陶瓷原料及配方基础

陶瓷工艺陶瓷原料与配方LOGO湖南陶瓷技师学院培训中心吴洋[e-mail]绪论：陶瓷与景德镇•CHINA与陶瓷“陶瓷”的英文起源于景德镇一个叫“昌南”的地方，根据谐音就得到了陶瓷这一个单词。为什么要学习陶瓷原料？•陶瓷的概念是指以高岭土为代表性的黏土原料与其他天然矿物原料经过一系列的生产工艺并通过高温烧制，经过一系列的物理化学反应后形成的坚硬物质。绪论：陶瓷的分类普通陶瓷：新型陶瓷：(特种陶瓷）日用瓷、艺术瓷、建筑卫生陶瓷、化工陶瓷、化学陶瓷、电瓷等。结构陶瓷和功能陶瓷。炻瓷陶瓷的最学术、最官方的分类•主要以制品的吸水率和断面结构来区别是属陶器、炻瓷器还是瓷器。•一般地陶器吸水率3%—12%（细陶），大于15%（粗陶）。施釉或无釉，有气孔未烧结断面不一•炻瓷器一般的吸水率一般大于1%—3%，断面较细，透光性差，贝壳状不完全，未完全烧结。•瓷器吸水率小于1.0%，有透光性或透光性很好（细瓷），断面细腻，呈贝壳状，烧结完全。炻器与细瓷器的断面气孔艺术瓷（关于釉上、釉中、釉下知识）日用与艺术结合：7501主席用瓷现代日用陶瓷：法兰瓷（franz）中国红牡丹麦秆花瓶（超低温）以红为媒交叉学科卫生陶瓷建筑陶瓷：客厅混合铺贴地砖电瓷新型陶瓷举例：耐磨球新型陶瓷举例：陶瓷刀陶瓷弹簧一.陶瓷原料工艺•陶瓷是一种泥土烧制的吗？•3.瓷石•质量好的瓷石可以单独成瓷。可塑性原料1.什么是可塑性陶瓷原料？与黏土有什么区别？2.可塑性原料的结构是什么样子？3.在陶瓷生产中有什么作用？伟大的思想家：恩格斯•野蛮时代的最低级阶段——是由制陶术的应用开始的•古代人类大多依山傍水而居，很早就知道土壤加水就具有可塑性•古人为了使枝条编制的器皿耐火和密致无缝而涂上黏土，经过火烧之后，黏土部分很坚硬1.1常见的可塑性原料•1.高岭土(发源于景德镇高岭村）（kaolin）高岭土颗粒高岭石多水高岭石显微照片•2.蒙脱石蒙脱石显微照片蒙脱石•蒙脱石又名膨润土，吸水后体积膨胀20—30倍•陶瓷工业中加入量不大于5%,加入后可以改善成型性能。•陶瓷生产靠什么成型？•这种原料为什么能够成型？1.1可塑性原料(黏土或粘土）•可塑性原料是日用陶瓷生产中最重要的原料之一•细瓷坯料中黏土类原料的加入量为40%——60%黏土为什么能够成型？•“橡皮泥”黏土是陶瓷产品能够成型的基础，在成型时就相当于“橡皮泥”的作用，把其余非可塑性矿物黏在一起（粘矿物）•“润滑剂”黏土是层状矿物，一旦加入水。水分子进入黏土矿物层间，形成水膜，相当于润滑剂起润滑作用。有了润滑剂可以自由的变换形状。•“胶水”黏土颗粒之间会黏在一团呢？由于黏土常年风化，颗粒表面被破坏，常常带有正电荷，而水进入黏土矿物层间会带有负电荷，正负相吸引就使得黏土黏在一起。黏土在日用陶瓷中的作用•1.成型与成瓷•2.悬浮性。使各种原料均匀的悬浮在泥浆和釉浆之中，这样可使陶瓷制品各部分均匀。•3.黏土颗粒比较细，陶瓷工业中瘠性原料比较粗，细颗粒会填充在粗颗粒的空隙中，粗细结合，减少坯体空隙有利于烧结。•为什么我们的陶瓷这么硬？石英的骨架作用•1.1.1石英的化学组成•石英的化学组成主要是SiO2•我们的石英除了骨架作用还有什么作用？石英的作用•1.烧成前，石英没有可塑性，可以调节可塑性。降低干燥收缩（干燥中自由水的排出）减少坯体的变形。石英的作用•2.烧成过程中，石英因加热产生晶型转变伴随的体积膨胀，可部分抵消粘土的收缩，减弱烧成收缩过大而造成的应力，改善坯体性能；石英的作用•3.在釉中是形成玻璃的主要成份，它的含量及粒度的变化会影响釉的性能，赋予釉面高的机械强度、硬度、耐磨性与抗化学侵蚀性能。长石类原料•我们只加石英和高岭土能不能烧成陶瓷？长石的熔融特性耐火度的测试1－－熔融开始之前2－－开始熔融，顶端触及底座，到达耐火度3－－高于耐火度的温度下全部熔融长石的熔融特性•石英的耐火度•耐火度：1750～1770℃，一般﹥1550℃；•耐火度是陶瓷材料抵抗高温作用而不熔融性质。•高岭土的耐火度•纯高岭土的耐火度一般在1740℃—1770℃•陶瓷烧成的核心是什么？•答：熔融•如何达到这个核心？长石（钾长石、钠长石）•高温时黏土和石英都能溶解于长石之中。液相中Al2O3和SiO2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。什么是莫来石•釉料中长石是主要熔剂。釉料关键是要熔融充分，需要较多的长石。保证釉料在烧成中均匀流动、平整，形成玻璃体光亮。钾长石的熔融特性1130℃开始熔融，1220℃时分解，生成白榴子石与SiO2熔体，其反应为：K2O·Al2O3·6SiO2→K2O·Al2O3·4SiO2（白榴子石）＋SiO2温度升高，逐渐全部变成液相，由于钾长石的熔体中存在白榴子石和硅氧熔体，粘度大。钠长石的熔融特性天然的钠长石熔化温度较低，约为1100~1200℃，它熔化时没有新的晶相产生，液相的组成和末熔长石的组成相同；形成的液相粘度较低，因而在燃烧过程中它容易引起产品变形。坯料的类型•一般我们按所使用的熔剂原料来进行分类，主要有长石质瓷、绢云母质瓷，骨灰瓷、镁质瓷（滑石瓷）等。•假如说不加入石英,有没有可能烧成陶瓷?高长石质瓷淄博市硅酸盐研究所于1979年研制成功高长石质瓷是我国目前的高档日用瓷之一，1984获国家银质奖，被选为中南海和国务院用瓷高长石质瓷不变形的原因在化学组成方面，高长石质瓷中K2O及Na2O的含量较一般的长石质瓷高，Al2O3的含量也相应的提高。烧成温度在1290℃左右。在提高半透明度的同时，瓷坯的高温变形不大，这是因为瓷坯中液相量虽高，但由于在碱含量一定的情况下，随铝含量的增多，液相的高温粘度变大，高温变形并不大。骨灰瓷•1794年由英国人发明，骨灰加入量大于40%，一般都在70%之上。•白度高（＞80%）不是纯白色，而是自然的奶白色，透明度高，瓷质软，光泽柔和，质地轻巧，釉面也显得更加温润。滑石瓷•特点：半透明性好、白度高陶瓷配方工艺•一、坯料配方•二、釉料配方坯料配方的原则•1.成型•2.白度•3.烧成温度•4.机械强度•5.透明度1.成型•考虑黏土•1.黏土矿物的可塑性•2.黏土矿物的悬浮性•3.黏土矿物的结合性•可以考虑配方时多种黏土混用•一般黏土的加入量在40—50%2.白度•日用陶瓷中坯体的白度直接影响欣赏价值。•改变白度直接从原料考虑，主要考虑含铁量和含氧化钛的量。•使用含铁量较少的质量较好的高岭土。3.烧成温度•黏土的耐火度，石英的加入量，Al2O3含量。•增加长石、滑石等溶剂性原料的加入量。4.机械强度高岭土的化学组成•2SiO2•Al2O3•2H2O长石的化学成分•钾长石K2O•Al2O3•6SiO2•钠长石Na2O•Al2O3•6SiO2石英的化学组成SiO2怎么加大机械强度？•1.SiO2（黏土，石英）•（1）一部分形成莫来石，与残余石英组成坯体骨架（加大机械强度）•（2）含量超过80%坯体容易炸裂。•SiO2的量65%—75%烧成中石英在高温下发生晶体转变怎么增大机械强度•2.Al2O3(黏土、长石）•（1）与SiO2形成莫来石晶体，加大机械强度。•（2）进入长石熔体中加大黏度。•氧化铝含量太高会抬高烧成温度•氧化铝含量过低，低于16%坯体十分易熔，制品易变形，强度低。•Al2O3的量18—28%透明度•瓷器一般都有一定的透明性或半透明性。•坯体组成越均匀透光度越好。•玻璃体越多透光度越好。•透明度很大程度上取决于长石的加入量。一般的长石质瓷示性配方实例•长石20%—30%•石英25%—35%•黏土40%—50%•烧成温度1250℃—1350℃•吸水率小于5%长石质瓷瓷相组成•玻璃相：50%—60%•莫来石：10%—20%•残余石英：8%—12%•发生晶型转变的石英：6%—10%坯料实际配方•攸县某日用陶瓷厂坯料配方高岭土：41%瓷石：35%广东洗泥：10%钾长石：8%石英：6%•怎么去配釉？配釉原则•1.熔融温度•2.流动性•3.透光性•4.光泽度•5.釉面花纹1.熔融温度•分析方法与坯体烧成温度分析方法一致2.流动性•有的釉需要多的流动，有的釉需要少流动。•决定性的因素是高温黏度。•一般的釉调节石英的量可以改变高温黏度。流釉•3.透光度釉的定义•釉是覆盖在陶瓷坯体上的一层均匀的玻璃薄层。釉料配方实例•烧成温度1290℃透明釉配方长石52.1%石英砂27.2%方解石12.64%高岭土8.06%加入一定的方解石可提高釉面光泽度、增加产品的透明度。但是一般不超过18%4.光泽度•主要是利用釉中晶体折射率的差异大的原理，造成的反光。5.釉面花纹•花釉配方（双层釉）•面釉：长石49.8%、高岭土4.6%、石英4.2%、方解石12%、锆英石23%、氧化锌1.6%、滑石3.8%；•底釉：长石34%、高岭土11%、石英16、滑石11%、氧化铁12、牛骨骨灰12、石灰石4；•外加水玻璃：0.8%•花釉的釉面效果•底釉中三氧化二铁的含量（wt%）对釉面效果的影响•底釉中磷酸三钙的含量（wt.%）对釉面效果的影响•烧成温度对釉面效果的影响LOGO