000年） 彩陶（仰韶 文化时期，即新石器时代中期，距今约4000-6000年） 黑陶 （龙山文化时期，即新石器时代晚期）→ 釉陶（商、周、战国、 秦代）→ 粗瓷（炻器）（汉代）→ 汉代以后瓷器的发展，制瓷 工艺日臻成熟。其中宋代为我国陶瓷生产登峰造极的时期，元 代以后逐渐衰落。
结构陶瓷主要是用于耐磨损、高强度、耐高温、耐热冲击、硬质、高刚 性、低热膨胀性和隔热等结构陶瓷材料
不同形状的特种结构陶瓷件
功能陶瓷中包括电磁功能、光学功能和生物-化学功能等陶瓷制品和材料， 此外还有核能陶瓷和其它功能材料等
电子绝缘类
按陶瓷制品的坯体结构及其相应的基本物理性能的不同来分类，是较为
陶瓷工艺学 1.1 粘土原料-09.10
2021/3/13
• 各种粘土的可塑水量很不一致，可塑性大的粘土所需可塑水量也 愈多： 高可塑性粘土 ： 可塑水量达28%~40% 中可塑性粘土： 可塑水量达20%~28% 低可塑性粘土：可塑水量达15%~20%
3、粘土可塑性的测定方法 1）可塑性指数：是指粘土的液限含水率与塑限含水率之差。它
表示粘土能形成可塑泥团的水分变化范围。指数越大则成形水分 范围大，成形时不易受周围环境湿度及模具的影响，即成形性能 好。
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。
此外，还常需要各种特殊的熔剂原料，包括采用各种 化工原料。陶瓷工业需用的辅助材料主要是石膏和耐 火材料，以及各种外加剂如助磨剂、助滤剂、解凝剂 、增塑剂和增强剂等。
2021/3/13
天然原料－－总论
• 粘土类原料 • 石英类（硅质）原料 • 长石类原料 • 钙质类原料 • 铝质原料 • 其它类原料
2021/3/13
（二）化学组成
• 由于粘土中的主要粘土矿物都是含水的铝硅酸盐， 因此其主要化学成分为SiO2、Al2O3、 H2O。此外，还 有少量的碱金属氧化物K2O、Na2O、以及碱土金属 氧化物CaO、 MgO 、以及Fe2O3 、TiO2等。
• 一般粘土原料的化学分析如包括以上九个项目，即 已满足生产上的参考需要。在上述九个项目中化合 水一项一般不作直接测定。而已烧失量的形式测定 。
2021/3/13
• 母岩经风化作用而形成的粘土产于地表或不太深的 风化壳以下；母岩经热液蚀变作用而形成的粘土常 产于地壳较深处。
• 风化作用类型有：1）机械的（物理的）；2）化学 的；3）生物的。
• 热液蚀变型：高温岩浆冷凝结晶后，残余岩浆中含 有大量的挥发分及水，温度进一步降低时，水分则 以液态存在，但其中溶有大量其它化合物。当这种 热液（水）作用于母岩时，会形成粘土矿床，这就 称为热液蚀变型粘土矿，如衡阳界牌土。
陶瓷工艺学(3篇)
第1篇陶瓷工艺学是一门研究陶瓷材料的制备、加工、性能和应用的科学。
陶瓷材料具有硬度高、耐磨、耐腐蚀、绝缘性好等特点，广泛应用于建筑、电子、医疗、环保等领域。
本文将从陶瓷工艺学的起源、分类、制备工艺、加工工艺、性能及应用等方面进行介绍。
一、陶瓷工艺学的起源陶瓷工艺学的起源可以追溯到远古时期。
在我国，早在新石器时代，人们就开始了陶器的制作。
经过长期的发展，陶瓷工艺学逐渐形成了独立的学科体系。
二、陶瓷工艺学的分类根据陶瓷材料的组成、性能和应用，陶瓷工艺学可以分为以下几类：1. 传统陶瓷工艺学：主要研究黏土、长石、石英等原料的制备、加工和应用。
2. 高分子陶瓷工艺学：主要研究有机高分子材料与陶瓷材料的复合，制备高性能复合材料。
3. 先进陶瓷工艺学：主要研究陶瓷材料的制备、加工、性能和应用，包括纳米陶瓷、生物陶瓷、功能陶瓷等。
4. 陶瓷加工工艺学：主要研究陶瓷材料的成型、烧结、加工等工艺。
三、陶瓷工艺学的制备工艺1. 原料选择：陶瓷材料的制备首先要选择合适的原料。
传统陶瓷原料主要包括黏土、长石、石英等，而先进陶瓷原料则包括碳化硅、氮化硅、氮化硼等。
2. 原料制备：将原料进行粉碎、混合、球磨等处理，得到具有一定粒度分布和细度的原料。
3. 成型：将原料进行压制、注塑、拉坯等成型工艺，得到具有一定形状和尺寸的陶瓷坯体。
4. 烧结：将陶瓷坯体在高温下进行烧结，使原料发生化学反应，形成致密的陶瓷材料。
四、陶瓷工艺学的加工工艺1. 精加工：对陶瓷材料进行磨削、抛光、切割等加工，提高其尺寸精度和表面光洁度。
2. 表面处理：对陶瓷材料进行涂层、镀膜、刻蚀等表面处理，提高其性能和应用范围。
3. 复合加工：将陶瓷材料与其他材料进行复合，制备高性能复合材料。
五、陶瓷工艺学的性能1. 物理性能：陶瓷材料具有硬度高、耐磨、耐腐蚀、绝缘性好等特点。
2. 化学性能：陶瓷材料具有良好的耐酸碱、耐腐蚀性能。
3. 生物学性能：生物陶瓷具有良好的生物相容性、生物降解性。
陶瓷工艺学——原料
第二节 硅质原料
1.2.1 石英——SiO2——燧石
隐晶质SiO2 ，SiO2 液经化学沉积在岩石夹层中， 硬度高。
陶瓷工业常做研磨材料：砌筑球磨机内衬，研磨 体球石用。
SiO2>98%。
陶瓷——原料
陶瓷课件
第二节 硅质原料
1.2.1 石英——SiO2——石英砂
花岗岩、伟晶岩风化的产物，可简化工艺。 杂质多，成分变化波动较大。 河床砂用于墙地砖，大缸大生产，可减小其变形。 平潭海砂：大量用于玻璃工业生产。 东山海砂：是我国水泥行业的标准砂。
第三节 粘土类原料
1.3.1 ——粘土成因与分类
各种富含硅酸盐矿物的岩石经风化，水解，热液蚀变等作 用可变为粘土。
风化残积型 热液蚀变型 沉积型
陶瓷——原料
陶瓷课件
第三节 粘土类原料
1.3.1 ——粘土成因与分类
风化残积型——一次粘土
成因：深层的岩浆岩（花岗岩、伟晶岩、长石岩）在原产地风化后即残 留在原地，多成为优质高岭土的矿床，一般称为一次粘土（也称为残留 粘土或原生粘土）；粘土的产地不同，其成分也有较大波动。
一级转变的体积变化大，但由于其转化速度慢，体积效应小， 且在高温下有液相存在，对坯体影响不大。
二级转变的体积变化小，但转化速度快，瞬间完成，体积效 应大，无液相，对坯体影响大，必须严格控制。
陶瓷——原料
陶瓷课件
第二节 硅质原料
1.2.2 ——SiO2多晶转变特性
石英理论晶型转化的基础条件：慢升温，维持晶型转化在 平衡态下进行。
高档白瓷：白度大于75，Fe2O3 0.3%； 高压电瓷： Fe2O3+TiO2 0.6%（ Fe2O3高温分解， 有气体产生，留下气孔，高压下易被击穿。
陶瓷工艺学第1章
大。
2KAlSi3O8+H2O+H2CO3=Al2Si2O5(OH)4+SiO2+K2CO3
高岭石
Al2Si2O5(OH)4=Al2O3·nH2 O+SiO2·nH2O 水铝石 蛋白石
CaAl2Si2O8+H2O+H2CO3=Al2Si2O5(OH)4+CaCO3
❖ 矿物组成——叶腊石
▪ 外观：颜色为白色、浅黄或浅灰色。 ▪ 特性：叶蜡石与蒙脱石结构相似，属热液
型粘土，但无可塑性。叶腊石含结晶水较 少，总收缩不大，线膨胀系数小，在升温 过程中脱水极为缓慢，可做对尺寸要求高 的内外墙砖，适于配制快速烧成的陶瓷坯 体。 ▪ 产地：浙江青田，昌化，福建寿山等地叶 腊石较出名。
2.3 ——粘土的组成
❖ 矿物组成——叶腊石pyrophyllite）[pairəu’filait]
▪ 化学通式：Al2O3·4SiO2·Ｈ2O Al2(Si4O10)(OH)2 ▪ 理论组成：Al2O3 28.30% ，SiO2 66.70%，H2O 5.00 %。 ▪ 晶 系：单斜晶系，2:1型层状硅酸盐，两层[SiO4]四面体中
收缩，因此蒙脱石吸水性强，吸水后体积膨胀，容易破裂。颗 粒极细，可塑性强，干燥后强度大，干燥收缩也大。
第二节 粘土类原料
2.3 ——粘土的组成 ❖ 矿物组成——蒙脱石类
▪ 我国膨润土矿点主要在东部地区：辽宁黑山膨润土， 河北宣化，浙江宁海粘土，福建连城、武平膨润土等， 地表部分多为Ｃa－膨润土。
第二节 粘土类原料
陶瓷工艺原理
第一章 原料raw
material
【大学】陶瓷工艺学
普通陶器
6～14
2.0～2.4 黄、红、灰
日用器皿
精陶器
4～12
2.1～2.4 白色或浅色
日用器皿、内墙砖、陈 设品等
炻器 粗炻器 细炻器
0～3
1.3～2.4 乳黄、浅褐、紫色 日用器皿、建筑外墙砖、
白色或浅色
陈设品等
瓷器 普通瓷器
0～1
2.4～2.6 白色或浅色
日用器皿、卫生洁具、 地砖、电瓷、化学瓷等
.
1961～1978年期间主要有： ① 卫生陶瓷成型采用高位槽注浆取代人工抱桶注浆，随后又 改进为管道压力注浆和真空回浆，减轻了工人的劳动强度，提高了 生产效率和坯体质量。 ② 1974年改进卫生瓷石膏模结构。坐便器模型由8块简化为4 块，蹲便器改为一次成型，显著提高了劳动生产效率，降低了生产 成本。 ③ 1964年，在国家支持下，研究院和设计院与唐山陶瓷厂合作， 开展了“卫生陶瓷样板生产线”的科研项目。内容包括坯釉料的改 进、原料制备工艺线的改进、洗面器注浆成型联动线、吊篮输送— —隧道式干燥器干燥工艺线、静电喷釉、釉烧隔焰隧道窑等整套生 产工艺与设备的研究、设计、制造、安装、调试及投产。上述项目 除联动注浆线和静电喷釉两项外，其他各项都取得圆满成功，大大 推进了全国卫生陶瓷生产技术的进步。从实现注浆机械化、自动化 来说，注浆联动线是成功的，但它是完全模仿手工操作来实现
烧成，燃耗降低了25%～30%。从1973年开始，大小不等的各式辊道
窑相继研制成功，并逐步推广应用。自20世纪70年代中期开始，先
后开展了墙地砖和卫生陶瓷的低温快烧以及釉面内墙砖一次烧成的
研究，研究成了硅灰石、透辉石、叶蜡石、磷渣、煤矸石等为主体
的釉面砖。
.
20世纪80年代初以来，国内建筑卫生陶瓷生产技术装备突飞猛 进，大量引进了国外最先进的技术装备。从1975年个别企业少量引 进单机后，1983年开始引进整条墙地砖生产线，到目前，大约有 400多家企业引进了墙地砖生产线或关键设备，各类压机有2000多 台，辊道窑400余座。卫生陶瓷技术装备的引进始于20世纪80年代 中，90年代达到高潮。共计有50多个卫生陶瓷企业引进了生产线或 关键设备。单从技术装备来讲，这些企业已实现了现代化。
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
陶瓷工艺学及答案
陶瓷工艺学及答案1. 陶瓷原料按工艺特性可分为哪四类原料？一般按原料的工艺特性分为：可塑性原料、瘠性原料、熔剂性原料和功能性原料四大类。
2. 传统陶瓷的三大类原料是什么？答：粘土、石英、长石3. 指出粘土、粘土矿物、高岭土、高岭石的差异答：黏土是一类岩石的总称，这有利于区分黏土、黏土矿物、高岭土、高岭石等这些名词的不同黏土矿物：含水铝硅酸盐，组成黏土的主体，其种类和含量是决定黏土类别、工业性质的主要因素。
高岭土主要由高岭石组成的黏土称为高岭土。
4. 说明原生粘土和次生粘土的特点答：原生粘土：一次粘土，母岩风化后在原地留下来的粘土，产生的可溶性盐被水带走，因此质地较纯，耐火度高，颗粒较粗，可塑性差；次生粘土：二次粘土、沉积粘土，由河水或风力将风化产生的粘土迁移至低洼地带沉淀所成。
颗粒较细，可塑性好，夹杂其它杂质，耐火度差。
5. 粘土按耐火度可分为哪几类，各自特点是什么？P176. 粘土的化学组成主要是什么？主要化学成分为SiO2、A12O3和结晶水（H2O）。
分别说明氧化铝、二氧化硅、氧化铁/二氧化钛、碱金属/碱土金属氧化物、有机质对粘土烧结的影响（1）SiO2 ：若以游离石英状态存在的SiO2多时，黏土可塑性降低，但是干燥后烧成收缩小。
（2）Al2O3 ：含量多，耐火度增高，难烧结。
（3）Fe2O3＜1％，TiO2 ＜0.5％：瓷制品呈白色，含量过高，颜色变深，还影响电绝缘性。
（4）CaO、MgO、K2O、Na2O：降低烧结温度，缩小烧结范围。
（5） H2O、有机质：可提高可塑性，但收缩大。
7. 粘土中根据矿物的性质和数量可以分为哪两类？哪些是有益杂质矿物，哪些是有害杂质？根据性质和数量分为两大类：黏土矿物和杂质矿物有益杂质：石英、长石有害杂质：碳酸盐、硫酸盐、金红石、铁质矿物 8. 指出碳酸盐、硫酸盐对陶瓷烧结的影响碳酸盐主要是方解石、菱镁矿；硫酸盐主要是石膏、明矾石等。
一般影响不大，但以较粗的颗粒存在时。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2.碳化硼 a. 碳化硼（B4C）为六方晶系，其晶胞中碳原子构成的链位
于立体对角线上，同时碳原子处于充分活动的状态。
具有高导热、高硬度和高耐磨性，其硬度仅次于金刚石 和立方BN还具有高的抗酸性与抗碱性。 b. B4C粉末的合成 B4C原料粉末的主要合成方法有：硼碳元素直接合成法、
硼酐碳热还原法、镁热法、BN+碳还原法、BCl3的固相碳化
昆明理工大学环境科学与工程学院
KUST Faculty of Environmental Science and Engineering
无机非金属材料学
再生资源系
朱文杰
讲师
第二篇 无机非金属材料工艺学
第四章 陶瓷工艺学
主要内容
• • • • 绪 论 陶瓷原料 坯料制备及成型 干燥及烧成
注：自学配料及计算、釉料制备及施釉
系数不大。
因此，利用BeO制备的BeO陶瓷可用来作散热器件、熔炼稀有 金属和高纯金属Be、Pt、V等的坩埚、磁流体发电通道的冷壁材料、
高温比体积电阻高的绝缘材料。
但是，BeO有剧毒，操作时必须注意防护，经烧结的BeO陶瓷
是无毒 。
4.氧化锆（ZrO2） a.ZrO2的性质与晶型转变
1170℃，收缩 2370℃ 2715℃
由氢氧化镁制得的MgO
1450 1600 1350
由硝酸镁制得的MgO
1450 1600 1350
由碱式碳酸镁制得的 MgO
1450 1600 1350
由氯化镁制得的MgO
1450 1600
3.氧化铍（BeO）
氧化铍（BeO）晶体为无色，属六方晶系，晶体很稳定，很致 密，且无晶形转变。 BeO具有与金属相近的导热系数，约为309.34W／(m·K)，是 α —Al2O3的15～20倍。BeO具有好的高温电绝缘性能，BeO热膨胀
于3％透光性差， 于1％有一定透
特征
通常胎体较厚，
呈色，断面呈石 状，制作较精细
光性，断面呈石 性好，断ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ细腻，
状或贝壳状，制 呈贝壳状，制作 作较精细 精细
第二节 陶瓷原料
• 粘土类原料
• 熔剂类原料
• 瘠性类原料
• 其他原料
新型陶瓷原料
（一）氧化物原料 1.氧化铝(Al2O3) a.氧化铝的晶型转变
氧化铝的晶型转变示意图
b.Al2O3原料的制备
制取氧化铝的方法是澳大利亚的化学家拜耳（Karl Joseph Bayer）于1889~1892年发明的。
制取工业Al2O3的原料为铝土矿，主要步骤为：烧结、溶出、
脱硅、分解和煅烧 。
氧化铝粉体
2.氧化镁（MgO） MgO属立方晶系NaCl型结构，熔点2800℃，密度3. 58 g/cm3。 MgO化学活性强，易溶于酸，水化能力大，因此制造MgO陶瓷 时必须考 虑原料的这种特性。 MgO在空气中容易吸潮水化生成Mg(OH)2，在制造及使用过程 中部必须注意。
Si3N4粉末的制备方法
2.氮化铝 氮化铝（AlN）是共价键化合物，属于六方晶系，纤维锌矿
型结构，白色或灰白色，密度3.26g/cm3，无熔点，在2450℃下
升华分解，为一种高温耐火材料，热硬度很高，即使在分解温 度前也不软化变形。
AlN粉末主要是通过反应法合成。
第三节
坯料制备
将陶瓷原料经过配料和加工后，得到的具有成型性
能的多组分混合物称为坯料，根据成型方法的不同，坯料
通常可分为三类： （1）注浆坯料。其含水率为28%～35%，如生产卫生陶瓷 用的泥浆。 （2）可塑坯料。其含水率18%～25%。如生产日用陶瓷用 的泥团（饼）。 （3）压制坯料。含水率为3%～7%，称为干压坯料；含水 率为8%～15%，称为半干压坯料。如生产建筑陶瓷用的
项目 煅烧温度 （℃） 1350 线收缩 （%） 15.7 22.4 24.2 1.1 10.1 15.1 12.6 10.1 15.2 1.1 7.3 12.5 体积密度（g/cm3） 2.42 3.24 3.30 1.84 2.46 2.86 1.72 2.29 2.45 1.83 2.18 2.64 气孔率（%） 31.6 4.2 2.8 48.2 30.5 20.1 50.8 35.8 31.8 48.5 28.8 26.2 晶粒平均直径 （μ m） 2.0 8.0 22.0 1 5 10 1.5 6.0 7.5 1.0 4.0 6.0
新的工艺。
广义的陶瓷概念：用陶瓷生产方法制造的无机非金属固体材料和
制品的通称。
德国陶瓷协会：“陶瓷是化学工业或化学生产工艺的一个分支， 包括陶瓷材料和器物的制造或进一步加工成陶瓷制品(元件)。陶
瓷材料属于无机非金属材料，最少含30％结晶体。一般是在室温
中将原料成型，通过800℃以上的高温处理，以获得这种材料的典 美国和日本等国：Ceramics是包括各种硅酸盐材料和制品在内的 无机非金属材料的通称，不仅指陶瓷，还包括水泥、玻璃、搪瓷
示。一般的瓷坯是10~15s，精陶坯为15~25s。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。它是保证坯体组分均匀和泥
浆正常输送、贮放的重要性能之一。粘土的种类和加入量
对泥浆悬浮性影响较大，有时也用悬浮剂来提高泥浆的悬 浮性能。 (3)滤过性好 滤过性也称渗模性，是指泥浆能够在石膏模中滤水成 坯的性能。滤过性好，则成坯速率较快。当细颗粒过多时 ，易堵塞石膏模表面的微孔脱水通道，不利于成坯。熟料 和瘠性原料较多时有利于泥浆的脱水成坯。
第一节
陶瓷的概念与分类
1. 陶瓷的概念
绪
论
传统上，“陶瓷”是指所有以粘土为主要原料与其它天然矿物原料经
过粉碎、混炼、成形、烧结等过程而制成的各种制品。
传统陶瓷包括常见的日用陶瓷制品和建筑陶瓷、电瓷等。
日用陶瓷－餐具
建筑陶瓷－地砖
电瓷
传统陶瓷的主要原料：取之于自然界的硅酸盐矿物(如粘土、长石、石 英等)，所以传统陶瓷可归属于硅酸盐类材料和制品。 因此，陶瓷工业可与玻璃、水泥、搪瓷、耐火材料等工业同属“硅酸盐 工业”的范畴。
粘土矿物－高岭石
钾长石
石英
A超声波雾化器用 金属陶瓷阀门 压电陶瓷晶片 这些氧化物陶瓷、压电陶瓷、金属陶瓷等的生产过程基本上还是原料处 氧化锆陶瓷 理、成形、烧结这种传统的陶瓷生产方法，但原料已不再使用或很少使用粘 土等传统陶瓷原料，而已扩大到化工原料和合成矿物，甚至是非硅酸盐、非 氧化物原料，组成范围也延伸到无机非金属材料的范围中，并且出现了许多
胎体特征
未玻化或玻化程度差、 断面粗糙
细腻，断面呈石状或贝
壳状 清脆
敲击声
沉浊
陶器是一种坯体结构较疏松、致密度较差的陶瓷制品，通常有一定吸水率， 断面粗糙无光，没有半透明性，敲之声音粗哑。 表0－2日用陶器分类 名称 粗陶器 普通陶器 细陶器 吸水率一般不 大于15％，断 面颗粒细，气 孔较小，结构 均匀，施釉或 不施釉，制作 精细
和气相沉积。
（三）氮化物原料
1.氮化硅
氮化硅（Si3N4）是共价键化合物，它有两种晶型，即αSi3N4和β- Si3N4 ，两者均属六方晶系。 Si3N4的化学稳定性很好。 氮化硅具有优良的抗氧化性能。 在常压下， Si3N4没有熔点，而是于1870℃左右直接分解。
主要采用：硅的直接氮化法（固-气）；二氧化硅还原法（固气）；热分解法(液相界面反应法）；气相合成法(气-气）等方法 制备。
(4)触变性适当
受到振动和搅拌时，泥浆粘度会降低而流动性增加， 静置后又恢复原状，此外，泥浆放置一段时间后，在维持
原有水分的情况下也会变稠，这种性质称为触变性。
泥浆的触变性是用厚化系数来表征的，100ml泥浆在 恩格拉粘度计中静置30min和30s后，两者流出时间的比 值就是厚化系数。 空 心 注 浆 的 泥 浆 厚 化 系 数 为 1.1~1.4 ， 实 心 注 浆 为 1.5~2.2。泥浆触变性过大，容易堵塞泥浆管道，且坯体脱 模后易塌落变形；触变性过小，生坯强度较低，影响脱模 和修坯。
特征
吸水率一般大 于15%，不施 釉，制作粗糙
吸水率一般不 大于12％，断 面颗粒较粗， 气孔较大，表 面施釉，制作 不够精细
瓷器的坯体致密，基本上不吸水，有一定的半透明性，断面成石状或贝壳 状。
表0－3日用瓷器分类
名称 炻瓷类 普通瓷器 细瓷器
吸水率一般不大
吸水率一般不大 吸水率一般不大 于0.5％，透光
序号
方法
化学反应式
工艺要点 硅粉中Fe,O2,Ca等杂质<2%,加热温度 ≤1400℃,并注意硅粉细度与氮气的纯 度；1200～1300℃时，α-Si3N4含量高 工艺操作较易，α-Si3N4含量较高，颗 粒较细 亚氨基硅Si（NH）2和氨基硅 [Si(NH2)4]是利用SiCl4在0℃干燥的乙 烷中与过量的无水氨气反应而成， NH4Cl可真空加热，并在1200～ 1350℃下于氨气中分解，也可用液氮 多次洗涤出去
(4) 坯体的干燥强度和收缩率 可塑坯料成型的坯体应有较好的干燥强度（不低于 1MPa），大件制品应有更高的干燥强度。 生产上常用干坯的抗折强度来衡量它的干燥强度。大的 干燥强度有利于成型后的脱模、修坯、施釉、送坯等工序。
型性质。有时也在高温下成型，甚至可经过熔化及析晶等过程。”
等材料。
2. 陶瓷的分类
(1) 按陶瓷概念和用途来分类 陶瓷
普通陶瓷
特种陶瓷
日用陶瓷 (包括艺术 陈列陶瓷)
建筑卫 生陶瓷
化工陶瓷
化学瓷
电瓷 及其它 结构陶瓷 功能陶瓷 工业用陶瓷
结构陶瓷主要是用于耐磨损、高强度、耐热、耐热冲击、硬 质、高刚性、低热膨胀性和隔热等结构陶瓷材料；