陶瓷的显微结构及性能

长石瓷显微结构形成过程
• <1000℃ A2lO32SiO 22H2O5 5~0 65 ℃ 0A2lO32SiO 2＋2H2O
高岭石
偏高岭石
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3 ( A 2 O 3 l 2 S2 ) i O 9 ℃ 5 3 0 A 2 O 3 l 2 S2 ＋ i4 S O 2iO
偏高岭石
（一次）莫来石 无定形石英
2.通过对材料或制品中缺陷的检测，从显微结构上找出缺 陷产生的原因，提出改善和防止的措施，对生产进行控 制。
3.从显微结构和物理化学的基本观点出发，研究设计新材 料或中间产品，以求获得较为理想的显微结构并具有预 期优良性能的材料和制品。
4.研究工艺条件对显微结构形成的影响规律，促使工艺条 件更加合理化，改善材料的使用性能。
2.3 瓷器的性质
• 决定瓷器性质的基本因素： • 1.瓷胎的化学组成以及瓷胎组成中各个岩相的特
点及其分布情况； • 2.制瓷原料的加工，如选料、陈腐、研磨细度等； • 3.坯料的制备和成形方法； • 4.烧成制度。
2.3 瓷器的性质
衡量日用细瓷的质量分为外观质量和内在质量
2.3.1 瓷器的白度
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2.3.2 瓷器的透光度
• 照射在瓷器表面光线的镜面投射光强度决定其透明的特性
1.测定方法：光电透明度计
用国际标准光源以平行光束垂直投射于被测瓷片的平面上，其 透过光线使接收器——硒光电池产生光电效应，得到的读数称为 该瓷片的透光度。
细瓷透光度Ir（1mm厚坯透光百分数）2％～20％。
2.影响瓷器透光度的主要因素
2.2 瓷胎的显微结构
瓷胎：陶瓷坯体经过高温烧成瓷化后，称为瓷胎。
晶相：晶相构成陶瓷体的骨架，使制品具有一定强度和防止制品 在高温下塌陷变形，其中主晶相的性质和晶界的性质与材料的性 质关系极大。
玻璃相：玻璃相的作用是填充晶粒间隙，粘结晶粒，使陶瓷材料 致密化，赋予制品透光性，降低烧成温度，促进烧结。
气相：气相的存在对于陶瓷体通常是有害的因素，使坯体的强度 降低，使瓷胎透光度降低。
长石瓷瓷胎的显微结构： 莫来石、残余石英晶体、玻璃相、气孔。
粘土 40-60％
原
1250-1400℃
料 长石 20-30％
配 石英 20-30％
比
玻璃 40-60％
莫来石 20-30％
相
残余石英 20-30 组
％
成
少量气孔
• 照射在瓷器表面光线的反射光强度决定其白度。
1.测定方法：用光电白度计
利用照射在瓷器表面光线的反射光，使硒光电池产生电流， 来测定反射光强度并同规定化学纯硫酸钡样片白度（100％） 比较，得到的读数称为该瓷器的白度。
2.影响瓷器白度的主要因素
原料纯度：原料杂质中着色氧化物，如氧化铁（Fe2O3）、 氧化钛（TiO2）和氧化锰（MnO）等。 工艺因素：烧成气氛和釉层封闭前烧尽碳素。
减弱透射光线的主要原因是瓷胎内部的散射损失和光的吸收。
1）原料成分及制品组成：化学成分中着色成分越多透光度越小； 制品的相组成中折射率的差别越小，散射损失越小，透光度越高； 晶相粒子和气孔大小越接近可见光波长（0.3-0.7μm），散射损 失越大，透光度越低。
2）制品厚度
3）工艺因素:例如配料中的长石的数量、烧成的温度等。
（ 1 ）样品的浸泡：按要求取样和处理后，在4％的醋酸溶液中，在22±2℃ 温度浸泡24小时±10分钟；
（2）测定浸泡液体积，准确至2％；
（3）测定浸泡液中铅的溶出量。
3.降低铅溶出量的措施:关键在于提高釉料、彩料的化学稳定性
（1）合理的釉料、彩料配比。无论釉中铅含量多少，当釉中按每摩尔SiO2所 含网络外体氧化物总量＜0.75摩尔时，各种铅硅酸盐与铅碱硅酸盐的铅溶出 量均较低；
Si2 O 5 7 ℃ 3 Si2OΔV＝+0.82％
• 1000℃～1200 ℃ 长石开始熔融，坯体内液相增多，粘度降低。
• 1200 ℃～1400 ℃ 形成二次莫来石，部分石英颗粒被长石溶解，增加了玻 璃相粘度，无定形石英转变为方石英。
• 影响显微结构的因素
原料及其配比、粒度大小及形状和烧成温度、 气氛、压力等。
第二章 陶瓷的显微结构及性能
➢2.1 显微结构概念 ➢2.2 瓷胎的显微结构 ➢2.3 瓷器的性质
2.1 显微结构概念
• 显微结构是指在不同类型显微镜下观察到的材料组织结 构。是构成材料的组成和制备工艺过程诸因素的综合反 应。
• 显微结构分析的任务：
1.根据材料研究和生产过程中原料、半制品、成品的显微 结构，对它们的品质进行评价。
4）适当高的表面张力，把釉层拉平，保持较好的平整度。
2.3.4 铅溶出量
1、概念
含铅的釉料、彩料在酸液作用下可溶性铅会溶出来。
由于铅元素及其氧化物对人体健康有害（对儿童影响大，血液/升 ≤12.7mg），中国高级日用瓷产品质量标准中规定“与食物接触的表面，画 面铅溶出量不得超过百万分之七”。
2.测定方法
3.提高白度的措施
1）含氧化钛坯料中加0.02～0.04%CoO以其青蓝色与钛铁尖 晶石的棕色互为补色；
2）引入一定量滑石，Fe2+和Mg2+半径相近，形成固熔体，使 铁以亚铁盐形式存在；
3）加入Ca3(PO4)2，因为在硅酸盐玻璃中少量Fe2+呈浅绿色， Fe3+以[FeO4]存在强烈着色，在磷酸盐玻璃中Fe2+高达2％3％也无色， Fe3+ 以[FeO6]存在几乎未着色。
2.影响因素：
釉的组成（釉表面平滑程度、折射率）和工艺因素均影响光度。
镜面反射率 R= 3.提高光泽度措施
釉应具有：
(n-1)2 (n+1)2
n:釉层折射率，n越高，R越大
1）较高折射率，加入高折射率的氧化物；
2）较高始熔点，可减少釉向坯体渗透、减少釉面针孔；
3）较低高温粘度，粘度降低,流动性提高，可避免釉的波纹和桔 釉，有利于气体排出，减少釉层内微小气孔量；
3.提高透光度的措施
1）增加玻璃相 2）减少气孔 3）加入MgO
2.3.3瓷器的光泽度
• 光泽度是瓷器釉层表面的一种特征
• 照射在瓷器表面光线的镜面反射光强度决定光泽度
1.测定方法：光电光泽计
用照射在釉表面子镜面反射方向的反光量，并规定折射率为 1.567的黑色玻璃的反光量为100％，将被测瓷片的反光能力与 此黑色玻璃反光能力相比较得到的数据，作为瓷器的光泽度。