陶瓷及加工工艺

陶瓷及加工工艺
注浆成型分为空心注浆和实心注浆。
图为空心注浆，实心注浆就是将泥浆注入两石膏模面之间（模 型与型芯）的空穴中，泥浆被两面吸水，水分不断被吸收后形 成泥胚。
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3.干压成型
干压成型是利用压力，将干粉胚料在 模型中压成致密胚体的一种成型方法。干 压成型过程简单，产量大，缺陷少，并便 于机械化，对成型形状简单的小型坯体， 有广泛的应用价值。由于干压成型的坯料 水分少，压力大，坯体致密，因此能获得 收缩小，形状准确，易于干燥的生坯。
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陶瓷的装饰
1．陶瓷坯体装饰 是在陶或瓷的胚体上，通过一定的工艺方式对陶瓷胚
体本身进行加工所形成的由凹凸、虚实以及色彩变化的装 饰。，中国传统陶瓷上所运用的胚体装饰可分为四大类： 堆贴加饰类，削刻剔减类，模具印纹类，其他工艺类型。 堆贴加饰类是在胚体表面增加泥量，并通过堆、贴、塑等 工艺方式达到装饰目的。其中包含雕塑粘结、堆贴、堆塑、 立粉等装饰方法；削刻剔减类是通过对胚体表面的切削、 刻画、镂空等减去胚体泥量的工艺手段，构成装饰纹样或 装饰肌理；模具印纹类是利用胚体在柔软时的可塑性，用 带花纹的拍子、印章、模子印出有凹凸质感的纹样。
传统陶瓷 + 高纯度原料 + 人工合成
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罐与漏斗——酒具（灰陶） 磁山文化红陶器具
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仰
韶
文
化
彩 陶 瓶
西 周 的 硬 陶
—— ——
夏 代 的 白 陶 罐
流大 佳汶 器口 （文 黑化 陶 ）
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东汉时期：瓷器
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唐代：
越窑青瓷莲花碗
邢窑白瓷
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注浆成型后的坯体结构较均匀，但其含水量大，干燥与烧成 收缩也较大。由于注浆成型的适应性大，所以广泛地应用于生产 中。注浆的特点适用于各种陶瓷产品，凡是形状复杂、不规则的、 薄的、体积较大的（如卫生洁具）且尺寸不严的器物都可以用注 浆成型，一般的日用瓷中的花瓶（特别是各种镂空通花瓶）、汤 碗、茶壶、椭圆形盘、手柄等都可以用注浆法成型。
装饰、上釉
煅烧
加工
风化
釉料制备
拣选
装饰、上釉
检验包装
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原料配制
原料的配制对于制备陶瓷材料至关重要，原料在一定程 度上决定着陶瓷制品的质量和工艺流程及工艺条件的选择。
陶瓷生产的最基本原料是石英、长石、黏土三大类和其他 一些化工原料。
从工艺的角度，陶瓷材料的分类 1.可塑性材料：主要指黏土类天然矿物。（高岭土、多水高 岭土、膨润土等）它们在坯料中起到塑化和黏结的作用。 2.无可塑性原料：a.石英属瘠性材料；作用是防止高温变形、 冷却后在瓷坯中起骨架的作用、防止坯体收缩时开裂变形。b. 长石属于熔剂原料；作用是对高粘度玻璃起到高温胶结作用， 增加制品的密实性和强度。
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陶瓷制品可分为陶器、炻器、瓷器三大类。 陶器是指以黏土为胎，经过手捏、轮制、模塑等方法加工成型后， 在高温下焙烧而成的物品，品种有灰陶、白陶、红陶、彩陶和黑 陶等。陶器分粗 陶和精陶两种。 炻器亦称缸器， 是介于陶器和瓷 器之间的一种陶 瓷制品，如水缸 等，质地致密坚 硬，与瓷器相似， 多为棕色、黄褐 色或灰蓝色。
宋代：
汝窑碗
官窑
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哥 窑 贯 耳 扁 瓶
钧 窑 尊
定窑——孩儿枕
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元代梅子青瓷
元代哥釉碗
明代五彩玉壶春瓶
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青花瓷（始于元代，发展于明代）
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釉里红（景德镇）
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珐琅彩瓷（清代）
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陶瓷的分类
力学性能
结合键和晶体构造决定了陶瓷具有很高的抗压强度和硬度， 而抗拉强度低和抗剪强度则很低。此外，脆性也是陶瓷材料的 一大缺陷，几乎没有塑性，在静态负荷下，虽抗压强度很高， 但稍微受外力冲击便发生脆裂。
陶瓷材料基本不具有抗断裂性能，抗冲击强度远远低于抗 压强度，致使其应用尤其作为结构材料使用时有所局限。为了 改善陶瓷脆性问题，可以从几方面人手：首先是预防在陶瓷中， 特别是表面上产生缺陷；其次是在陶瓷表面造成压应力；然后 是消除陶瓷表面的微裂纹。
陶瓷材料的热性能主要包括热容、热膨胀系数、热导率、热稳定性、 抗热震性、抗热冲击性等。热稳定性是陶瓷制品使用时的一个重要质量 指标。陶瓷熔点高，大多在2000℃以上。有很高的抗氧化性，高温强度 好，抗蠕变能力强，适宜作高温材料。陶瓷的热膨胀系数较小，一般热 导率也较低。抗热震性是指陶瓷材料承受外界温度急剧变化而不破损的 能力，又称为耐温度急变性。陶瓷的抗热震能力较差，也就是在温度急 剧变化时抵抗破坏的能力较差，容易造成陶瓷制品产生裂纹或开裂。
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b.滚压成型 它与旋压成型不同之处是把扁平的样板 刀改成回转型的滚压头。成型时盛放泥 料的模型和滚压头分别绕自己的轴线以 一定的速度同方向旋转。滚压头一面旋 转一面逐渐靠近盛放泥料的模型，滚压 头就对泥胚进行“滚”和“压”的作用而进 行成型。从滚压成型的方法来看，成型 时，胚泥是均匀展开的，受力由小到大 比较缓和、均匀、破坏力的可能性较小， 胚体的组织结构均匀。其次，滚头与胚 泥的接触面积较大，压力也较大，受压 时间较长，胚体就致密，强度也大。
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气孔率与吸水率
气孔率是指陶瓷制品所含气孔的体积 与制品总体积的百分比，它的高低和密度 的大小是鉴别和区分各类陶瓷的重要标志。 吸水率则反映陶瓷制品烧结后的致密程度， 日用陶瓷质地致密，吸水率不超过0.5%， 炻器吸水率在2%以下，陶器吸水率则在 3%以上。
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陶瓷的加工工艺
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陶瓷的成型
将陶瓷原料经过配料和加工得到的具有成型性 能的多组分混合料称为坯料，而将制备好的坯料制 成具有一定形状大小坯体的过程即为成型。
常用陶瓷坯料的成型方法有可塑成型、1．可塑成型
可塑成型是基于陶瓷坯料的可塑性，利用模具或刀 具等运动所造成的压力、剪力、挤压等外力对坯料进行 加工，迫使其在外力作用下可塑变形而制成坯体的成型 方法。这种坯料含水率一般为18～26%，应有较高的屈 服值，使成型时坯形足够稳定；同时也应有较大延伸变 形量，以保证成型时坯料不坼裂。按操作方法可塑成型 可分为旋压、滚压、拉坯、印坯、雕镶等。目前使用最 广泛的是旋压和滚压两种。
一般陶瓷的加工是指以黏土为主要原料，经 成型、焙烧，制取陶器、炻器、瓷器等陶瓷制品 的生产过程。普通陶瓷制品与特种陶瓷制品的制 造工艺基本相同，生产流程比较复杂，但一般都 包括原料配制、坯料成型和窑炉烧结三个主要工 序。
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硬质原料
拣选
粉碎
软质原料
风化
除杂
陶瓷生产工艺流程
配料
混炼
成型
干燥
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陶瓷坯体干燥
排出坯体中的水分的工艺过程称为干燥。干燥的目的在 于使坯体获得一定的强度以适应运输、修坯、粘结、施釉等 加工要求，避免在运输过程中产生变形和损坏或在烧成时因 水分汽化而造成的坯体开裂。因此，成型后的坯件必须进行 干燥处理。同时，干燥处理也能提高坯体吸附釉彩的能力。
陶瓷的干燥是陶瓷生产工艺中非常重要的工序之一，陶 瓷产品的质量缺陷有很大部分是因干燥不当而引起的。按干 燥是否进行控制可分为，自然干燥和人工干燥，由于人工干 燥是人为控制干燥过程，所以又称为强制干燥。 陶瓷坯体常 用的干燥方法有对流干燥、电热干燥、高频干燥、微波干燥、 红外干燥、真空干燥、综合干燥等。
按照陶瓷材料的性能功用可将陶瓷分为普通陶瓷和特种陶瓷两类。 普通陶瓷（传统陶瓷）是以天然的硅酸盐矿物为原料（如粘土、 长石、石英等）经过粉碎——成型——烧结而制得，又称硅酸盐陶 瓷。例如日用陶瓷、建筑瓷、艺术陶瓷都属于普通陶瓷范畴。
特种陶瓷又称为精细陶瓷、先进陶瓷、工业陶瓷。由于天然硅酸 盐原料中含杂质较多，不能满足特种陶瓷性能上的要求，故常用 其他非硅酸盐类化工原料或人工合成原料，如氧化铝、氧化锆、 氧化钛氧化物等和氮化硅、碳化硼等非氧化物制造。特种陶瓷具 有高强度、高硬度、高韧性、润滑性、磁性、透光、耐腐蚀、导 热、隔热、集热、导电、绝缘、半导体以及压电、光电、电光、 声光、磁光等性能，在现代工业技术，特别是在高新技术领域中 的地位日趋重要。
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c.拉坯成型 也称手工拉坯，是在转动的转台上完成的。要求坯 泥即有“挺劲”又能自由延展。
d.雕塑和印坯 基本上是靠手工完成的，其生产效率较低。
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2．注浆成型
注浆是陶瓷生产成型中一个基本的成型工艺，即将制备好的 坯料泥浆注入多孔性模型内，由于多孔性模型的吸水性，泥浆在 贴近模壁的一层被模子吸水而形成一均匀的泥层。随时间的延长， 当泥层厚度达到所需尺寸时，可将多余泥浆到出，留在模型内的 泥层继续脱水、收缩、并与模型脱离，出模后既得到制品生坯。
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表面性能和化学性质
陶瓷的表面性能、表面粗糙度和曲度不仅与原料的 细度有关，而且与工艺方法有重要关系，一般说来陶瓷 原料细度越小，其表面越光滑。
陶瓷的化学稳定性主要取决于坯料的化学组成和结 构特征。陶瓷的组织结构非常稳定，不但在室温下不会 氧化，即使在1000℃以上的高温下也不会氧化。一般情 况下，陶瓷材料是良好的耐酸材料，能耐无机酸和有机 酸及盐的侵蚀，但抵抗碱的侵蚀能力较弱。餐具瓷釉的 使用要注意在弱酸碱的侵蚀下，铅的溶出量超过一定量 时会影响人体健康。
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光学性能
陶瓷的光学性能是指其在红外线、可见光、紫 外线及各种射线作用下的一些性质。陶瓷的光学性 能包括白度、透光度和光泽度。白度指陶瓷材料对 白光的反射能力。透光度是指瓷器允许可见透光的 程度。常用透过瓷片的光强度与入射在瓷片上的光 强度之比来表示。光泽度指陶瓷器表面对可见光的 反射能力。光泽度决定于瓷器表面的平坦与光滑程 度。