陶瓷的成型、施釉及烧成

陶瓷的成型、施釉及烧成 基本要求： 掌握压制成型；烧成工艺流程及窑的工作原理。了 解可塑成型，注浆成型，釉料制备和施釉。 重点： 倒焰窑及梭式窑的结构与工艺流程；釉料制备和施釉。 难点： 普通陶瓷坯体在烧成过程中的物理化学变化。 釉料制备和施釉 4 可塑成型 1 注浆成型 2 压制成型 3 5 主要内容 干燥与烧成 一、可塑成型 影响坯料可塑性的因素 （ 1）粘土矿物结构： 高岭土可塑性差 （ 2）吸附阳离子： 阳离子交换能力越强，粘土颗粒可塑性越好 （ 3）颗粒大小和形状： 颗粒越细，可塑性越好 （ 4）含水量 产生可塑性的原因： 由于离子吸附，粘土颗粒周围形成水膜，颗粒间形成毛细管，毛细管力使得粘土颗粒具有可塑性。 可塑成型方法 （ 1）挤压成型： 由挤压成型机机头安装模头和模具挤压得到 （ 2）车坯成型： 圆柱形泥段在立式或卧式车坯机上加工而成 （ 3）旋坯成型： 轱辘旋压机上型刀将模具内坯泥料旋压而成 （ 4）滚压成型： 尖锥形或圆柱形滚压头旋转挤压泥料而成 （ 5）湿压成型： 将模型内水分含量 20%左右的泥料用金属模头 加压而成 适用于形状复杂或不规则、以及薄胎等制品 二、注浆成型 利用石膏模具的吸水性，形成和模型相同形状的坯泥层 注浆成型对石膏模具的要求： a. 设计合理，易于脱模，各部位吸水均匀 b. 空隙率大，一般 3040%，吸水性能好，含水量 46% c. 严格控制石膏与水的比例 d. 模型工作表面应光洁、无空洞、无润滑油迹或肥皂膜 注浆成型对泥浆的要求： a. 流动性好 b. 含水量尽量低，一般控制在 3035% c. 有足够的稳定性 d. 有良好滤过性 e. 触变性适宜，不应过大 f. 泥浆温度应适宜 注浆成型对稀释剂的要求： a. 电解质应具有水化能力大的一价阳离子 b. 能使分散系统呈碱性 c. 电解质阴离子能与粘土中钙离子、镁离子形成稳定物质 a. 无机电解质 b. 有机酸盐类 稀释剂的分类： c. 聚合电解质 注浆成型的方法 a. 空心注浆（单面注浆） b. 实心注浆（双面注浆） c. 压力注浆 d. 离心注浆 e. 真空注浆 注浆成型应注意事项 a. 新制泥浆应至少存放一天以上再使用，使用前搅拌 510min b. 泥浆温度不低于 1012 c. 石膏模轮流使用，使模型湿度保持一致 d. 泥浆注入模型时应一次注满 e. 注浆前石膏模应喷一层薄釉渣或滑石粉，以防粘模 f. 回收后的余浆要先加水搅拌，洗去可溶盐类，再过筛压滤 与新浆料配用 g. 注浆坯体脱模后轻拿轻放，防止振动变形 压制成型方法： 摩擦式压砖机、自动式压砖机 三、压制成型 将陶瓷粉料置入金属模具中，施加一定压力制得所需形状、尺 寸、致密度的坯体，如墙地砖 四、釉料制备及施釉 釉： 覆盖在陶瓷坯体表面上的玻璃态薄层，其组成和制备工艺与坯料相接近，但不同于玻璃。 “ 釉 “ 的配制与烧成，我国古代是一门很神秘、很具挑战性的学问，古代的许多名窑、名瓷都是以独特的釉来命名的：祭红、郎窑红、唐三彩、兔毫、油滴、窑变花釉、 。 但是万变不离其宗，用一句简要的话进行概括： 釉是附着在陶瓷坯体表面的一种玻璃或玻璃与晶体混合物的连续粘着层。 1、釉的作用： a. 改善陶瓷制品的表面性能： 釉具有不透水、不透气 、易洗涤、耐污染 、耐腐蚀等优良性能。可以提高陶瓷的化学稳定性、防污性（平滑、表面积减小） 力学性能、电学性能等 。 b. 提高制品的机械强度、电学性能、化学稳定性和热稳定性 c. 装饰作用： 可以使陶瓷表面光滑、明亮、美观，提高陶瓷的艺术、欣赏价值 2、釉的特点 大多数釉是玻璃体，具有普通玻璃的物理化学性质。 釉与玻璃的不同点： a.釉层中含有气泡和晶体。 b.釉化学组成中氧化铝较玻璃高 。 c.釉的熔融温度范围较宽 。 釉与玻璃差异的原因： a.配方不同。 b.烧成制度不同 。 c.釉与坯体之间会发生扩散和反应 。 3、制釉原料 (1)天然矿物原料： 石英、钾钠长石、粘土、滑石、草木灰、石灰石、白云石等。 (2)化工原料： ZnO、 SnO2、 PbO、 B2O3、 BaCO3、 SrCO3、 CaF2等。 原料要求： 长石、石英严格洗选 釉浆要求： a.细度万孔筛筛余 0.1%0.2% b.良好的稳定性、流动性 c.合适的密度： 1.31.5g/cm3 4、制造陶瓷对釉的基本要求： 合适的熔融温度范围 影响因素： 釉化学组成、细度、混合均匀度、烧成时间 合适的釉熔体粘度、润湿性和表面张力 影响因素： 釉化学组成、烧成温度、烧成气氛 坯、釉有很好的适应性 影响因素： 热膨胀系数、中间层、釉弹性、釉抗张强度、 釉层厚度 5、釉的分类（按外观）： 透明釉、乳浊釉、半无光釉、无光釉、 结晶釉、金属光泽釉、裂纹釉 对釉用原料和釉料的要求： a. 对长石、石英严格洗选，用于生料釉的原料应不溶于水 b. 与坯料相比，釉料细度更高，万孔筛筛余 0.10.2% c. 釉料应具有良好的稳定性、流动性 d. 釉料应具有适当密度，一般要求 1.31.5g/cm3 分类的依据 釉 的 名 称 坯体的种类 瓷器釉、炻器釉、陶器釉 制 造 工 艺 釉料制作方法 烧成温度 烧釉速率 烧成方法 生料釉、熔块釉、挥发釉 (食盐釉 )、自释釉、渗彩釉 低温釉 (1300C)、易熔釉、难熔釉 慢速烧成釉、快速烧成釉 一次烧成釉、二次烧成釉 组 成 主要熔剂 主要着色剂 长石釉、石灰釉（石灰 碱釉、石灰 碱土釉）、锂釉、镁釉、锌釉、铅釉 (纯铅釉、铅硼釉、铅碱釉、铅碱土釉 )、无铅釉 (碱釉、碱土釉、碱硼釉、碱土硼釉 ) 铜红釉、镉硒红釉、铁红釉、铁青釉、玛瑙红釉 性 质 外观特性 物理特性 透明釉、乳浊釉、虹彩釉、无光釉、半无光釉、金属光泽釉、闪光釉、偏光釉、荧光釉（发光釉）、单色釉、多色釉、变色釉、结晶釉、金星釉、裂纹釉、纹理釉、水晶釉、抛光釉 低膨胀釉、半导体釉、耐磨釉、抗菌釉 显微结构 玻璃态釉、析晶釉、结晶釉、分相釉 用途 装饰釉、粘接釉、丝网印花釉、商标釉、电瓷釉等 长石釉特点： (1) 釉式中 K2O和 Na2O的摩尔 数 (mol)之和不小于 0.5。 (2) 硬度大，光泽度较高，略带乳白色，烧成范围宽。 (3) 与氧化硅含量较高的坯结合较好。 石灰釉特点（古瓷）： (1) 釉式中 CaO的摩尔（ mol) 数不小于 0.5。 (2) 弹性好，透明度好，还原气氛易烟熏，烧成范围窄。 (3) 与氧化铝含量较高的坯结合较好。 6、几种常见釉特点 镁质釉特点： (1)由滑石等镁质原料引入的熔剂性氧化物 MgO。 (2)热膨胀系数小，不易烟熏，有利于白度和透光度的提高， 烧成范围宽。 (3)对坯体的适应性强。 熔块釉特点： (1)低温熔块釉（添加含 PbO、 B2O3等强熔剂的原料），其中铅 釉是古代低温釉陶瓷的最主要种类。 (2)高温熔块釉 （添加含 ZnO、 BaO、 SrO等熔剂的原料） 7、釉料配方 釉料配方的依据釉中各氧化物的作用 SiO2： a.釉玻璃的主体（ 50 以上），提高釉的熔融温度和粘度 b.赋予釉高的力学强度，良好的热稳定性、化学稳定性，高的 白度和透明度。 Al2O3： 在釉中的作用类似于 SiO2，但是提高熔 融温度和高温粘度的能力更强。 釉的光泽度的基本划分 : 光泽釉（釉式）中 Al2O3/SiO2 1:6 10； 无光釉（釉式）中 Al2O3/SiO2 1:3 4 CaO： 主要熔剂，古代高温釉的主要助熔剂，可以降低釉的粘度，提高釉的流动性和釉面光泽度，对有些色釉可增强釉的着色 能力（如铬锡红釉），一般其用量不超过 18%，过多会使釉结 晶，形成无光釉。 CaO与碱金属氧化物相比，能增加釉的抗折 强度和硬度，降低釉的膨胀系数，能提高釉的化学稳定性。另 外， CaO可改善坯釉结合性。配料中常采用石灰石，其密度小， 能增强釉的悬浮性。 Li2O、 Na2O、 K2O 强熔剂，降低熔融温度和高温粘度，降低化学稳定 性和力学强度。助熔能力： Li2O Na2O K2O。 Li2O 在无铅釉中使用可使釉的热膨胀系数降低，光泽度高，强度和耐酸性有一定的提高。 Na2O 降低弹性和抗张强度，提高热膨胀系数，光泽度差。 K2O 常由钾长石引入，比钠长石熔融温度范围宽，粘度大。 PbO 最强的熔剂，古代低温釉的最主要助熔剂。适量的引入与碱金属氧化物相比可以更好的降低高温粘度，加宽熔融范围； 提高强度、光泽度和弹性；降低热膨胀系数。大量使用可使釉的强度和热稳定性降低。 骨灰、瓷粉、乳浊剂、色料等 骨灰： 可提高光泽度，促进釉料分相，提高白度。 瓷粉： 取代长石调节釉料，可提高釉的熔融温度，降低釉的高温粘度。减少釉面针孔，提高白度。 乳浊剂： SnO2、 TiO2、 ZrO2、锑（ Sb）化物、磷酸盐 着色剂： Co 、 Fe、 Cu 等的 氧化物、化合物或合成颜料。 8、生料釉制备流程： 石英 长石 滑石粉 高岭土 煅烧冲洗 人工拣选 人工敲碎剔除杂质 冲洗 称量 湿法球磨 冲洗 过筛 除铁 贮浆池 备用 9、施釉 根据坯体性质、尺寸和形状以及生产条件选择合适施釉方法和釉浆密度。 a. 浸釉法： 适用于除薄坯体外的大中小型产品 b. 浇釉法： 适用于盘碟和单面釉层瓷砖或坯体强度较差的坯体 c. 喷釉法： 适用于大型、薄壁或形状复杂的生坯 d. 刷釉法： 多用于工艺瓷的施釉及补釉 e. 气化施釉、荡釉、滚釉等 五、干燥与烧成 1、陶瓷制备过程中需要干燥的环节 （ 1）由泥浆或泥饼制备成型粉料； （ 2）成型后坯体的干燥； （ 3）施釉前的干燥； （ 4）施釉后的干燥。 2、陶瓷坯体的干燥过程 水的存在状态 物理结合水 化学结合水 （结晶水） 自由水 吸附水 晶体配位水 层间水 （游离水、机械结合水） 湿球温度测定湿度原理： 测得是纱布内部饱和空气的温度 3、干燥方法 （ 1）自然对流干燥： 可利用工厂余热或另设热源加快干燥 （ 2）强制对流干燥： 采用强制通风手段，利用具有一定流速 的热空气干燥 （ 3）辐射式干燥： 利用红外线、微波等电磁波的辐射能干燥 4、烧成分类 一次烧成 二次烧成： 经过成型、干燥的生坯先在素烧窑内素烧，然后经检选、施釉等工序再进入釉烧窑内进行釉烧 （ 1）有利于提高釉面光泽度和白度 二次烧成特点： （ 2）素烧后坯体吸水性能改善，容易上釉，且釉面质量好 （ 3）经素烧后坯体强度提高，降低半成品破损率 （ 4）釉烧时收缩较小，有利于防止产品变形 （ 5）素烧后不合格的素坯可返回到配料中，提高了釉烧的合格率，减少了原料损失 5、坯体烧成的四个阶段 6、烧成制度： （ 1）温度制度 一般用烧成温度曲线来表示，主要包括各阶段的升温速度、最 高烧成温度（止火温度）、保温时间和冷却速度。 （ 2）气氛制度 氧化焰：空气供给充足，燃烧完全时产生的一种无烟而透明的火焰，氧含量在弱氧化焰时 25%，强氧化焰时大于 5% 氧化过程 还原过程 还原焰：空气供给不充足，燃烧不完全时产生的一种有烟而混浊的火焰，此时空气过剩系数 0.70.9 还原焰的主要作用： a. 使坯釉内所含 Fe2O3（黄色或红色，熔点 1560 ）绝大部分还 原成 FeO（青色，熔点 1420 ），在较低温度下与 SiO2结合为淡青 色的易熔的低铁硅酸盐，从而促进坯体在较低温度下烧结，并提