陶瓷生产技术及设备
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一种压电陶瓷的烧成温度与组织结构之间的关系
体 积 密 度
一种
压电
陶瓷
的烧
成温
介
度与
电
其压
常 数
电性
能组
织结
构之
间的
关系
介 电 损 耗
最佳烧成范围：1240~1260℃
一、烧成制度与产品性能的关系
（二）保温时间对产品性能的影响
在适宜的烧成温度下，适当保温有利于使坯釉的物理化学反应 更趋完全，形成均匀的内部结构。但若保温时间过长，也会导 致大量小晶粒溶解、晶粒平均尺寸增大、晶相总量减少。无论 普通陶瓷还是特种陶瓷都是如此。
烧成气氛对普通陶瓷的烧结温度、最大烧结线收缩等均有明显影响。 （1）气氛对烧结温度的影响
A系列：瓷石质坯体，含铁较多。 B系列：长石质坯体
日用瓷坯在不同烧成气氛下的烧结温度变化的比较
（四）烧成气氛对产品性能的影响 1. 普通陶瓷的烧成情况
烧成气氛对普通陶瓷的烧结温度、最大烧结线收缩等均有明显影响。 （2）气氛对最大烧结线收缩的影响
二次烧成：工序较多、生产周期长、能耗高；坯体活性低、不易 形成良好的坯釉中间层；但对烧成工艺控制难度小、釉面效果易 保证、釉料损失少。
二次烧成又有两种情况：（1）高温素烧、低温釉烧；（2）低温素 烧、高温釉烧
6.1 烧成制度
为了保证既定的烧成过程的顺利进行，即为了实现上述目标， 必须制定一整套合理的烧成制度。一套完整的烧成制度包括： 温度制度、气氛制度、压力制度。
6.1 烧成制度
一、烧成制度与产品性能的关系
在烧成制度中，温度制度和气氛制度对产品性能将产生直接 的重要影响。而压力制度不对产品性能产生直接影响，其重 要性在于确保窑炉实现既定的温度制度和气氛制度。也就是 说，实现一个正确的温度制度和气氛制度的前提，是必须制 定出一个合理的压力制度，并严格按照该压力制度维持窑炉 的运行。
一、烧成制度与产品性能的关系
（四）烧成气氛对产品性能的影响
1. 关于气氛的有关概念
非中性气氛还存在一个 “浓度”的问题，即根据窑内烟气中的游离 氧或CO浓度的大小，氧化气氛和还原气氛有强弱之分：
性实 质际 及生 其产 强中 弱， 程对 度窑 的内 界气 定氛
氧化气氛
强氧化气氛：游离氧浓度为8~10% 普通氧化气氛：游离氧浓度为4~5%
一、烧成制度与产品性能的关系
（四）烧成气氛对产品性能的影响
1. 关于气氛的有关概念
普通陶瓷制品的烧成气氛只有两种情况：氧化气氛或还原气氛。而 特种陶瓷制品的烧成气氛除此两种外，可能还有其他特殊气氛的情 况，如N2气烧结、Ar气烧结等情况。
就普通陶瓷烧成情况而言，所谓“气氛”，系指窑内气体（或烟气） 的性质，它是由燃料呈现不同的燃烧状态形成的：
第六章 烧成与窑具
6.1 烧成制度
烧成是对陶瓷、耐火材料生坯进行高温焙烧，使之发生质 变成为陶瓷或耐火材料成品的过程。其间，坯体及釉料将 发生一系列物理化学变化，从而最终形成一定的矿物组成 和显微结构，并获得所要求的性能。
陶瓷制品的烧成方式通常有一次烧成和二次烧成两种情况。 一次烧成：工序较简单、生产周期短、能耗小；生坯活性大、 易形成良好的坯釉中间层、烧后产品的坯釉结合牢固；但对 生坯强度要求较高、烧成工艺控制难度较大。
日用瓷坯在不同烧成气氛下的最大烧结线收缩变化的比较
（四）烧成气氛对产品性能的影响 1. 普通陶瓷的烧成情况
（3）气氛对坯体过烧膨胀的影响
日用瓷坯在不同烧成气氛下过烧40℃产生的线膨胀比较
（四）烧成气氛对产品性能的影响 1. 普通陶瓷的烧成情况
（4）气氛对坯体线收缩速率的影响
日用瓷坯在不同烧成气氛下的最大线收缩速率的比较
● 各项烧成制度的内容： 温度制度：升温速度、（最高）烧成温度、保温 时间、冷却速度 气氛制度：气氛性质、气氛浓度、气氛转换温度
压力制度：压力性质、压力大小、零压位位置
6.1 烧成制度
● 各项烧成制度都可以用一个曲线图表示：
油（气）烧隧道窑的温度制度曲线
6.1 烧成制度
油（气）烧隧道窑的压力制度曲线
（四）烧成气氛对产品性能的影响
（5）气氛对制品颜色、透光性及釉面质量的影响
a) 影响铁、钛离子的价数
氧化焰烧成时，铁离子以Fe3+ 存在，Fe2O3 在碱含量低的玻璃相中 溶解度很低，冷却时从中析出胶态的Fe2O3 使坯体泛黄。 Fe2O3 含 量高时则使坯体呈红色。还原焰烧成时， Fe2O3变为 FeO，溶解在 玻璃相中而使坯体呈淡青色。此外，FeO还易与SiO2 形成低共熔物， 降低液相粘度，促使坯体更加致密化，从而提高坯胎的透光性。
（一）烧成温度对产品性能的影响 在各项烧成工艺参数中，温度无疑是影响坯釉在高温下的物理 化学变化的最主要因素。
一、烧成制度与产品性能的关系
（一）烧成温度对产品性能的影响
烧成温度的高低直接影响着制品的矿物组成、晶粒的尺寸及数量、 玻璃相的组成及含量、气孔的数量及形态等，从而综合地影响制品 的性能。
例如，对于传统配方的陶瓷制品，如烧成温度低（生烧）——气孔率 高、密度低、莫来石量少、玻璃相量少、残余石英多。这时的制品其 机电性能都差。如烧成温度过高（过烧）—— 玻璃相含量高、晶相减 少、A3S2重结晶、晶粒尺寸分布范围变宽。这时又会导致制品的一 些性能从最佳状态降低。
一、烧成制度与产品性能的关系
（三）升、降温速度对产品性能的影响
如果保温时间相同，普陶制品的坯体在快速升温的情况下，产 生的体积收缩要比慢速升温的情况小，因而通常残存的气孔率 要大，则强度较小，透光率也低。
(%) MPa
抗
折
强 度
200
（
150
） 100
50
气 孔 率
4
： 24~48h 内 由
常温升至1300℃
另外，采取还原气氛烧成时，在制品进入还原气氛烧成之前，往往要进 行一段时间的氧化保温焙烧，即：使制品在950~1050℃附近，于强氧 化气氛下保温一定时间。其作用是使坯体的氧化分解反应在釉层玻化之 前能充分反应完全，沉碳得以烧尽，为烧还原气氛做好准备。
（四）烧成气氛对产品性能的影响 1. 普通陶瓷的烧成情况
烧成并非是坯体始终处于还原气氛中加热升温——它只是在高温阶
段的某一温度范围内处于还原气氛中加热焙烧，其他升温阶段仍是
氧化气氛：
窑
氧化分解阶段
高温阶段
头
T1 T2
室温
300℃
950℃
止火
氧化气氛
强 弱 温度 还还
原原
冷却阶段
窑 尾 常温
还原气氛
采取还原气氛烧成时的窑内气氛制度示意图
T1——氧化气氛转还原气氛温度，简称“气氛转化温度”。 T2——强还原气氛转弱还原气氛温度。
3
： 18h 内 由 常 温
2
升至1300℃
1
某种卫生瓷的升温速率对其部分性质的影响
一、烧成制度与产品性能的关系
（三）升、降温速度对产品性能的影响
冷却速度的快慢对制品结构中的晶粒大小、体积收缩有明显影响， 从而影响制品的性能。对于某些特种陶瓷制品，也包括含玻璃相多 的普陶制品高温段的冷却，急冷可以防止粗晶的形成，因此可显著 改善其机电性能。
另外，Fe2O3 含量较高时，若采取氧化焰烧成，不但会使坯体泛黄， 还易导致釉面气泡或针孔：
Fe2O3 + SiO2
2 FeO·SiO2 +
1 2
O2
对于含 TiO2量较高的坯体，应采取氧化焰烧成。否则，部分TiO2会变 成蓝到紫色的 Ti2O3，有时还会形成黑色的FeO·Ti2O3尖晶石及其他铁 钛混合晶体，并加深呈色。
介抗 电张 强强 度度
1
1：抗张强度
2
2：介电强度
保温时间
电瓷的机电强度随保温时间的变化
一、烧成制度与产品性能的关系
（二）保温时间对产品性能的影响
2 3 1
保温时间 (h)
高铝瓷保温时间与其部分性能的关系
1— 抗折强度
2— 玻璃相含量 3— 介电损耗角
一、烧成制度与产品性能的关系
（二）保温时间对产品性能的影响
一、烧成制度与产品性能的关系
（四）烧成气氛对产品性能的影响
烧成气氛对坯釉中有关组分在高温下的反应温度及反应速度、体积效 应均有影响，从而将直接影响着制品的矿物组成、晶粒的尺寸及数量、 玻璃相的组成及含量、气孔的数量及形态等，并进而严重影响产品的 质量性能。
通常，还原气氛都能在一定程度上降低化学反应的开始温度，例如：
升温速度的快慢对制品烧成过程中所产生的体积收缩、残存的气孔 率有明显影响，从而影响制品的机械性能和光学性能。
(×10-4) MPa
抗
折
强 度
300
（
） 200
抗折强度 介质损耗角正切
介 质 损 耗 5角 正 4切 3
温度范围：900~1200℃
2
100
500 400 300 200 100 升温速度 (℃/h) 75氧化铝瓷的升温速率对部分性能的影响
● 总之，在实际生产中，适当地降低烧成温度，而通过保温一 定时间来完成烧结过程，常能保证产品质量和降低烧成废品率。 生产实践证明，对于同一种陶瓷或耐火材料制品，在稍高的烧 成温度下、适当缩短保温时间，或者在稍低的烧成温度下、适当
延长保温时间，都能得到质量合格的产品。
一、烧成制度与产品性能的关系
（三）升、降温速度对产品性能的影响
一、烧成制度与产品性能的关系
（四）烧成气氛对产品性能的影响
一般来讲，对含铁量高、有机物含量少、吸附性弱的坯体应采取还 原气氛烧成。反之宜在氧化气氛中烧成。
窑 头 室温
氧化分解阶段
高温阶段
300℃
T1 T2
950℃
氧化气氛
强弱 还还
原原
止火 温度
冷却阶段
窑 尾 常温
还原气氛
采取还原气氛烧成时的窑内气氛制度示意图
一、烧成制度与产品性能的关系
（三）升、降温速度对产品性能的影响
● 普通陶瓷烧成后，缓冷可导致较大的体积收缩、较小的 气孔率。生产实践证明，对于含玻璃相多的致密烧结坯体， 应采取高温快冷、低温缓冷的冷却制度。高温快冷不但可以防
止粗晶形成，还可防止低价铁的重新氧化及釉面析晶，提高釉面 光泽度。但是，对于膨胀系数大、或含有大量SiO2 、ZrO2的坯体， 由于晶型转变伴随较大的体积效应，故在转变温度附近冷却速度 也不能太快。此外，对于厚且大的坯件，也要注意适当缓冷，否 则会因内外温差太大，造成太大的内应力而引起开裂。
● 氧化气氛——窑内烟气中存在游离氧（空气过剩系数α＞1）， 这种烟气具有将坯体中某些组份（如C素）氧化的能力。 ● 还原气氛——窑内烟气中存在CO（空气过剩系数α＜1）， 这种烟气具有将坯体中某些组份（如高价Fe）还原的能力。 ● 中性气氛——窑内烟气中既无游离氧存在，也无CO存在 （空气过剩系数α＝1）。
中性气氛： 游离氧浓度为1~1.5%
还原气氛
强还原气氛：CO浓度为6~9% 弱还原气氛：CO浓度为2~4%
CO浓度2~9%， 游离氧＜1%
（四）烧成气氛对产品性能的影响
1. 关于气氛的有关概念
普通陶瓷制品的烧成只有两种情况：氧化气氛烧成或还原气氛烧成。
氧化气氛烧成时，坯体始终处于氧化气氛中加热升温。而还原气氛
烧成温度 （℃）
玻璃相
物 相 组 成（%） 莫来石 （方）石英 气孔（Vol.%）
1210
56
9
32
3
1270
58
13
28
2
1310
61
15
23
1
1350
62
10
10
wenku.baidu.com
1
一、烧成制度与产品性能的关系
（一）烧成温度对产品性能的影响
在不过烧的情况下，随着烧 成温度的提高，制品的体积 密度增大，吸水率和气孔率 逐渐减小，则其机械强度将 增大，釉面光泽度及显微硬 度也会提高。
● 烧成温度或烧成范围的确 定，主要决定于配方组成、 坯料的加工细度，以及产品 的质量性能要求。同时还要 考虑烧成时间的长短。
抗介 折电 强强 度度
抗折强度 介电强度
1200
1280
1360
烧成温度(℃)
烧成温度对电瓷机电性能的影响
一、烧成制度与产品性能的关系
（一）烧成温度对产品性能的影响
过高的烧成温度对特种陶瓷制品来说也是有害的。会导致制品中的 晶粒平均尺寸过大或少数晶粒猛增，甚至将一些气孔包裹进去，从 而破坏显微组织结构的均匀性，使产品的机电性能变差。
CaSO4 1250～1370℃ CaO + SO3
MgSO4 ＞ 900℃ MgO + CO2 Na2SO4 1200～1370℃ Na2O + SO3
还原气氛下
1080~1100℃
2Fe2O3 1250～1370℃ 4 FeO + O2
Fe2O3 + CO 1000～1100℃ 2 FeO + O2
保温时间和保温温度的控制对希望釉面析晶的产品尤其重要。 它们直接关系着釉中晶体的形成数量，以及晶体的大小和形 貌。
1.0
晶
体 形
0.8
成
率 0.6
（
） 0.4
0.2
%
80
160
240 保温时间 (h)
硅锌矿结晶釉的晶体形成率随保温时间的变化
一、烧成制度与产品性能的关系
（二）保温时间对产品性能的影响
体 积 密 度
一种
压电
陶瓷
的烧
成温
介
度与
电
其压
常 数
电性
能组
织结
构之
间的
关系
介 电 损 耗
最佳烧成范围：1240~1260℃
一、烧成制度与产品性能的关系
（二）保温时间对产品性能的影响
在适宜的烧成温度下，适当保温有利于使坯釉的物理化学反应 更趋完全，形成均匀的内部结构。但若保温时间过长，也会导 致大量小晶粒溶解、晶粒平均尺寸增大、晶相总量减少。无论 普通陶瓷还是特种陶瓷都是如此。
烧成气氛对普通陶瓷的烧结温度、最大烧结线收缩等均有明显影响。 （1）气氛对烧结温度的影响
A系列：瓷石质坯体，含铁较多。 B系列：长石质坯体
日用瓷坯在不同烧成气氛下的烧结温度变化的比较
（四）烧成气氛对产品性能的影响 1. 普通陶瓷的烧成情况
烧成气氛对普通陶瓷的烧结温度、最大烧结线收缩等均有明显影响。 （2）气氛对最大烧结线收缩的影响
二次烧成：工序较多、生产周期长、能耗高；坯体活性低、不易 形成良好的坯釉中间层；但对烧成工艺控制难度小、釉面效果易 保证、釉料损失少。
二次烧成又有两种情况：（1）高温素烧、低温釉烧；（2）低温素 烧、高温釉烧
6.1 烧成制度
为了保证既定的烧成过程的顺利进行，即为了实现上述目标， 必须制定一整套合理的烧成制度。一套完整的烧成制度包括： 温度制度、气氛制度、压力制度。
6.1 烧成制度
一、烧成制度与产品性能的关系
在烧成制度中，温度制度和气氛制度对产品性能将产生直接 的重要影响。而压力制度不对产品性能产生直接影响，其重 要性在于确保窑炉实现既定的温度制度和气氛制度。也就是 说，实现一个正确的温度制度和气氛制度的前提，是必须制 定出一个合理的压力制度，并严格按照该压力制度维持窑炉 的运行。
一、烧成制度与产品性能的关系
（四）烧成气氛对产品性能的影响
1. 关于气氛的有关概念
非中性气氛还存在一个 “浓度”的问题，即根据窑内烟气中的游离 氧或CO浓度的大小，氧化气氛和还原气氛有强弱之分：
性实 质际 及生 其产 强中 弱， 程对 度窑 的内 界气 定氛
氧化气氛
强氧化气氛：游离氧浓度为8~10% 普通氧化气氛：游离氧浓度为4~5%
一、烧成制度与产品性能的关系
（四）烧成气氛对产品性能的影响
1. 关于气氛的有关概念
普通陶瓷制品的烧成气氛只有两种情况：氧化气氛或还原气氛。而 特种陶瓷制品的烧成气氛除此两种外，可能还有其他特殊气氛的情 况，如N2气烧结、Ar气烧结等情况。
就普通陶瓷烧成情况而言，所谓“气氛”，系指窑内气体（或烟气） 的性质，它是由燃料呈现不同的燃烧状态形成的：
第六章 烧成与窑具
6.1 烧成制度
烧成是对陶瓷、耐火材料生坯进行高温焙烧，使之发生质 变成为陶瓷或耐火材料成品的过程。其间，坯体及釉料将 发生一系列物理化学变化，从而最终形成一定的矿物组成 和显微结构，并获得所要求的性能。
陶瓷制品的烧成方式通常有一次烧成和二次烧成两种情况。 一次烧成：工序较简单、生产周期短、能耗小；生坯活性大、 易形成良好的坯釉中间层、烧后产品的坯釉结合牢固；但对 生坯强度要求较高、烧成工艺控制难度较大。
日用瓷坯在不同烧成气氛下的最大烧结线收缩变化的比较
（四）烧成气氛对产品性能的影响 1. 普通陶瓷的烧成情况
（3）气氛对坯体过烧膨胀的影响
日用瓷坯在不同烧成气氛下过烧40℃产生的线膨胀比较
（四）烧成气氛对产品性能的影响 1. 普通陶瓷的烧成情况
（4）气氛对坯体线收缩速率的影响
日用瓷坯在不同烧成气氛下的最大线收缩速率的比较
● 各项烧成制度的内容： 温度制度：升温速度、（最高）烧成温度、保温 时间、冷却速度 气氛制度：气氛性质、气氛浓度、气氛转换温度
压力制度：压力性质、压力大小、零压位位置
6.1 烧成制度
● 各项烧成制度都可以用一个曲线图表示：
油（气）烧隧道窑的温度制度曲线
6.1 烧成制度
油（气）烧隧道窑的压力制度曲线
（四）烧成气氛对产品性能的影响
（5）气氛对制品颜色、透光性及釉面质量的影响
a) 影响铁、钛离子的价数
氧化焰烧成时，铁离子以Fe3+ 存在，Fe2O3 在碱含量低的玻璃相中 溶解度很低，冷却时从中析出胶态的Fe2O3 使坯体泛黄。 Fe2O3 含 量高时则使坯体呈红色。还原焰烧成时， Fe2O3变为 FeO，溶解在 玻璃相中而使坯体呈淡青色。此外，FeO还易与SiO2 形成低共熔物， 降低液相粘度，促使坯体更加致密化，从而提高坯胎的透光性。
（一）烧成温度对产品性能的影响 在各项烧成工艺参数中，温度无疑是影响坯釉在高温下的物理 化学变化的最主要因素。
一、烧成制度与产品性能的关系
（一）烧成温度对产品性能的影响
烧成温度的高低直接影响着制品的矿物组成、晶粒的尺寸及数量、 玻璃相的组成及含量、气孔的数量及形态等，从而综合地影响制品 的性能。
例如，对于传统配方的陶瓷制品，如烧成温度低（生烧）——气孔率 高、密度低、莫来石量少、玻璃相量少、残余石英多。这时的制品其 机电性能都差。如烧成温度过高（过烧）—— 玻璃相含量高、晶相减 少、A3S2重结晶、晶粒尺寸分布范围变宽。这时又会导致制品的一 些性能从最佳状态降低。
一、烧成制度与产品性能的关系
（三）升、降温速度对产品性能的影响
如果保温时间相同，普陶制品的坯体在快速升温的情况下，产 生的体积收缩要比慢速升温的情况小，因而通常残存的气孔率 要大，则强度较小，透光率也低。
(%) MPa
抗
折
强 度
200
（
150
） 100
50
气 孔 率
4
： 24~48h 内 由
常温升至1300℃
另外，采取还原气氛烧成时，在制品进入还原气氛烧成之前，往往要进 行一段时间的氧化保温焙烧，即：使制品在950~1050℃附近，于强氧 化气氛下保温一定时间。其作用是使坯体的氧化分解反应在釉层玻化之 前能充分反应完全，沉碳得以烧尽，为烧还原气氛做好准备。
（四）烧成气氛对产品性能的影响 1. 普通陶瓷的烧成情况
烧成并非是坯体始终处于还原气氛中加热升温——它只是在高温阶
段的某一温度范围内处于还原气氛中加热焙烧，其他升温阶段仍是
氧化气氛：
窑
氧化分解阶段
高温阶段
头
T1 T2
室温
300℃
950℃
止火
氧化气氛
强 弱 温度 还还
原原
冷却阶段
窑 尾 常温
还原气氛
采取还原气氛烧成时的窑内气氛制度示意图
T1——氧化气氛转还原气氛温度，简称“气氛转化温度”。 T2——强还原气氛转弱还原气氛温度。
3
： 18h 内 由 常 温
2
升至1300℃
1
某种卫生瓷的升温速率对其部分性质的影响
一、烧成制度与产品性能的关系
（三）升、降温速度对产品性能的影响
冷却速度的快慢对制品结构中的晶粒大小、体积收缩有明显影响， 从而影响制品的性能。对于某些特种陶瓷制品，也包括含玻璃相多 的普陶制品高温段的冷却，急冷可以防止粗晶的形成，因此可显著 改善其机电性能。
另外，Fe2O3 含量较高时，若采取氧化焰烧成，不但会使坯体泛黄， 还易导致釉面气泡或针孔：
Fe2O3 + SiO2
2 FeO·SiO2 +
1 2
O2
对于含 TiO2量较高的坯体，应采取氧化焰烧成。否则，部分TiO2会变 成蓝到紫色的 Ti2O3，有时还会形成黑色的FeO·Ti2O3尖晶石及其他铁 钛混合晶体，并加深呈色。
介抗 电张 强强 度度
1
1：抗张强度
2
2：介电强度
保温时间
电瓷的机电强度随保温时间的变化
一、烧成制度与产品性能的关系
（二）保温时间对产品性能的影响
2 3 1
保温时间 (h)
高铝瓷保温时间与其部分性能的关系
1— 抗折强度
2— 玻璃相含量 3— 介电损耗角
一、烧成制度与产品性能的关系
（二）保温时间对产品性能的影响
一、烧成制度与产品性能的关系
（四）烧成气氛对产品性能的影响
烧成气氛对坯釉中有关组分在高温下的反应温度及反应速度、体积效 应均有影响，从而将直接影响着制品的矿物组成、晶粒的尺寸及数量、 玻璃相的组成及含量、气孔的数量及形态等，并进而严重影响产品的 质量性能。
通常，还原气氛都能在一定程度上降低化学反应的开始温度，例如：
升温速度的快慢对制品烧成过程中所产生的体积收缩、残存的气孔 率有明显影响，从而影响制品的机械性能和光学性能。
(×10-4) MPa
抗
折
强 度
300
（
） 200
抗折强度 介质损耗角正切
介 质 损 耗 5角 正 4切 3
温度范围：900~1200℃
2
100
500 400 300 200 100 升温速度 (℃/h) 75氧化铝瓷的升温速率对部分性能的影响
● 总之，在实际生产中，适当地降低烧成温度，而通过保温一 定时间来完成烧结过程，常能保证产品质量和降低烧成废品率。 生产实践证明，对于同一种陶瓷或耐火材料制品，在稍高的烧 成温度下、适当缩短保温时间，或者在稍低的烧成温度下、适当
延长保温时间，都能得到质量合格的产品。
一、烧成制度与产品性能的关系
（三）升、降温速度对产品性能的影响
一、烧成制度与产品性能的关系
（四）烧成气氛对产品性能的影响
一般来讲，对含铁量高、有机物含量少、吸附性弱的坯体应采取还 原气氛烧成。反之宜在氧化气氛中烧成。
窑 头 室温
氧化分解阶段
高温阶段
300℃
T1 T2
950℃
氧化气氛
强弱 还还
原原
止火 温度
冷却阶段
窑 尾 常温
还原气氛
采取还原气氛烧成时的窑内气氛制度示意图
一、烧成制度与产品性能的关系
（三）升、降温速度对产品性能的影响
● 普通陶瓷烧成后，缓冷可导致较大的体积收缩、较小的 气孔率。生产实践证明，对于含玻璃相多的致密烧结坯体， 应采取高温快冷、低温缓冷的冷却制度。高温快冷不但可以防
止粗晶形成，还可防止低价铁的重新氧化及釉面析晶，提高釉面 光泽度。但是，对于膨胀系数大、或含有大量SiO2 、ZrO2的坯体， 由于晶型转变伴随较大的体积效应，故在转变温度附近冷却速度 也不能太快。此外，对于厚且大的坯件，也要注意适当缓冷，否 则会因内外温差太大，造成太大的内应力而引起开裂。
● 氧化气氛——窑内烟气中存在游离氧（空气过剩系数α＞1）， 这种烟气具有将坯体中某些组份（如C素）氧化的能力。 ● 还原气氛——窑内烟气中存在CO（空气过剩系数α＜1）， 这种烟气具有将坯体中某些组份（如高价Fe）还原的能力。 ● 中性气氛——窑内烟气中既无游离氧存在，也无CO存在 （空气过剩系数α＝1）。
中性气氛： 游离氧浓度为1~1.5%
还原气氛
强还原气氛：CO浓度为6~9% 弱还原气氛：CO浓度为2~4%
CO浓度2~9%， 游离氧＜1%
（四）烧成气氛对产品性能的影响
1. 关于气氛的有关概念
普通陶瓷制品的烧成只有两种情况：氧化气氛烧成或还原气氛烧成。
氧化气氛烧成时，坯体始终处于氧化气氛中加热升温。而还原气氛
烧成温度 （℃）
玻璃相
物 相 组 成（%） 莫来石 （方）石英 气孔（Vol.%）
1210
56
9
32
3
1270
58
13
28
2
1310
61
15
23
1
1350
62
10
10
wenku.baidu.com
1
一、烧成制度与产品性能的关系
（一）烧成温度对产品性能的影响
在不过烧的情况下，随着烧 成温度的提高，制品的体积 密度增大，吸水率和气孔率 逐渐减小，则其机械强度将 增大，釉面光泽度及显微硬 度也会提高。
● 烧成温度或烧成范围的确 定，主要决定于配方组成、 坯料的加工细度，以及产品 的质量性能要求。同时还要 考虑烧成时间的长短。
抗介 折电 强强 度度
抗折强度 介电强度
1200
1280
1360
烧成温度(℃)
烧成温度对电瓷机电性能的影响
一、烧成制度与产品性能的关系
（一）烧成温度对产品性能的影响
过高的烧成温度对特种陶瓷制品来说也是有害的。会导致制品中的 晶粒平均尺寸过大或少数晶粒猛增，甚至将一些气孔包裹进去，从 而破坏显微组织结构的均匀性，使产品的机电性能变差。
CaSO4 1250～1370℃ CaO + SO3
MgSO4 ＞ 900℃ MgO + CO2 Na2SO4 1200～1370℃ Na2O + SO3
还原气氛下
1080~1100℃
2Fe2O3 1250～1370℃ 4 FeO + O2
Fe2O3 + CO 1000～1100℃ 2 FeO + O2
保温时间和保温温度的控制对希望釉面析晶的产品尤其重要。 它们直接关系着釉中晶体的形成数量，以及晶体的大小和形 貌。
1.0
晶
体 形
0.8
成
率 0.6
（
） 0.4
0.2
%
80
160
240 保温时间 (h)
硅锌矿结晶釉的晶体形成率随保温时间的变化
一、烧成制度与产品性能的关系
（二）保温时间对产品性能的影响