日用陶瓷工艺学复习资料

日用陶瓷工艺学复习资料
什么叫陶瓷（传统）？如何区分陶瓷和瓷器？：传统上，陶瓷的概念是指所有以粘土为主要原料与其他天然矿物原料经过粉碎混炼、成型、煅烧等过程而制成的各种制品。

陶器与瓷器的区别：陶器坯体结构较疏松，致密度较差，吸水率一般大于3%，断面粗糙无光，没有半透明性，敲之声音粗哑；瓷器的坯体致密，吸水率一般不大于3%，有一定的半透明性，断面呈石状或贝壳状，敲之声音清脆。

1、陶瓷原料可分为哪三大类？（举例说明）。

谈谈粘土、长石、石英的主要化学成分以及他们在陶瓷生产中的作用。

：陶瓷原料分为：可塑性原料（粘土类原料），非可塑性原料（石英类原料），熔剂原料（长石类原料）。

粘土的主要化学成分是SiO2和Al2O3，作用：1、粘土的可塑性是陶瓷坯泥赖以成形的基础；
2、粘土使注浆泥料与釉料具有选复兴与稳定性；
3、粘土一般呈细分散颗粒，同时具有结合性；
4、粘土是陶瓷坯体烧结时的主体，粘土中的Al2O3含量和杂质含量是决定陶瓷坯体的烧结程度、烧结温度和软化温度的主要因素；
5、粘土是形成陶器主体结构和瓷器中莫来石晶体的主要来源。

长石的主要化学成分是：主要是钾、钠、钙和少量钡的铝硅酸盐。

作用：1、长石在高温下熔融，形成粘稠的玻璃熔体，是坯料中碱金属氧化物（K2O、Na2O）的主要来源，能降低陶瓷坯体组分的融化温度，有利于成瓷和降低烧成温度；2、熔融后的长石熔体能溶解部分高岭土分解产物和石英颗粒；3、长石熔体能填充于各结晶颗粒之间，有助于坯体致密度和减少空隙；4、在釉料中长石是主要熔剂；5、长石作为瘠性原料，在生坯中还可以缩短坯体干燥时间，减少坯体的干燥收缩和变形等。

石英的主要化学成分是SiO2，作用：1、在烧成前石英作为瘠性原料，可对泥料的可塑性起调节作用，能降低坯体的干燥收缩，缩短干燥时间并防止坯体变形；2、在烧成时，石英的加热膨胀可部分地抵销坯体收缩的影响；3、在瓷器中，石英对坯体的机械强度有着很大的影响，合理的石英颗粒能大大提高瓷器坯体的强度，否则效果相反；4、在釉料中二氧化硅是生成玻璃质的主要组份，增加釉料中石英含量能提高釉的熔融温度和粘度。

2、什么叫粘土？按粘土的成因，可将粘土分为哪几类？他们的性能特点有何不同？
粘土是多种微细的矿物的混合体，主要含水铝硅酸盐矿物，具有可塑性。

按成因分为：一次性粘土（原生粘土）二次粘土（次生粘土）；特点：一次性粘土颗粒比较粗，可塑性不太好，耐火度高，烧后白度高；二次粘土颗粒较细，可塑性较好，耐火度较低，烧后白度差。

3、从化学组成可以估计粘土的哪些性能？
1、可以估计粘土的耐火度的大小；
2、可以推断粘土煅烧后的呈色；
3、可以估计粘土的成型性能；
4、推断出粘土在烧结过程中产生膨胀或起泡的可能性。

4、什么是粘土的颗粒组成？他对粘土的工艺性能有何影响？
颗粒组成是指粘土中含有不同大小颗粒的百分比含量。

对粘土的影响：颗粒大小的不同，在工艺性质上也能表现出很大的不同，由于细颗粒的比表面积大，其表面能也大，因此当粘土中细颗粒愈多时，则其可塑性愈强、干燥收缩大，干后强度愈高，并且在烧成时也易于烧结，烧后的气孔率亦小，有利于成品的机械强度、白度和半透明度的提高；粘土的颗粒形状和结晶程也会影响其工艺性质，片状结构比杆状结构的颗粒堆积致密、塑性大、强度高；结晶程度差的颗粒可塑性也大。

5、什么叫粘土的可塑性和结合性？他们在生产中有何实际意义？影响粘土可塑性和结合性有哪些因素？：
可塑性是指粘土与适量的水混炼以后形成泥团，这种泥团在一定外力的作用下产生形变但不开裂，去掉外力后，仍能保持其形状不变的粘土这种性质。

结合性是指粘土能粘结一定细度
的瘠性物料，形成可塑泥团并有一定干燥强度的性能。

意义：可塑性是粘土的主要工业技术指标，是粘土能够制成各种陶瓷制品的成形基础。

粘土的这一性质能够保证坯体有一定的干燥、修理、上釉等能够进行的基础，也是配料调节泥料性质的重要因素。

影响因素：固体物料类型、颗粒形状、颗粒大小及粒度分布、颗粒的离子交换能力等固相性质；液相对固相的浸润能力和液相的粘度的液相性质；包括可塑水量的固相与液相的相对数量。

6、干燥收缩、烧成收缩、总收缩的定义及其收缩率的计算。

干燥收缩是指粘土泥料干燥时，因包围在粘土颗粒间的水分蒸发，颗粒相互靠拢因其体积收缩。

烧成收缩是指粘土泥料在锻炼时，由于发生一系列的物理化学变化（如脱水作用、分解作用、莫来石的生成、易熔杂质的熔化，以及这些熔化物充满质点间空隙等等），因而粘土再度收缩。

总收缩是指干燥收缩与烧成收缩的总和。

S干=（L0-L干）/L0*100%；S烧= （L 干-L烧）/ L干*100%；S总=（L0-L烧）/ L0*100%。

7、石英晶型转化有何特点？掌握石英的晶型转化对陶瓷生产有何指导作用？
特点：横向转化由表面开始逐步向内部进行，转化之后发生结构变化，形成新的稳定晶型因而需要较高的活化能。

转化进程缓慢，转化时体积变大，并需要高的温度与较长的时间。

为了加速转化，可以添加细磨的矿化剂或助熔剂。

纵向转化进行迅速，转化是在达到转化温度之后，晶体表里瞬息间同时发生，转化后结构不发生特殊变化，因而转化较容易进行，体积变化不大，转化为可逆的。

指导作用：掌握了石英的理论转化与实际转化之后，在指导生产上有一定的实际意义，可以利用它的家热膨胀作用，预先燃烧块状石英然后急速冷却。

使组织结构破坏，便于粉碎。

一般预烧温度为1000oC左右，具体情况需视其温度高低，时间长短，冷却速度快慢等因素而定。

总的体积膨胀2~4%，这样的体积变化能使块状石英疏松开裂。

此外，在制品烧成和冷却时，处于晶型转化的温度阶段，应适当控制升温与冷却速度，以保证制品不开裂。

8、日用陶瓷生产一般采用哪一种长石？对他的熔融特性和组成有何要求？
一般采用含钾长石较多的钾钠长石；一般要求K2O与Na2O总量不小于11%，其中K2O：Na2O应大于3，CaO与MgO总量不大于1.5% ，Fe2O3含量应控制在0.5%以下为宜。

在选用时，应对长石的熔融温度、熔融温度范围及熔体的粘度作熔烧实验。

陶瓷生产中适用的长石要求熔融温度低于1230oC，熔融范围应不小于30~50 oC。

9什么叫坯料？按制瓷坯料组成中主要熔剂原料不同，可分为哪四种？他们各有哪些原料组成？烧后制品有何特点？
坯料是由粘土和其他天然矿物原料按一定比例，经过混合精制而成的坯制泥料。

分为：长石质瓷坯料、绢云母质瓷坯料、磷酸盐质瓷坯料、镁质瓷坯料。

长石质瓷坯料原料是长石、石英、粘土；瓷质洁白、薄层呈半透明，断面呈贝壳状，不透气，吸水率很低，瓷质坚硬，机械强度高，化学稳定性好。

绢云母质瓷坯料原料是高岭土、瓷石；瓷质除具有长石质瓷的一般性能特点外，还有透明度高，加之采用还原焰烧成，外观呈“白里泛青”的特色，成为中国瓷的某些传统风格和独有的特点。

磷酸盐质瓷坯料原料是高岭土、石英、长石、骨灰；该瓷的白度高，透明度好，瓷质软，光泽柔和，但脆性较大，热稳定性较差，而且烧成范围狭窄，不易控制。

镁质瓷坯料原料是滑石、粘土、长石；
10、谈谈坯料中各氧化物在瓷中的作用和有哪些天然矿物原料引入的？
SiO2是含量很高，直接影响瓷的强度及其它性能，但其含量不能过高，如果超过75%接近于80%，瓷器烧后热稳定性变坏，已出现自行炸裂现象；由石英引入的。

Al2O3可以提高瓷的化学稳定性与热稳定性，提高瓷的物理化学性能和机械性能，提高白度，含量过多会提高瓷的烧成温度，若过少（低于15%）则瓷坯趋于易熔，容易变形；主要由
长石和高岭土引入。

K2O与Na2O起助熔剂作用，存在于玻璃相中提高其透明度，K2O可使瓷的音韵宏亮、铿锵有声，Na2O过多，则瓷的声音沉哑，一般K2O与Na2O总量控制在5%以下为宜，否则会急剧的降低瓷的烧成温度与其热稳定性；主要由长石引入。

碱土金属氧化物(CaO、MgO等)在少量情况下只与碱金属氧化物共同起着助熔作用，引入CaO、MgO等，可以相对的提高瓷的热稳定性和机械强度，提高白度和透光度、改进瓷的色调，减弱铁钛的不良着色影响。

不是特别引入的。

着色氧化物（Fe2O3,TiO2）有害影响很大，可使瓷被着色成不好的色泽，影响其外观质量。

11、按坯料含水量不同，可将坯料分为哪几种？他们的含水率各多少？日用陶瓷生产一般采用哪种坯料？
可将坯料分为：可塑料、注浆料、粉状料三种。

含水率分别为：19~25%、28~38%、4~7%。

日用陶瓷一般采用可塑料和注浆料。

12、可塑性坯料和注浆坯料有何工艺性能要求？如何达到上述要求？
可塑性坯料的工艺要求：1、可塑性要好，可塑性指标大于2；2、干燥强度高，以干坯抗折强度来衡量；3、收缩要小；4、烧结温度要低，烧结温度范围要宽。

达到：1、用强可塑性粘土，多加粘土；2、提高可塑性料的纯度，过孔筛余0.2%~1%；3、多次炼泥；4、泥料陈腐；5、掺入回笼泥，6、引入增塑剂。

注浆坯料的工艺要求：1、有良好的流动性，但含水量少；2、有适当的渗透性；3、干燥收缩要小；4、有足够的排温性；5、干燥强度要高；6、空浆性要好；7、泥浆中空气要少。

达到：1、强可塑性粘土用量少；2、细度的控制；3、在泥浆中引入电解质，腐植酸钠、水玻璃（硅酸钠）、纯碱（碳酸钠）使注浆泥浆在含水较多的情况下具有良好的流动性，加入量为0.3~0.6%(干料计)；4、改善注浆工艺条件。

13、注浆料加入电解质有何作用？常使用哪些电解质？加入量是多少？
加入电解质能使注浆泥浆在含水率较少的情况下具有良好的流动性。

常见电解质有腐植酸钠、水玻璃（硅酸钠）、纯碱（碳酸钠）。

加入量为0.3~0.6%（干料计）。

14、粗陶、普通陶、细陶坯料各由哪些原料组成？制品有何特点？
粗陶坯料原料由一种或两种以上易熔粘土组成；其制品胎体不致密，吸水率较大，不是釉，制作粗糙。

普通陶坯料一般用可塑性较高的难熔粘土、石英、孰料等原料组成；制品胎体不够致密，颗粒较粗，气孔较大，制作不够精细，表面施以釉层。

细陶坯料也是用可塑性较高的难熔粘土、石英、孰料等原料组成；制品胎体颗粒细，气孔微小，织构均匀，制作精致，施釉或不施釉，颜色有白色或浅色，其选料严格，几乎近似与瓷器，他与瓷器的区别仅在于有一定的气孔率，坯体未完全烧结，因而不透明，抗压强度较低。

15、简述可塑性坯料制备工序及其设备？
工序：原料称量→湿式球磨→过筛除铁→浆池搅拌→压滤→ 粗练→ 陈腐→ 真空练泥→ 可塑性坯料。

设备：球磨机、浆池和真空练泥机。

16、什么叫釉？釉在陶瓷制品中起何作用?
釉是熔融在陶瓷制品表面上一层很薄的均匀的玻璃质层。

作用：1、使坯体对液体和气体具有不透过性；2、覆盖坯体表面，起覆盖作用，给人以美的感觉，尤其是颜色釉与艺术釉（结晶釉、砂金釉、无光釉…）等更加增添了陶瓷制品的艺术价值；3、防止沾污坯体，即便沾污也很容易用洗涤剂等洗刷干净；4、与坯体起作用，使釉与坯体成为整体，正确选择釉料配方，可以使制品表面产生均匀压应力，从而可以增加陶瓷制品的机械性能，热性能，电性能等。

17、什么叫生料釉、熔块釉和挥发釉？
生料釉——将全部原料直接加水，制备成釉浆；熔块釉——是将原料中部分可溶于水的原料
及铅化合物，先经1200~1300oC的高温熔化，然后投入冷水中急冷，制成熔块，再与其余生料混合研磨而成釉浆；挥发釉——此釉不需事先制备，而是在产品煅烧致高温时，向窑内投入食盐，锌盐等挥发物，使与坯体表面发生反应，在蒸汽的状态下而形成薄层玻璃物质。

18、长石釉、石灰釉主要由哪些原料组成？其中哪种为熔剂？有何特点？
长石釉主要由石英、长石、石灰石和粘土原料组成；石灰釉；其中长石釉是熔剂；特点是硬度较大，光泽较强，稍微带乳白色，有柔和感，熔融范围宽，较适合于釉上装饰，它与含SiO2较高的坯体结合良好。

19、坯釉中间层有何作用？如何从坯釉化学性质上调整，使之形成良好的中间层?
作用：坯釉中间层能缓和由于坯釉膨胀不同所引起的有害压力，对增进坯釉牢固结合、调合坯釉之间性质的差异起着很大作用。

使坯釉之间能够相互作用而获得良好的中间层：必须使他们的化学组成保持适当的差别，如果坯釉之间的化学性质相差过大，那么会因为作用强烈而出现釉为坯体所吸收的现象（干釉）。

如果坯体的酸性较高，即SiO/RO的摩尔数比例高，则釉应该采用中等酸性的釉；反之，则釉应该是接近于中性或弱碱性的釉。

20、釉熔体的粘度和表面张力大小主要取决于什么？他们过大或小将造成什么影响？
釉熔体的粘度和表面张力大小主要取决于釉的化学组成、烧成温度和烧成气氛；釉的粘度过小，则流动性过大，容易造成流釉、堆釉及干釉等缺陷；过大，则流动性差，容易引起橘釉、针眼、釉面不光滑、光泽不好等缺陷。

釉面张力过大，阻碍气体的排除、熔融液的均化，在高温是对坯体的润湿性不好，容易造成“缩釉”（滚釉）缺陷；表面张力过小，则容易造成“流釉”（当粘度也很小时，情况更严重），并使釉面小起泡破裂时所形成的针孔难以弥合。

21、谈谈釉面产生开裂的主要原因？以长石釉为例。

如何调整釉料组成。

解决釉面开裂原因？开裂原因：1/釉的膨胀系数是影响釉面开裂的主要原因之一，当&釉 >&坯（膨胀系数），在冷却过程中，釉的收缩大于坯体收缩，坯体受到压缩应力，而釉却受到拉伸应力（张应力），当张应力超过釉层的抗张强度时，就出现导致釉层断裂的网状裂纹（一般称为发裂，龟裂）。

膨胀系数差越大，龟裂的程度越大。

2/釉料弹性模量是影响釉面开裂的重要原因之一，釉的弹性可以补偿坯和釉之间的接触层所发生的应力，同时也补偿了机械力作用下所产生的应力。

不论坯料或釉料，其弹性模量大的，弹性均小，如果釉的弹性很小，尽管膨胀系数差为0，但仍然难免有碎纹产生；相反，如果釉的弹性大，即使膨胀系数差较大，也不一定会产生碎纹。

调整：在坯体组成不变时：１、增加SiO2含量，同时降低熔剂含量，但SiO2含量不能过多，否则釉面无光；2、其他成分不变，减少SiO2含量、增加B2O3的含量，此时釉的熔融温度将降低；3、用摩尔质量小的助熔剂按等摩尔数置换摩尔质量大的助熔剂，以CaO代PbO，釉中SiO2含量相对增加，釉的熔融温度可随之提高。