陶瓷生产学习.pptx

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1、15.2.15.2.1陶瓷的概念与分类陶瓷的概念与分类1.按制品的性能和用途按制品的性能和用途：v普通陶瓷普通陶瓷：生活和生产中最常见和使用的传统陶瓷，又可分为：生活和生产中最常见和使用的传统陶瓷，又可分为：日用日用(包括艺术陈设包括艺术陈设)、建筑卫生、化工、化学瓷、电瓷、建筑卫生、化工、化学瓷、电瓷及其他工业用陶瓷及其他工业用陶瓷。这类陶瓷制品所用的原料基本相。这类陶瓷制品所用的原料基本相同，生产工艺技术亦相近。同，生产工艺技术亦相近。v特种陶瓷特种陶瓷：新型、精细：新型、精细oror精密陶瓷，精密陶瓷，指普通陶瓷以外的指普通陶瓷以外的广义陶瓷概念中所涉及的陶瓷材料和制品，用于各种现代工业

2、广义陶瓷概念中所涉及的陶瓷材料和制品，用于各种现代工业和尖端科学技术，按性能及用途和尖端科学技术，按性能及用途又可分为：又可分为：结构材料用陶瓷：耐磨损、高强度、耐热、耐热冲击、硬质、高刚性、低热膨胀性和隔热等结构材料；功能陶瓷：电磁功能、光电功能和生物化学功能等陶瓷制品和材料，还有核陶瓷材料和其他功能材料等。第1页/共25页2v瓷器:已烧结，致密基本不吸水，有一定透明性，敲之声音清脆，断面有贝壳状光泽，按需施各种釉。可再分成：细瓷：日用细瓷(长石瓷、绢云母瓷、骨灰瓷等)、美术瓷、高压电瓷、高频装置瓷等；特种陶瓷：高铝质瓷、压电、磁性、金属陶瓷等。v介于陶与瓷之间的一类介于陶与瓷之间的一类国际

3、上通称国际上通称炻器炻器：半瓷质，：半瓷质，日用炻器、卫生陶瓷、化工陶瓷、低压电瓷、地砖、锦砖、青瓷等。日用炻器、卫生陶瓷、化工陶瓷、低压电瓷、地砖、锦砖、青瓷等。2.按坯体结构所标志的坯体致密度的不同按坯体结构所标志的坯体致密度的不同：v陶器陶器:未烧结未烧结oror部分烧结、有一定吸水率、断面粗糙无光、部分烧结、有一定吸水率、断面粗糙无光、不透明、敲之声音粗哑、有无釉和施釉。不透明、敲之声音粗哑、有无釉和施釉。可进一步分为可进一步分为:粗陶器：粗陶器：盆、罐、砖瓦、各种陶管等；盆、罐、砖瓦、各种陶管等；精陶器：精陶器：日用精陶、美术陶器、釉面砖等。日用精陶、美术陶器、釉面砖等。第2页/共2

4、5页3我国陶瓷工业的发展概况我国陶瓷工业的发展概况“china”据考证是中国据考证是中国景德镇景德镇在宋朝前的古名在宋朝前的古名昌南镇昌南镇的音译。的音译。陶器陶器(瓷器瓷器)距今距今8000 10000年前，年前，是人类最早的手工业制品，是人类最早的手工业制品，标志着开始从游牧生活转向定居务农生活。标志着开始从游牧生活转向定居务农生活。陶器陶器新石器晚期新石器晚期已发展到以已发展到以彩陶彩陶(既仰韶文化距今既仰韶文化距今6400年年)和和黑陶黑陶(即龙山文化公元前即龙山文化公元前2000年年青铜时代青铜时代)为特色的为特色的史前文化史前文化(3500年前年前)。“陶陶瓷的发展过程瓷的发展过程

5、”，我国陶瓷发展史上有：，我国陶瓷发展史上有：v3个重大突破个重大突破：原料的选择和精制、窑炉的改进及烧成温：原料的选择和精制、窑炉的改进及烧成温度的提高、釉的发现和使用；度的提高、釉的发现和使用；v3个重要阶段个重要阶段：陶器：陶器原始瓷器原始瓷器瓷器。瓷器。第3页/共25页45.2.2 普通陶瓷的基本制备工艺 普通陶瓷材料的基本生产工艺过程见图5-4。1.主要原料主要原料2.配料配料3.坯料的制备坯料的制备4.陶瓷的成型陶瓷的成型 5.生坯的干燥生坯的干燥 6.施釉、装饰施釉、装饰7.烧成烧成 8.烧后冷加工烧后冷加工第4页/共25页5各种制品的生产工艺过程不尽相同，基本上可分为：一次烧成

6、：工艺简单，设备投资小，生产周期短，但工艺难度较大；二次烧成：坯体先经一次素烧，再施釉入窑烧成，国内外多用于一些高档瓷器及精陶制品。硬质原料硬质原料拣选拣选粉碎粉碎混练混练成型成型煅烧煅烧软质原料软质原料风化风化除杂除杂配料配料干燥干燥(施釉、装饰施釉、装饰)(烧后加工烧后加工)检验包装检验包装素烧素烧拣选拣选(施釉、装饰施釉、装饰)釉料制备釉料制备图图5-4普通陶瓷生产普通陶瓷生产基本工艺过程图基本工艺过程图 第5页/共25页6普通陶瓷生产所用的主要原料普通陶瓷生产所用的主要原料1).可塑性的可塑性的粘土类粘土类：日用细瓷：日用细瓷用量用量40 60%，在陶器和，在陶器和炻瓷中还可炻瓷中还可

7、；釉面砖；釉面砖40%，除，除软质粘土软质粘土外，外，还采还采用大量用大量叶蜡石叶蜡石、硬质高岭土硬质高岭土等硬质粘土。等硬质粘土。2).非可塑性的非可塑性的石英类石英类：坯体主要组分之一，坯体主要组分之一，脉石英、砂脉石英、砂岩、石英岩、石英砂、硅藻土、燧石岩、石英岩、石英砂、硅藻土、燧石等。等。A.天然原料天然原料：制品多晶结构制品多晶结构原料及生产工艺过程，原料及生产工艺过程，如：高如：高岭土岭土or粘土粘土莫来石晶相；石英莫来石晶相；石英石英晶相；长石、石英晶相；长石、滑石等熔剂原料滑石等熔剂原料结构中产生玻璃相。结构中产生玻璃相。第6页/共25页73).长石类长石类：最常用的熔剂性原

8、料最常用的熔剂性原料(坯料、釉料、色料坯料、釉料、色料)，陶瓷，陶瓷de三大原料之一。三大原料之一。4).其他矿物原料其他矿物原料：滑石、蛇纹石滑石、蛇纹石镁的含水硅酸盐矿物镁的含水硅酸盐矿物镁质瓷、釉面砖、地砖、镁质瓷、釉面砖、地砖、炻器、耐酸陶器、匣钵等；炻器、耐酸陶器、匣钵等；硅灰石和透辉石硅灰石和透辉石 坯体烧成后的坯体烧成后的弯曲变形弯曲变形及产品及产品尺寸公差小。尺寸公差小。骨灰、磷灰石骨灰、磷灰石骨灰瓷骨灰瓷50，Ca3 3(PO4 4)2 2的主要来源。的主要来源。碳酸盐类矿物碳酸盐类矿物除碱金属除碱金属矿物矿物外常用的熔剂原料。外常用的熔剂原料。叶蜡石叶蜡石尺寸精确、热稳定性

9、好的产品，尺寸精确、热稳定性好的产品，日用细瓷日用细瓷及及釉面砖釉面砖等等工业废渣及废料工业废渣及废料7：近年来采用较多近年来采用较多高炉矿渣、磷矿渣、萤石矿高炉矿渣、磷矿渣、萤石矿渣等。渣等。釉面砖、墙地砖外、卫生和日用陶瓷。釉面砖、墙地砖外、卫生和日用陶瓷。第7页/共25页8C.原料的预处理原料的预处理：硬质原料的：硬质原料的水洗水洗，软质原料，软质原料(软质粘软质粘土土)的的风化、淘洗风化、淘洗or拣选拣选尽量清除有害杂质，尽量清除有害杂质，原料原料纯度，保证质量。纯度，保证质量。B.化工原料化工原料：釉的：釉的乳浊剂乳浊剂、助熔剂助熔剂ZnO、SnO2、CeO2、Pb3O4、H3BO3

10、(硼酸硼酸)、Na2B4O710H2O(硼砂硼砂)、Na2CO3、CaCO3、KNO3等等和和着色剂着色剂(多为化合物多为化合物)等，等，坯料加工过坯料加工过程中有时也少量加入作助剂。程中有时也少量加入作助剂。2.配料配料 使用要求和性能不同，制品烧结程度差异大，加上各地原料使用要求和性能不同，制品烧结程度差异大，加上各地原料组成和工艺性能差别，组成和工艺性能差别，不同产品坯料组成也不同。不同产品坯料组成也不同。第8页/共25页9长石质瓷长石质瓷：“长石长石 石英石英 高岭土高岭土”三组分系统，长石三组分系统，长石为熔剂，为熔剂，国内外日用陶瓷普遍采用国内外日用陶瓷普遍采用。绢云母质瓷绢云母质

11、瓷：“绢云母绢云母 石英石英 高岭土高岭土”三组分系统三组分系统瓷，绢云母为熔剂，瓷，绢云母为熔剂，我国传统的日用瓷质之一我国传统的日用瓷质之一。磷酸盐质瓷磷酸盐质瓷：骨灰瓷，：骨灰瓷，“磷酸盐磷酸盐 高岭土高岭土 石英石英 长石长石”系统瓷，磷酸钙作熔剂。系统瓷，磷酸钙作熔剂。滑石瓷滑石瓷：“滑石滑石 粘土粘土 长石长石”高级日用器皿及高频电高级日用器皿及高频电绝缘陶瓷。绝缘陶瓷。表表5-3列出了这列出了这4种陶瓷的主要化学组成。种陶瓷的主要化学组成。第9页/共25页10表表5-3 普通陶瓷的化学组成普通陶瓷的化学组成 类别类别 化学组成（化学组成（wt%）SiO2 Al2O3 R2O+RO

12、 P2O5 硬质硬质瓷瓷 长石瓷长石瓷 65 75 19 25 4 6.5 绢云母瓷绢云母瓷 60 70 22 30 4.5 7 软质软质瓷瓷 骨灰瓷骨灰瓷 28.7 37 13.2 17.8 27 33 18.6 21.2 滑石瓷滑石瓷 63 66 7 14 15 14 锦砖锦砖 64 73 16 24 4.5 8.7 玻化砖玻化砖 65 74 15 19.5 6 10.5 第10页/共25页11坯料坯料原料原料经粉碎和适当的加工后经粉碎和适当的加工后能满足能满足成型工艺要求的成型工艺要求的均匀混合物均匀混合物。按成型方法不同分为：。按成型方法不同分为：(1)可塑料可塑料：含水约：含水约18

13、%25%；(2)干压料干压料：3%7%干压料，干压料，8%15%半干压料；半干压料；(3)注浆料注浆料：含水：含水28%35%。3种坯料的制备种坯料的制备原料细碎。细碎工艺有原料细碎。细碎工艺有干法干法(轮碾式磨轮碾式磨机机or称雷蒙磨机称雷蒙磨机)和湿法和湿法(球磨机球磨机)2种。各制品对坯料的细种。各制品对坯料的细度要求也不同，一般均度要求也不同，一般均0.05 0.07mm。3.坯料的制备坯料的制备第11页/共25页12可塑成型可塑成型是最常见的是最常见的1种方法种方法，典型的可塑坯料制备流程典型的可塑坯料制备流程:挑选挑选配料配料喷雾干燥喷雾干燥石英、长石类硬质料石英、长石类硬质料中破

14、中破(轮碾机轮碾机or雷蒙机雷蒙机)粗碎粗碎(颚破颚破)软质粘土软质粘土硬质粘土硬质粘土洗涤、挑选、预烧洗涤、挑选、预烧过筛、除铁过筛、除铁挑选挑选粗碎粗碎(颚破颚破)中破中破(轮碾机轮碾机)湿球磨湿球磨过筛、除铁过筛、除铁陈腐陈腐初练初练真空练泥真空练泥浆池搅拌浆池搅拌混合混合过滤过滤过筛、除铁过筛、除铁可塑成型可塑成型第12页/共25页13注浆坯料的制备注浆坯料的制备：含水量尽量低，流动性、悬浮性与：含水量尽量低，流动性、悬浮性与稳定性、均匀性等良好。应用最广的稳定性、均匀性等良好。应用最广的2种基本流程种基本流程:B.球磨、压滤、泥段化浆工艺球磨、压滤、泥段化浆工艺：真空练泥前同可塑坯料

15、，特真空练泥前同可塑坯料，特点是用制好的塑性坯料点是用制好的塑性坯料化浆制得，泥浆稳定性较好化浆制得，泥浆稳定性较好:原原料料精精选选球球磨磨振振动动过过筛筛浆浆池池除除铁铁过过筛筛压压滤滤粗粗练练陈陈腐腐(3d)真真空空练练泥泥泥泥段段入入搅搅拌拌池池化化浆浆过过筛筛除除铁铁泥泥浆浆池池备备用用注注浆浆。陈陈腐腐水水份份分分布布均均匀匀，粘粘土土颗颗粒粒裂裂解解完完全全，气气体体，流动性和可注性，流动性和可注性，坯体强度，含水量坯体强度，含水量 及烧成缺陷及烧成缺陷 。A.球磨化浆工艺球磨化浆工艺：细碎前的工序和可塑坯料大致相同。经细碎前的工序和可塑坯料大致相同。经球磨球磨(研磨、混合、化浆

16、研磨、混合、化浆)直接制备：直接制备：经粗碎、中碎的硬质和软质料经粗碎、中碎的硬质和软质料球磨球磨搅拌池搅拌池过滤除铁过滤除铁浆桶浆桶注浆成型；注浆成型；第13页/共25页14压制坯料的制备：压制坯料的制备：含水量低，对可塑性要求不高，但要求粉料有较含水量低，对可塑性要求不高，但要求粉料有较好的结合性及流动性好的结合性及流动性须将坯料须将坯料造粒造粒,即：即：在已磨细的粉料中添加粘合剂在已磨细的粉料中添加粘合剂适当的干压适当的干压流流动性好的颗粒。常用的造粒方法有动性好的颗粒。常用的造粒方法有3种：种：普通造粒法、加压造粒法和喷雾造粒法普通造粒法、加压造粒法和喷雾造粒法。第14页/共25页15

17、4.陶瓷的成型坯料坯料一定形状大小的坯体。又须满足烧成对生坯干燥强一定形状大小的坯体。又须满足烧成对生坯干燥强度度&入窑含水率、坯体致密度、器形规整度等要求。入窑含水率、坯体致密度、器形规整度等要求。v可塑成型可塑成型：旋压、滚压、塑压、注射及轧膜法等：旋压、滚压、塑压、注射及轧膜法等大多大多数日用陶瓷、电瓷、美术瓷等。数日用陶瓷、电瓷、美术瓷等。v注浆成型注浆成型：应用广：应用广许多日用、美术、卫生许多日用、美术、卫生&工业陶瓷。工业陶瓷。v压制成型压制成型：坯料：坯料 填充填充 模型模型 施加压力施加压力 一定强度的坯体。一定强度的坯体。第15页/共25页165.生坯的干燥 依靠蒸发使坯体

18、脱水的过程。含水分强度低，很易变形or破损。必须干燥 坯体强度，生坯的变形和破损，坯体的吸水率(便于施釉)。此外，干燥好的坯体在烧成初期可较快地升温而不致开裂，燃料消耗，烧成周期。干燥过程中干燥过程中:水分水分 收缩收缩一定的一定的收缩应力，若收缩过收缩应力，若收缩过程不当程不当坯体变形和开裂。坯体变形和开裂。干燥方法分为干燥方法分为：自然自然、热风热风(对流、快速对流对流、快速对流)、电热电热(工频电、工频电、高频电、微波高频电、微波)、红外线红外线、复合干燥等复合干燥等。第16页/共25页176.施釉、装饰釉：熔融在陶瓷制品表面上一层很薄的玻璃态物质，厚度只有0.10.1 0.3mm0.3

19、mm。外观:有色or无色，透明、半透明or不透明。釉层 表面质量，机电性能、热稳定性。艺术釉 艺术性、附加值。品种可分为：品种可分为：生料釉生料釉、熔块釉和挥发釉熔块釉和挥发釉。施釉方法施釉方法：喷、浇：喷、浇(淋淋)、浸、甩、滚、涂、浸、甩、滚、涂(刷刷)釉等；釉等；装饰方法装饰方法：雕塑、色釉装饰、艺术釉装饰、釉上彩饰、：雕塑、色釉装饰、艺术釉装饰、釉上彩饰、釉下彩饰等。釉下彩饰等。第17页/共25页18v烧成过程烧成过程一系列物理化学变化一系列物理化学变化预期的矿物组成和预期的矿物组成和显微结构显微结构预期性能。预期性能。v窑炉种类：很多，结构各有特点，大体分为窑炉种类：很多，结构各有特

20、点，大体分为2大类：大类：连续式窑：隧道窑、辊道窑、推板窑等；连续式窑：隧道窑、辊道窑、推板窑等；间隙式窑：倒焰窑、梭式窑、钟罩窑等。间隙式窑：倒焰窑、梭式窑、钟罩窑等。v生坯高温焙烧产品(烧结)。目的去除坯体内溶剂、粘结剂、增塑剂等，气孔，颗粒间结合强度。v烧成质量烧成质量合理的合理的烧成工艺制度，烧成工艺制度，严格控制：严格控制：V升温升温、T烧烧成成、t保温保温、V冷却冷却、气氛及浓度气氛及浓度、T气氛转换气氛转换及及P窑内窑内分布等。分布等。7.烧成第18页/共25页19可将烧成过程分成可将烧成过程分成45个阶段：个阶段：(1)低温阶段低温阶段(300)：排除残余水分，不发生化学反应。

21、排除残余水分，不发生化学反应。固体颗粒紧密靠拢，将使坯体产生少量收缩。固体颗粒紧密靠拢，将使坯体产生少量收缩。(2)氧化分解阶段氧化分解阶段(300 950)：烧成的关键。烧成的关键。a.氧化反应：碳素及有机物氧化反应：碳素及有机物 gas；硫化铁硫化铁800完毕；完毕；b.分解反应：分解反应：结构水的排除结构水的排除，T脱水脱水：高岭石类高岭石类 400 600、蒙脱石类蒙脱石类550 750，伊利石类，伊利石类550 650、叶蜡石、叶蜡石600 750、瓷石、瓷石600 700、滑石、滑石800 900；碳酸盐；碳酸盐类类1000基本结束；基本结束；晶型转变及液相的形成晶型转变及液相的形

22、成。第19页/共25页20(3)高温阶段高温阶段(950 最高最高T烧成烧成)：1050前，继续未完成前，继续未完成的氧化分解反应；硫酸盐分解和高价铁还原与分解；的氧化分解反应；硫酸盐分解和高价铁还原与分解；和和莫来石晶体莫来石晶体；新相的新相的重结晶重结晶和坯体的和坯体的瓷化瓷化。(4)冷却阶段冷却阶段(T烧成烧成 常温常温)：发生的主要物理化学变化有：发生的主要物理化学变化有：液相析晶，液相过冷为玻璃相，残余石英发生晶型转变，液相析晶，液相过冷为玻璃相，残余石英发生晶型转变，坯体的强度、硬度及光泽继续增大等。坯体的强度、硬度及光泽继续增大等。如长石质瓷如长石质瓷烧成过程中的主要烧成过程中的

23、主要物相变化情况物相变化情况可概括为可概括为图图3 22。8.烧后冷加工 电瓷烧成后要装金属附件；化工陶瓷需配合的表面和密封面等都要进行机械磨削加工表面光洁度和尺寸精度达到设计要求。日用、多数建筑和部分普通工业陶瓷均不需要。第20页/共25页215.2.3 特种陶瓷生产的基本工艺过程特种陶瓷生产的基本工艺过程多数基本上仍沿袭普通陶瓷的生产模式，但有其显著多数基本上仍沿袭普通陶瓷的生产模式，但有其显著特征：原料的高度精选，材料组成的精确调配和生产特征：原料的高度精选，材料组成的精确调配和生产过程的控制更加严格。主要制备工艺是：粉末制备、过程的控制更加严格。主要制备工艺是：粉末制备、成型和烧结，见

24、图成型和烧结，见图 特种陶瓷生产基本工艺过程图。特种陶瓷生产基本工艺过程图。烧结烧结成品成品原料粉末制原料粉末制备备or预处理预处理混合、混合、细磨细磨成型成型坯料坯料制备制备热成型热成型加工、加工、后处理后处理第21页/共25页221.粉料制备or预处理配料：纯度高；颗粒细小；助熔剂与 可塑性的添加剂很少or不加。制粉方法有2种：有时配料前需预处理：如生产Al2O3陶瓷时要将-Al2O3预烧磨细配料；压电陶瓷、半导体陶瓷等预先合成主晶相配料。2.坯料制备坯料制备：仍分为可塑、注浆和压制坯料种。仍分为可塑、注浆和压制坯料种。a.粉碎法粉碎法：粗：粗细粉，机械细粉，机械气流粉碎，气流粉碎，1 m

25、微粉料；微粉料；b.合成法合成法：颗粒微细，均匀性好，且纯度、细度可控，：颗粒微细，均匀性好，且纯度、细度可控，可实现颗粒在分子级水平上的复合、均化。可实现颗粒在分子级水平上的复合、均化。液相法液相法和和气相法气相法往往是制取超细粉的主要方法。往往是制取超细粉的主要方法。第22页/共25页233.成型成型可塑法可塑法(管、棒和薄片状管、棒和薄片状)：挤压和轧膜成型；：挤压和轧膜成型；注浆法注浆法(大型、形状复杂、薄壁大型、形状复杂、薄壁)：石膏模、热压铸成型：石膏模、热压铸成型(形状复杂、尺寸精度高的中、小型形状复杂、尺寸精度高的中、小型)和带式流延法和带式流延法(厚度厚度0.05mm、表面光

26、洁陶瓷薄膜，集成电路基片和其他小型轻量、表面光洁陶瓷薄膜，集成电路基片和其他小型轻量的电子元件的电子元件);压制成型压制成型：粘合剂：粘合剂%较低较低(7 8%)，不经干燥可直接，不经干燥可直接焙烧，收缩小，可自动化生产焙烧，收缩小，可自动化生产干压和等静压成型干压和等静压成型(静水压成型静水压成型利用液体介质不可压缩和均匀传递压力性利用液体介质不可压缩和均匀传递压力性)。第23页/共25页244.烧成5.烧后处理 主要指需进行表面机械加工、上电极or极化处理等场合。除普通的常压烧结外，还有许多特殊的烧结法如：除普通的常压烧结外，还有许多特殊的烧结法如：热压烧结热压烧结：在高温下加压促使坯体加速烧结；：在高温下加压促使坯体加速烧结；气氛烧结气氛烧结：使处于适当的气氛下；：使处于适当的气氛下；热等静压烧结热等静压烧结：加热时对物料从各方向施加相等压力；：加热时对物料从各方向施加相等压力；活化烧结和真空烧结活化烧结和真空烧结等。等。第24页/共25页25感谢您的观看！第25页/共25页