陶瓷工艺基本知识(上)

陶瓷工艺基本知识（上）

陶瓷原料主要来自岩石，而岩石大体都是由硅和铝构成的。陶瓷也是用这类岩石作原料，经过人工加热使之坚固，很类似火成岩的生成。因此从化学上来说，陶瓷的成分与岩石的成分没有什么大的区别。如果是硅和铝所构成的陶瓷，其主要原料有以下几种：

1、石英——化学成分是纯粹的二氧化硅（SiO2），又名硅石。这种矿物即使碎成细粉也无粘性，可用来弥补陶瓷原料过粘的缺点。在780℃以上时便不稳定而变成鳞石英，在1730℃时开始熔融。

2、长石——是以二氧化硅及氧化铝为主，又夹杂钠、钾、钙等的化合物。因其所含分量多寡不同，又有许多种类。一般有将含长石较多的岩石叫作长石的，也有以它的产地来命名的。现在把长石中具有代表性的几种和它们的成分列于表1。其中前三种是纯粹的理论成分，后一类则含有岩石中所有的不纯物质。

钠长石与钙长石以各种比例互相熔解，变成多种多样的长石。这些总称为“斜长石”，它的性质依其中所含钠长石与钙长石的比例而定。还有一种和正长石（钾长石）为同样成分而形状稍有变异的，至今也多误传为正长石，其实这种应该叫做“微斜长石”。

表1

成分

岩石

SiO2

Al2O3

CaO

K2O

Na2O

Fe2O3

MnO2

熔融点

正长石

64.7

18.4

16.9

--

--

约1200℃

钠长石

68.0

20.0

12.0

--

--

1122℃

钙长石

43.0

37.0

20.0

--

--

1550℃

微斜长石

65.9

18.5

0.1

12.0

3.0

0.4

0.1

--

3、瓷土（又名“高岭土”）——瓷土（H4Al2Si2O9）是陶瓷的主要原料。它是以产于世界第一窑厂的中国景德镇附近的高岭而得名的。后来由“高岭”的中国音演变为“Kaolin”，而成为国际性的名词。纯粹的瓷土是一种白色或灰白色，有丝绢般光泽的软质矿物。

瓷土是由云母和长石变质，其中的钠、钾、钙、铁等流失，加上水变化而成的，这种作用叫作“瓷土化”或“高岭土化”。至于瓷土化究竟因何而起，在学术界中虽然还没有定论，但大略可以认为是长石类由于温泉或含有碳酸气的水以及沼地植物腐化时所生的气体起作用变质而成的。一般瓷土多产于温泉附近或石灰层周围，可能就是这个原因。瓷土的熔点约在1780℃左右，实际上因为多少含有不纯物质，所以它的熔点略为降低。

纯粹的瓷土（高岭土）存量不多，而且所谓纯粹的瓷土，也没有黏土那样强的粘度。一般所说的瓷土如果放在显微镜下面来观察，大部分带有白色丝绢状的光泽，银光闪闪，是非常小的结晶，这就是所谓纯粹的瓷土。此外，还含有未变质的长石、石英、铁矿及其他作为瓷土来源的岩石的碎片。

纯粹瓷土的成分是：SiO2 46.51%，Al2O3 39.54%，H2O 13.95%, 熔度为1780℃。

陶瓷中最高级的是瓷器。作瓷器用的岩石究竟以哪样最好？由于瓷器必须是白色。因而就不得不极力避免含有使陶瓷着色的铁分。含铁少而以氧化硅及氧化铝为主要成分的岩石有：花岗岩、花岗斑岩、石英斑岩、石英粗面岩以及由这类岩石分崩而成的水成岩等。

这里所说的花岗石乃至石英粗面岩（即在火成岩中也算是含有氧化硅及氧化铝特别多而铁分子少的），都是以石英、长石为主，并含有若干云母及富于铁分（氧化铁）的黑绿或黑褐色的矿物。假若仔细观察这些岩石，便可看到

许多像玻璃一般透明的颗粒和像瓷器一样鲜艳的白色或淡红色的颗粒。前者是石英、后者是长石。这四种岩石的化学成分虽然相同，但因为长石与石英等颗粒的大小不同，因而形成了不同的岩石。花岗岩全体是由比较大的颗粒（直径1~7

毫米）构成的。石英粗面岩是在看不见颗粒的致密素地中有石英及长石的小粒存在。花岗斑岩及石英斑岩则介乎此二者之间，是在致密的素地内含有大粒的石英。这类岩石构造上的差异，主要在于由熔融的岩浆到冷固的时间长短，其中花岗岩最长，石英粗面岩最短，而花岗斑岩与石英斑岩则是在介乎两者间的时间内冷固的。陶瓷是以岩石作原料，而所以未能具有岩石般的颗粒，其主要原因是，陶瓷原料不像岩石那样在高温下完全熔化，同时所需要的冷固时间也较短，这是天然岩石与人造岩石即陶瓷间的最大区别。有时与石英粗面岩同样成分之物，以熔融状态流到地面上而骤然冷固，这样形成不含有像上述岩石那种用肉眼可见的石英、长石等颗粒，而形成全体一样的玻璃，即是所谓黑曜石和重晶石。由此可见岩石与陶瓷的本质相同，只有天工与人工的差别罢了。

在花岗岩中含有二氧化硅特多的是半花岗岩和伟晶花岗岩。前者的长石与石英等的颗粒细小，后者则由特大的长石及石英的颗粒形成。其中有的在某部分集中了同样物质，而变成纯粹的石英脉，或纯粹的长石脉，也有的转变为半花岗岩（有些地方就用原来的半花岗岩作为陶瓷原料）。

现将这些岩石的成分分析列于表2。

表2

成分

岩石

SiO2

Al2O3

Fe2O3

FeO

MgO

CaO

地表平均

59.07

15.22

3.10

3.71

3.45

5.10

花岗岩

73.37

15.24

0.28

1.43

0.28

1.81

花岗斑岩

72.55

13.40

2.02

0.51

2.65

石英斑岩75.16

11.21

0.88

2.30

0.42

0.72

石英粗面岩67.99

14.96

0.40

2.36

痕迹

1.99

黑曜石74.88

12.28

0.34

0.94

0.40

1.13

Na2O

K2O

H2O

TiO2

P2O5

MnO

其他

合计

3.71

3.11

1.30

1.03

0.30

0.11

0.79

100.00

3.15

3.54

0.70