日用长石质瓷坯料配方设计

日用长石质瓷坯料配方设计、试样制备及其性能测试

1. 前言

实验目的及意义：

通过瓷工艺设计性综合实验，达到：

（1）深刻常用瓷原料在瓷坯料中的作用；

（2）掌握坯料配方设计和实验研究方法；

（3）掌握实验技能，提高动手能力；

（4）提高分析问题和解决问题的能力；

（5）为毕业论文实验、进一步深造或从事专业技术工作奠定良好的基础。

2. 文献综述

瓷行业在我国是一个古老的行业．大约已有8000多年的历史在唐宋时期，瓷制造已相当发达，并形成一定的生产规模。宋代钧、汝、官、哥、定五大名窑产品闻名于世，瓷器作为商品开始批量输出海外明清两代，是我国瓷业发展的历史鼎盛时期。以瓷器为代表，其精美多样的产品、精湛的技艺，在全世界享有极高的声誉。建国以前，我国瓷行业受到了严重的摧残，一蹶不振；而此间西方制瓷业却得到了很大的发展，我国的瓷国地位受到了严重的挑战。

建国以来，我国的瓷行业得到了迅速的发展，瓷企业遍布全国，形成、，，宜兴，，醴陵，德化，、、，海城等重点瓷产区；建立了瓷研究所、、大专院校与瓷装备制造、装饰材料制造等专业工厂，一个完整的工业体系业已建立；产品品种也由日用瓷、设艺术瓷扩展到建筑卫生瓷、工业瓷及高技术瓷等领域。近年来，我国传统的日用瓷行业引进了国外先进的制瓷技术和装备，使许多产区、企业的生产进一步现代化，产品质量不断提高，产品出口创汇增加，我国日用瓷工业和世界先进水平的差距在逐步缩小。

目前国际瓷业正在逐步重组，生产格局在调整变化之中。一些发达国家，如德国、美国、日本，凭借技术、资金优势转向重点发展高技术瓷；而日用瓷的生产由于原料、人工费用增加、附加值相对较低等原因，正逐步转移到发展中国家，这就为我国瓷产品抢占国际市场提供了难得的机遇。目前我国日用瓷出口数量占世界第一位．但平均售价偏低的局面仍无明显改观，其主要原因是产品档次低，花色品种不适应国际市场需求因此，从原料、燃料、辅助材料、技术装备、生产管理等诸多环节人手，提高出1：3产品的质量是我国瓷行业发展的关键，必须走。以质取胜”

之路。

长石质瓷是目前国外瓷工业所普遍采用的一种瓷质。它是以长石作助熔剂的“长石—石英——高岭土”三组分系统瓷，由粘土、石英、长石以2∶1∶1左右的比例配合，经制泥、成型、干燥、上釉、烧制(1200～1400℃)等工序制成。这种瓷利用长石在较低温度下熔融并形成高粘度玻璃的特性。瓷胎是由玻璃相（50%～60%）、莫来石晶相（10%～20%）、残余石英晶相（8%～12%）、半安定方石英晶相（6%～10%）及微量气孔相（0.5%）构成。原料来源丰富、价格低廉,能制成大型制品，又具有相当好的电绝缘性能、力学性能、热性能、化学稳定性和耐气候性等特点。

3. 实验过程总体安排

首先查阅资料选择一种长石质瓷坯的化学组成，估计其烧成温度和抗弯强度，再根据已有的原料计算出配料量，然后根据配方，制备试样若干，通过对不同温度下烧制的试样的吸水率和线收缩率测定，绘制温度－收缩率，温度－吸水率曲线，确定烧成温度，最后测量在此温度下烧成试样的抗弯强度，另补充电解质稀释泥浆实验。

4. 实验配方设计计算（近似计算）

4.1瓷坯及原料化学组成“灼减量”换算成不含灼减量的质量分数（表1—表2）

瓷坯为日用长石质瓷坯料

通过查阅文献得到一种长石质瓷的配方如下表一所示

表一某瓷器的配方wt%

通过换算得到这种原料不含酌减的各化学组成组成如下表二所示

表二不含酌减量的各原料的化学组成wt%

通过各种原料中每种氧化物的质量，然后将各原料的同种氧化加和结果如下

从而得到这种长石质瓷的化学组成如下所示

因此可以用所给的以下原料进行配料量的计算

实验室原料使用石英、长石、生砂石、滑石粉、洪江土、土

表3 瓷坯及原料化学组成（含灼减）wt% 单位: %

表4 换算后瓷坯及原料化学组成（无灼减）wt% 单位：%

4.2列表计算配料质量分数（表5）

（注意：为保证成形性能可塑性要求，土使用量不超过15%，洪江土使用量不超过20%，瓷坯MgO质量分数超过0.50%时，需加入滑石粉满足。）

拟定土引入量14.00%，洪江土引入量18.00%

表5 配料量计算过程

4.3将算得的配料质量分数换算回含灼减量的配料质量分数，并按百分比折算一次即得配方

原料计算值/% 换算值/% 配料百分比/% 土14.00 15.96 14.42

洪江土18.00 20.76 18.75

滑石粉0.710 0.750.68

长石22.82 22.98 20.76

生砂石22.11 25.89 23.38

石英24.29 24.36 22.00

合计110.70 100.00

即最终设计的配方为 土14.42%、洪江土18.75 %、滑石粉0.68%、长石20.76%、

生砂石23.38%、石英22.00%

5. 材料技术指标

该长石质瓷烧成温度控制在1250～1280℃， 抗弯强度应在50～70M P a 。

6.实验工艺流程、设备及工艺参数

6.1实验工艺流程及工艺参数

6.2实验设备

电子天平，双头快速球磨机，电热恒温干燥箱，成型压机，高温箱式电阻炉，抗弯强度测试测定仪。

7. 检测项目

7.1吸水率、烧成线收缩率测定

吸水率计算公式

W=（G1-G0）/G0×100% 式

（1）

式中：W—试样的吸水率，%

G0—试样干重，克

G1—试样吸水饱和后的重量，克

烧成线收缩率计算公式

Y=（L0-L）/L0×100% 式（2）

式中：Y—试样的烧成线收缩率，%

L0—试样干燥后长度，mm

L—试样烧成后的长度，mm

在200～1300℃围选取时选取25个温度点，设计升温曲线，分别在这些温度点测试试样的吸水率和烧成线收缩率，并绘制温度－收缩率，温度－吸水率曲线确定烧成温度。