陶瓷工艺期末复习.pptx

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1、会计学1陶瓷工艺期末复习陶瓷工艺期末复习n n综合上述两方面的要求，可以把所需要的陶瓷原料主要归纳为三大类：n n 1）具有可塑性的粘土类原料；n n 2）具有非可塑性的石英类原料；n n 3）熔剂原料。第1页/共50页n n一、粘土的成因与分类n n（一）粘土的成因n n粘土是由富含长石等铝硅酸盐矿物的岩石经过风化作用或热液蚀变作用而形成的。这类经风化或蚀变作用而生成粘土的岩石统称为粘土的母岩。n n风化作用类型有：1）机械的（物理的）；2）化学的；3）生物的。第2页/共50页粘土的分类粘土的分类n n、按成因分类、按成因分类n n1 1）原生粘土：又称一次粘土，残留粘土，是母岩风化崩解在原

2、地残留下来的粘土。特点：颗粒较粗，可塑性较差，耐火度高。）原生粘土：又称一次粘土，残留粘土，是母岩风化崩解在原地残留下来的粘土。特点：颗粒较粗，可塑性较差，耐火度高。n n2 2）次生粘土：又称二次粘土，沉积粘土，是由风化形成的粘土，经雨水河流的冲刷及有时外加风力的作用，迁移至盆地或其他地势）次生粘土：又称二次粘土，沉积粘土，是由风化形成的粘土，经雨水河流的冲刷及有时外加风力的作用，迁移至盆地或其他地势较低处沉积下来，而形成粘土层。特点：颗粒较细，可塑性较好，耐火度差较低处沉积下来，而形成粘土层。特点：颗粒较细，可塑性较好，耐火度差 。n n2 2、按可塑性分类、按可塑性分类n n1 1）高可

3、塑性粘土：软质粘土。其分散度大，多呈疏松状。如粘性土、膨润土、木节土等。）高可塑性粘土：软质粘土。其分散度大，多呈疏松状。如粘性土、膨润土、木节土等。n n2 2）低可塑性粘土：硬质粘土。其分散度小，多呈致密块状。如叶蜡石、焦宝石、瓷石等。）低可塑性粘土：硬质粘土。其分散度小，多呈致密块状。如叶蜡石、焦宝石、瓷石等。n n3 3、按耐火度分类、按耐火度分类n n1 1）耐火粘土：一般耐火粘土的耐火度在）耐火粘土：一般耐火粘土的耐火度在15801580 以上，较纯，含杂质较少。以上，较纯，含杂质较少。n n2 2）难熔粘土：其耐火度在）难熔粘土：其耐火度在1350158013501580 ，含易

4、熔杂质在，含易熔杂质在1015%1015%。n n3 3）易熔粘土：其耐火度在）易熔粘土：其耐火度在13801380 以下，含有大量的杂质。以下，含有大量的杂质。n n4 4、按化学组成分类、按化学组成分类n n1 1）富铝粘土）富铝粘土 ；2 2）贫铝粘土）贫铝粘土第3页/共50页（三）粘土的主要矿物类型（三）粘土的主要矿物类型n n粘土矿物主要为高岭石类（包括高岭石、多水高岭石等）、蒙脱石类（包括蒙脱石、叶蜡石等）和伊利石类（也称水云母）等等。n n高岭石的化学式：Al2O32SiO22H2O第4页/共50页问题：应从哪些方面来描述粘土的组成？问题：应从哪些方面来描述粘土的组成？n n1）

5、矿物组成；n n（2）化学组成；n n（3）颗粒组成。第5页/共50页（一）可塑性（一）可塑性n n1 1、概念：可塑性是指粘土与适量的水结合后所形成的泥团，在外、概念：可塑性是指粘土与适量的水结合后所形成的泥团，在外力作用下产生变形但不开裂。当外力去掉后仍保持其形状不变的力作用下产生变形但不开裂。当外力去掉后仍保持其形状不变的能力。能力。n n 该定义包括两个含义：该定义包括两个含义：n n 一是施加的外力必须大于泥团的屈服值，当外力去掉后泥团一是施加的外力必须大于泥团的屈服值，当外力去掉后泥团内部的引力和斥力达到新的平衡以保持其形变；内部的引力和斥力达到新的平衡以保持其形变；n n 二是在

6、产生形变量不出现开裂。二是在产生形变量不出现开裂。第6页/共50页（二）结合性（二）结合性n n1、概念：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。第7页/共50页n n4 4、提高坯料可塑性的措施、提高坯料可塑性的措施n n 1 1）将坯料原矿进行淘洗，除去所夹杂的非可塑性物料，或进行长期风化。）将坯料原矿进行淘洗，除去所夹杂的非可塑性物料，或进行长期风化。n n 2 2）将浸润了的粘土或坯料长期陈腐。）将浸润了的粘土或坯料长期陈腐。n n 3 3）将泥料进行真空处理，并多次练泥。）将泥料进行真空处理，并多次练泥。n n 4 4）掺用少量的强可塑性粘土。）掺用少量的

7、强可塑性粘土。n n 5 5）添加糊精、胶体）添加糊精、胶体SiO2 SiO2、羧甲基纤维素等胶体物质。、羧甲基纤维素等胶体物质。n n5 5、降低坯料可塑性的措施、降低坯料可塑性的措施n n 1 1）加入非可塑性粘土，如石英、瘠性粘土、熟瓷粉等。）加入非可塑性粘土，如石英、瘠性粘土、熟瓷粉等。n n 2 2）将部分粘土预先煅烧）将部分粘土预先煅烧第8页/共50页n n（五）干燥收缩和烧成收缩（五）干燥收缩和烧成收缩n n1 1、概念：粘土泥料干燥时，因包围在粘土颗粒间的水分蒸发，颗、概念：粘土泥料干燥时，因包围在粘土颗粒间的水分蒸发，颗粒相互靠拢引起体积收缩，称为干燥收缩。粒相互靠拢引起体积

8、收缩，称为干燥收缩。n n粘土泥料在煅烧时，由于发生一系列的物理化学变化（如脱水作粘土泥料在煅烧时，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），引起粘土再度收缩，称为烧成收缩。物充满质点间空隙等等），引起粘土再度收缩，称为烧成收缩。n n这两种收缩构成粘土泥料的总收缩。这两种收缩构成粘土泥料的总收缩。第9页/共50页n n 粘土在煅烧过程中，温度超过粘土在煅烧过程中，温度超过900900以上时，低熔物开始出现，低以上时，低熔物开始出现，低熔物液相填充在未熔颗粒之间的

9、空隙中，并由其表面张力的作用，熔物液相填充在未熔颗粒之间的空隙中，并由其表面张力的作用，将未熔颗粒进一步靠近，使体积急剧收缩，气孔率下降，密度提将未熔颗粒进一步靠近，使体积急剧收缩，气孔率下降，密度提高。这种体积开始剧烈变化的温度称为开始烧结温度（高。这种体积开始剧烈变化的温度称为开始烧结温度（T1T1）。）。n n随着温度的继续升高，粘土的气孔率不断降低，收缩不断增大，随着温度的继续升高，粘土的气孔率不断降低，收缩不断增大，当其密度达到最大状态时（一般以吸水率等于或小于当其密度达到最大状态时（一般以吸水率等于或小于5%5%为标志），为标志），称为完全烧结，相应于此时的温度叫烧结温度（称为完全

10、烧结，相应于此时的温度叫烧结温度（T2T2）第10页/共50页耐火度耐火度n n概念：耐火度是指材料在高温作用下达到特定软化程度时的温度。它反映了材料抵抗高温作用的性能第11页/共50页粘土的耐火度主要取决于其化学组成粘土的耐火度主要取决于其化学组成n n Al2O3含量高其耐火度就高，碱类氧化物能降低粘土的耐火度。通常可根据粘土原料中的Al2O3/SiO2比值来判断耐火度，比值愈大，耐火度愈高，烧结范围愈宽n n耐火度的测定三角锥法第12页/共50页粘土加热过程的三个化学方程式粘土加热过程的三个化学方程式n n粘土脱水后均变为脱水产物，高岭石类粘土脱水后生成偏高岭石，反应式如下：粘土脱水后均

11、变为脱水产物，高岭石类粘土脱水后生成偏高岭石，反应式如下：n n Al2O32SiO22H2O=Al2O32SiO2+2H2O Al2O32SiO22H2O=Al2O32SiO2+2H2O （1 1）n n (偏高岭石偏高岭石)n n（二）脱水后产物继续转化阶段（二）脱水后产物继续转化阶段n n 温度继续升高，粘土脱水后的产物可继续转化，偏高岭石由温度继续升高，粘土脱水后的产物可继续转化，偏高岭石由925 925 开始转化为由（开始转化为由（AlO6AlO6）和（和（SiO4 SiO4）构成的尖晶石型新的结构物，其反应式如下：）构成的尖晶石型新的结构物，其反应式如下：n n2Al2O32SiO

12、2 =2Al2O33SiO2+SiO2 2Al2O32SiO2 =2Al2O33SiO2+SiO2 （2 2）n n （Al-SiAl-Si尖晶石）尖晶石）n n3(2Al2O33SiO2)=2(3Al2O32SiO2)+5SiO2 3(2Al2O33SiO2)=2(3Al2O32SiO2)+5SiO2 （3 3）n n Al-SiAl-Si尖晶石尖晶石 莫来石莫来石 方石英方石英第13页/共50页粘土在陶瓷生产中的作用粘土在陶瓷生产中的作用n n（1）粘土的可塑性是陶瓷坯泥赖以成形的基础。n n（2）粘土使注浆泥料与釉料具有悬浮性与稳定性。n n（3）粘土一般呈细分散颗粒，同时具有结合性。n

13、 n（4）粘土是陶瓷坯体烧结时的主体。n n（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。第14页/共50页石英在陶瓷生产中的作用石英在陶瓷生产中的作用n n石英是作为瘠性原料加入到陶瓷坯料中的，它在陶瓷生产中的作用不仅表现在坯体成形，而石英是作为瘠性原料加入到陶瓷坯料中的，它在陶瓷生产中的作用不仅表现在坯体成形，而且在烧成时都有重要的影响。且在烧成时都有重要的影响。n n 在烧成前是瘠性原料，可对泥料的可塑性起调节作用，能降低坯体的干燥收缩，缩短干在烧成前是瘠性原料，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。燥时间并防止坯体变形。n n、在烧成

14、时，石英的加热膨胀可部分地抵消坯体收缩的影响，当玻璃质大量出现时，在高在烧成时，石英的加热膨胀可部分地抵消坯体收缩的影响，当玻璃质大量出现时，在高温下石英能部分熔解于液相中，增加熔体的粘度，而未熔解的石英颗粒，则构成坯体的骨架，温下石英能部分熔解于液相中，增加熔体的粘度，而未熔解的石英颗粒，则构成坯体的骨架，可防止坯体发生软化变形等缺陷。可防止坯体发生软化变形等缺陷。n n 在瓷器中，合理的石英颗粒能提高瓷器坯体的强度。同时，石英也能使瓷坯的透光度和在瓷器中，合理的石英颗粒能提高瓷器坯体的强度。同时，石英也能使瓷坯的透光度和白度得到改善。白度得到改善。n n 在釉料中，二氧化硅是生成玻璃质的主

15、要组分，增加釉料中石英含量能提高釉的熔融温在釉料中，二氧化硅是生成玻璃质的主要组分，增加釉料中石英含量能提高釉的熔融温度与粘度，并减少釉的热膨胀系数。同时它是赋予釉以高的力学强度、硬度、耐磨性和耐化度与粘度，并减少釉的热膨胀系数。同时它是赋予釉以高的力学强度、硬度、耐磨性和耐化学侵蚀性的主要因素。学侵蚀性的主要因素。第15页/共50页长石在陶瓷生产中的作用长石在陶瓷生产中的作用n n 长石在陶瓷原料中是作为熔剂使用的，因此它在陶瓷生产中的作用主要表现为它的熔融和熔长石在陶瓷原料中是作为熔剂使用的，因此它在陶瓷生产中的作用主要表现为它的熔融和熔化其它物质的性质。化其它物质的性质。n n 长石在高

16、温下熔融，形成粘稠的玻璃熔体，能降低陶瓷坯体组分的熔化温度，有利长石在高温下熔融，形成粘稠的玻璃熔体，能降低陶瓷坯体组分的熔化温度，有利于成瓷和降低烧成温度。于成瓷和降低烧成温度。n n 熔融后的长石熔体能熔解部分高岭土分解产物和石英颗粒。液相中的熔融后的长石熔体能熔解部分高岭土分解产物和石英颗粒。液相中的Al2O3Al2O3和和SiO2SiO2相相互作用，促进莫来石晶体的形成和长大，赋予了坯体的力学强度和化学稳定性。互作用，促进莫来石晶体的形成和长大，赋予了坯体的力学强度和化学稳定性。n n 长石熔体能填充于各结晶颗粒之间，有助于坯体致密和减少空隙。冷却后的长石熔长石熔体能填充于各结晶颗粒之

17、间，有助于坯体致密和减少空隙。冷却后的长石熔体，构成了瓷的玻璃基质，增加了透明度，且有助于坯体的力学强度等性能的提高。体，构成了瓷的玻璃基质，增加了透明度，且有助于坯体的力学强度等性能的提高。n n 在釉料中，长石是主要熔剂。在釉料中，长石是主要熔剂。n n 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形等第16页/共50页n n自然界中的二氧化硅结晶矿物可以统称为石英。其中最纯的石英晶体称为水晶n n 二氧化硅在常压下有七种结晶态和一个玻璃态。它们是-石英、-石英；-鳞石英、-鳞石英、-鳞

18、石英；-方石英、-方石英。n n 石英具有很强耐酸侵蚀能力（氢氟酸除外）第17页/共50页第18页/共50页n n石英在自然界中大部分为-石英的形态稳定存在，只有很少部分以鳞石英或方石英的介稳状态存在第19页/共50页石英晶型转化的特点石英晶型转化的特点n n高温型的缓慢转化（横向转化）：转化由表面开始逐步向内部进高温型的缓慢转化（横向转化）：转化由表面开始逐步向内部进行，转化后发生结构变化，因此转化进程缓慢，体积变化大，并行，转化后发生结构变化，因此转化进程缓慢，体积变化大，并需要较高的温度和较长的时间，转化不可逆。需要较高的温度和较长的时间，转化不可逆。n n2 2）低温型的快速转化（纵向

19、转化）：转化迅速，达到转化温度后，）低温型的快速转化（纵向转化）：转化迅速，达到转化温度后，晶体表里瞬间同时发生转化，转化后结构不发生特殊变化，体积晶体表里瞬间同时发生转化，转化后结构不发生特殊变化，体积变化不大，转化可逆。变化不大，转化可逆。第20页/共50页n n钠长石 Na2OAl2O36SiO2 n n钾长石 K2OAl2O36SiO2 钙长石 CaOAl2O32SiO2 钡长石 BaOAl2O32SiO2第21页/共50页n n我国的长石质瓷的烧成温度一般为12501350。n n瓷的相组成范围为：玻璃相50%60%，莫来石晶相10%20%，残余石英8%12%，半安定方石英6%10%

20、。n n长石类：化学成分SiO2 65%75%，n nAl2O319%25%，第22页/共50页n n一、坯料组成的表示方法n n 1、实验式表示法n n 2、化学组成表示法n n 3、示性矿物组成表示法n n 4、配料量表示法第23页/共50页釉的作用釉的作用n n使坯体对液体和气体具有不透过性，提高了其化学稳定性。n n覆盖于坯体表面，给瓷器以美感n n防止沾污坯体n n使产品具有特定的物理和化学性能。如抗菌性能、生物活性等。n n改善陶瓷制品的性能第24页/共50页釉的化学性质釉的化学性质n n釉的化学组成应与坯体的化学组成既要接近，但又要保持适当的差别n n釉在坯体表面熔融过程中，会发

21、生一系列物理和化学变化。其中包括：n n 釉本身的物化反应n n釉与坯接触处的物化反应第25页/共50页n n影响釉粘度的最重要因素：釉的组成和烧成温度n n、按釉料制备方法分类：生料釉、熔块釉、挥发釉第26页/共50页釉料配方的配制原则釉料配方的配制原则n n根据坯料烧结性能来调节釉的熔融性质（包括熔融温度、熔融温度范围和釉面性能等三个方面指标）n n使釉与坯体膨胀系数相适应n n坯釉化学组成相适应n n釉的弹性模量与坯的弹性模量要匹配n n合理地选用原料第27页/共50页釉层内的气泡釉层内的气泡n n1、由于坯釉本身反应产生的气泡n n2、由于碳素形成气泡n n3、由工艺因素影响而形成的气

22、泡第28页/共50页坯料的品质要求坯料的品质要求n n配方准确n n组分均匀n n细度合理n n气孔少第29页/共50页注浆坯料的品质要求注浆坯料的品质要求Bn n泥浆流动性要好，含水量要少悬浮性好触变性适当滤过性好注件的干燥收缩要小具有足够的排湿性能注浆成形坯体，应具有足够的强度。n n泥浆中气泡愈少愈好。n n泥浆的空浆性能要好第30页/共50页常用的粉碎机械有常用的粉碎机械有n n颚式破碎机n n轮碾机n n球磨机第31页/共50页影响球磨效率的因素如下影响球磨效率的因素如下n n1、球磨转速n n研磨介质第32页/共50页n n陶瓷厂常用的筛分机有下列几种：n n（一）摇动筛;（二）回

23、转筛;（三）振动筛.n n泥浆脱水常用的有两种方法：压滤脱水和喷雾干燥脱水。第33页/共50页n n经脱水后的泥饼或经粗练后泥料在一定的温度和湿度的环境中放置一段时间，这个过程称为陈腐n n真空练泥可以排除饼中的残留空气，提高泥料的致密度和可塑性，并使泥料组织均匀，改善成形性能，提高干燥强度和成瓷后的力学强度第34页/共50页n n影响坯釉适应性因素是复杂的，主要有四方面：坯釉二者膨胀系数差、坯釉中间层、坯釉的弹性和抗张强度以及釉层厚度。第35页/共50页n n对已制备好的坯料，通过一定的方法或手段，迫使坯料发生形变，制成具有一定形状大小坯体的工艺过程称为成型，其中所应用的方法或手段叫做成型方

24、法第36页/共50页n n目前根据坯料含水量进行分类最为常见，其主要分类为：n n 注浆成型法，坯料含水量3040%。n n 可塑成型法，坯料含水量1826%。n n 干压成型法，坯料含水量68%。n n 等静压成型法，坯料含水量1.53%第37页/共50页可塑成型可塑成型n n1、滚压成型n n 2、旋压成型n n 3、车坯成型n n 4、挤压成型n n 5、塑压成型n n 6、其它可塑成型方法：雕塑、印坯、拉坯第38页/共50页注浆成型三个阶段注浆成型三个阶段n n从泥浆注入石膏模吸入开始到形成薄泥层；n n泥层逐渐增厚，直到形成注件；n n从雏坯形成后到脱模为收缩脱模阶段第39页/共50

25、页干燥的主要目的在于干燥的主要目的在于 提高生坯强度，便于后续工艺的进行；n n提高釉浆的吸附能力；n n使坯体具有较小的入窑水分，提高烧成速度，减少能耗；n n 提高产品的质量 第40页/共50页干燥过程的四个阶段干燥过程的四个阶段 n n加热阶段n n等速干燥阶段n n降速干燥阶段n n平衡状态第41页/共50页干燥方法干燥方法n n蒸气干燥n n隧道干燥n n链式干燥第42页/共50页釉浆施釉法釉浆施釉法n n浸釉n n浇釉n n荡釉n n涂刷釉n n喷釉n n甩釉第43页/共50页坯、釉在烧成过程中的物理化学变化坯、釉在烧成过程中的物理化学变化n n（一）低温预热阶段（常温至（一）低温

26、预热阶段（常温至300300左右）左右）n n1 1）质量减轻）质量减轻n n2 2）气孔率增加）气孔率增加n n3 3）体积收缩）体积收缩n n二）氧化分解阶段（二）氧化分解阶段（300300950950）n n1.1.碳素和有机物的氧化碳素和有机物的氧化n n2.2.硫化铁的氧化硫化铁的氧化n n3.3.碳酸盐、硫酸盐的分解碳酸盐、硫酸盐的分解n n4.4.结晶水的排出结晶水的排出n n5.5.晶型转变晶型转变n n（三）高温玻化成瓷阶段（三）高温玻化成瓷阶段n n （从（从950950到最高烧成温度）到最高烧成温度）n n（四）冷却阶段（从烧成温度降至常温）（四）冷却阶段（从烧成温度降至常温）第44页/共50页快速烧成的意义快速烧成的意义n n节约能源（燃料n n充分利用原料资源n n提高窑炉与窑具的使用寿命n n缩短生产周期，提高生产效率第45页/共50页n n陶瓷烧成设备窑炉n n 窑炉是保证陶瓷制品质量和性能的关键设备。n n 陶瓷窑炉一般分为连续窑和间歇窑第46页/共50页陶瓷的缺陷分析陶瓷的缺陷分析n n斑点n n变形n n落脏n n裂纹第47页/共50页第48页/共50页第49页/共50页