(完整版)陶瓷及加工工艺

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。
陶瓷及加工工艺
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
陶瓷及加工工艺
瓷器可以说是陶瓷 器发展的更高阶段， 它是一种由瓷石、 高岭土等组成，外 表施有釉或彩绘的 物器。瓷器的特征 在于其坯体已完全 烧结、完全玻化， 因此很致密，对液 体和气体都无渗透 性，胎薄处可呈半 透明，断面呈贝壳 状。
陶瓷及加工工艺
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陶与瓷的区别
陶瓷及加工工艺
陶瓷的基本性能
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。
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）
陶瓷及加工工艺
陶瓷及加工工艺
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陶瓷的分类
陶瓷及加工工艺
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、注浆成 型、干压成型等。
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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。
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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。
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 Baidu Nhomakorabea 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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第十章 陶瓷及加工工艺
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陶瓷概述
陶瓷材料是人类最早利用的材料之一，也是最早利用的非 天然材料。从其名词词面来说，它是陶器与瓷器的总称， 就其传统工艺含义来说，陶瓷是指将黏土一类的物料经过 成型及高温处理变成有用的多晶体材料。
陶瓷及加工工艺
传统的“陶瓷”是陶器、炻器和瓷器的总称，传统陶 瓷是指以黏土为主和其他天然矿物原料（硅酸盐和氧 化物材料）经过拣选、粉碎、混炼、成型、煅烧等工 序而成的制品。 现代陶瓷的概念则泛指所有无机非金属材料。包括
釉与玻璃的差别在于釉在溶化时必须很粘稠而不流动， 只 有这样才能保证在烧成时保持它原有的表面而不会流走，且能 在直立的表面上不致下坠。 某些艺术釉例外，如流动釉等，它 们在烧成时反倒应该具有较大流动性。
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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。
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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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电性能和热性能
陶瓷的电性能在工作电路中起着重要的作用。一般情况下，大多数 陶瓷是电绝缘体，少数特种陶瓷可以是半导体。温度对陶瓷的导电率有 明显的影响，当温度升高时，陶瓷的导电率会升高。另外，当作用于陶 瓷材料的电场强度超过某一临界值时，它会丧失绝缘性能，由介电状态 转变为导电状态，这种现象称为介电强度的破坏或介质的击穿。
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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。
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。
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。
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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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划花装饰
刻花梅瓶
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印花碗
贴花足碗
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剔花罐
镂空瓶
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雕塑装饰
釉上彩鼻烟壶
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2．陶瓷釉彩装饰
(1)上釉 釉：是硅酸质材料；是附着于陶瓷坯体表面的一种连续的
玻璃质层，或者是一种玻璃体与晶体的混合层。一般釉层厚度 为0.1~0.3mm，加入金属氧化物会改变釉色。
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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。
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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。
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。
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a.旋压成型 是日用陶瓷主要成型方法之一。 主要利用旋转的石膏模子与样板 刀来成型，操作时，将经过真空 练泥的泥团放在石膏模中（模子 的含水率在4%-14%），将石膏模 放在轱辘机上，使其装懂，然后 慢慢地放下样板刀，由于样板刀 的压力，泥料就均匀地分布在模 子内部表面，多出的泥料就贴在 样板刀上，并用手清除，模子壁 和样板刀转动所构成的空隙就被 泥料所填满而旋制成呸件。
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。
陶瓷及加工工艺
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。