釉料配方设计

1、陶瓷坯釉料配方设计教学目标：1、掌握各类陶瓷坯釉料的组成2、掌握陶瓷坯釉料表示方法3、掌握坯釉料的工艺要求4、掌握坯釉料的配方设计5、掌握坯釉料的配方计算 一、瓷质坯体的组成和配方 1. 瓷质坯体的特点（1）瓷质坯体的制品通常是玻化砖、锦砖和部分地砖，吸水率一般小于1。（2）瓷质坯体的烧成收缩较大，烧成过程控制要求高，难度大。（3）瓷质坯体的表面可以施釉装饰，亦可以无釉装饰。同时也可以进行印花装饰。（4）瓷质制品强度高，耐磨蚀能力强，抗冻性好。5)瓷质制品因吸水率低，铺贴因难。2.瓷质坯体的组成 一般的讲，建筑陶瓷中的瓷质坯料与日用瓷中的软质瓷相类似，即在坯体组成中溶剂的成分较高。其示性坯式为

2、： R2O (0.40.5) AL2O3(5.58.3)SiO2 RO 这样选择是基于下列几点考虑；(1)降低制品的烧成温度，从而降低制品的生产成本 (2)为了使不施釉制品表面具有玻璃光泽。(3)制品厚度一般较大,若是采用硬质瓷配方，则不易烧结。(4)墙地砖制品的强度既可以由瓷质来保证，又可以通过制品的适当厚度来保证 3 瓷质坯体的原料组成瓷质坯体的原料组成为： 可塑性粘土 ： lo一30 硬质粘土 ：10一40； 瘠性原料： 030%； 矿化剂 ： 0一30； 熔剂 ： 15一50。4、瓷质坯体的典型配方二、 炻质瓷坯体的组成和配方1 炻质坯体的特点(1)炻质坯体的制品通常是彩袖砖、外墙砖和

3、部分地砖；(2)烧成收缩不大，尺寸公差易于保证，吸水率3一8(国标规定10)；(3)烧成后的制品具有较高的机械强度(国标规定245MPa)，较好的热稳定性，(4)成型既可以是半干压成型，也可以是挤压成型，(5)制品规格多；(6)大部分制品采用施釉装饰和图案装饰(7)铺贴性能优于瓷质坯体。2 炻质坯体的组成 炻质坯体的组成，一般具有较低的硅含量，熔剂成分也较瓷质坯体含量少。其示性坯式为： R2O （0.250.5） AL2O3（1.84.5）SiO2 RO3 炻质坯体的原料通常炻质坯体使用的原料组成为：可塑性粘土 50一65； 熔剂原料 l0一15瘠性原料 15一20； 着色剂等 3一8。主要使

4、用当地的劣质原料。比如红粘土、红页岩、紫页岩、煤矸石、粉煤灰等。 4 炻质坯体的典型配方 三、陶质坯体的组成和配方1 陶质坯体的特点(1)主要制品是釉面砖(内墙砖)；(2)烧结程度差，是多孔质坯体，有较高的吸水率，国标规定为20%；(3)烧成收缩小，不易变形，尺寸公差小(4)制品厚度小，多为二次烧成(目前正要发展一次烧成)(5)表面施低温釉，常用图案进行装饰；(6)铺贴方便，使用一般的水泥砂浆即可贴牢。 2 陶质坯体主要种类、组成和配方 粘土型精陶坯体(1)分类这类坯体一般包括：纯粘土型经典配方粘土+长石型改良配方粘土+石灰石型改良配方粘土+混合溶剂型优化配方(2)组成长石精陶 1(R2O+R

5、O)(558)AL2O3(2635)SiO2石灰质精陶 1R2O+RO)(125)AL2O3(3510)SiO23、粘土型精陶坯体的典型配方 4、叶蜡石精陶坯体典型配方 5、 硅灰石、透辉石型精陶坯体的典型配方 6、以工业副产品、工业废料为主要原料的精陶坯体的典型配方 7、新型工业矿物为主要原料的精陶坯体典型配方 四、坯料配料的依据 1、釉面砖要求有一定的吸水率，才能牢固地粘贴在墙面上；在使用环境下反复升降温不致开裂、剥落，寿命长；釉面光滑平整，颜色均一，尺寸规格一致，不仅能使建筑物整体美观，而且便于施工。（一）坯料和釉料的组成应满足产品 的物理-化学性质和使用要求 2、地砖要求吸水率较小，但

6、应耐磨、耐酸碱腐蚀和防滑等。3、日用瓷要求有一定的白度和透明度，并对釉面铅的溶出量有严格限制。些具体要求。（二）拟定配方时应考虑生产工艺及设备条件1、坯料的要求：成型性能好，坯体强度高，有较宽的烧成温度范围。2、烧成 温度、气氛应与窑炉的性能相适应。 3、若釉、坯化学性质相差过大，烧成易出现坯体吸釉，造成干釉现象。釉的熔融温度应和坯体烧结温度相近。釉的热膨胀系数应比坯体稍小，使冷却时釉层受到不大的压应力，利于增加产品的机械强度，防止变形。 4、当采用低温快速烧成工艺时，配料应选用烧成收缩小，烧减小的原料，减少粘土用量，降低坯料中游离石英总量，增加熔剂成分等。（三）拟定配方时应考虑经济上的合理性

7、原料尽量作到就地取材，综合利用 （四）借鉴成熟配方 1、利用使用的或研究单位研制的某种产品的成熟配方。 2、不可机械地搬用,一定要慎重分析,并通过试验验证,或在成功经验的基础上进行试验创新,最后应以试验测定结果为鉴定的依据。（五）弄清各原料在陶瓷材料中的作 用 弄清各种原料在陶瓷 材料中的作用及材料性能的影响，是进行配方试验的基础 五、坯、釉料表示方法1、配料比：即是直接列出所用的各种原料的质量百分比。 2、釉面砖坯体的配方为：磷矿渣50%、蜡石35%、紫木节土15%。3、卫生瓷乳浊釉的配方为：长石33.2%、石英20.4%、苏州高岭土3.9%、广州锆英石13.4%、氧化锌4.7%、煅烧滑石9

8、.4%、石灰石905%、碱石5.5%。（一）配料比表示（二）矿物组成（又称示性组成）表示1、矿物组成：把生产所用的各种天然原料中的同类矿物含量合并在一起，换算成粘土、长石、石英三种纯矿物的质量百分比表示。2、硬质瓷含纯粘土物质40%60%，长石20%30%，石英20%30%。3、软质瓷含纯粘土物质20%40%，长石30%60%、石英20%40%。（三）化学组成表示1、化学组成：对坯料或釉料进行化学全分析，并以分析结果表示坯料或釉料的化学组成。2、化学组成项目有SiO2、Al2O、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、灼烧减量等 （四）实验公式（塞格尔式）表示 1、实验公式：根据坯或釉化

9、学组成中氧化物含量的百分数，除以各氧化物的摩尔质量，得到各组分的摩尔数，将摩尔数冠于各氧化物分子式前，再按碱性氧化物（R2O+RO）中性氧化物（R2O3）酸性氧化物（R2O）的顺序排列起来，并把其中一种的系数调整为1，即得实验式（坯式或釉式）。 2、对于坯式是将中性氧化物（R2O3）摩尔数调整为1。 3、对于釉式则是将碱性氧化物（R2O=RO）的摩尔数综合调整为1 4、如何判断坯式、釉式。 硬瓷的坯式为：1(R2O+RO)(35)Al2O3(1521)SiO2 硬瓷的釉式为：1(R2O+RO)(0.51.2)Al2O3(1023)SiO2 软瓷的坯式为：1(R2O+RO)(1.83.0)Al2

10、O3(10230SiO2 软瓷的釉式为：1(R2O+RO)(0.10.4)Al2O3(2.04.0)SiO2(0.00.5)B2O35、通过计算酸性系数（CA）可大致判断材料的物 理性能。酸性系数以下式计算： CA= 硬瓷釉的酸性系数为1.82.5，软瓷釉为1.41.6，可见随着酸性系数的增加，软瓷釉逐渐向硬瓷釉转变。酸性系数增大，坯体系数增大，坯体的脆性增加强度降低，高温易变形，烧成温度也降低32223ORROOROR32223 ORROORRO六、坯料配方计算 1、已知坯料化学组成计算坯式 计算步骤如下：（1）用个氧化物的相对分子质量去除该氧化物的百分含量，得各氧化物的摩尔数。（2）以中性

11、氧化物R2O3的摩尔数为基准，另其和为1，计算各氧化物的相对摩尔数，并作为相应氧化物的系数。 （3）按照碱性氧化物、中性氧化物、酸性氧化物的顺序排列出坯式。（一）坯式的计算 例1 已知坯料的化学全分析如下表（%质量），试计算其坯式。 SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO 67.08 21.12 0.23 0.43 0.35 MgO K2O Na2O 灼减 合计 0.16 5.92 1.35 2.44 99.08解： （1）计算各氧化物的摩尔数 SiO2 67.860.06=1.1169 Al2O3 21.12101.94=0.2072 Fe2O3 0.23159.68=0.00

12、TiO2 0.4380.1=0.0054 CaO 0.3556.08=0.006 MgO 0.1640.32=0.0040 K2O 5.9294.19=0.0629 Na2O 1.3561.99=0.0218 (2)以中性氧化物摩尔数总和为基准，令其为1，计 算相对摩尔数 中性氧化物Al2O3+Fe2O3摩尔数总和为： 0.2072+0.0014=0.2086 以此数除各氧化物的摩尔数，得： SiO2 1.11690.2086=5.354 Al2O3 0.20720.2086=0.9933 Fe2O3 0.00150.2086=0.0072 TiO2 0.00540.2086=0.0259 C

13、aO 0.00620.2086=0.0297 MgO 0.00400.2087=0.0192 K2O 0.06290.2087=0.3015 Na2O 0.02180.2087=0.10453）按碱性、中性、酸性氧化物的顺序排列出坯式 0.3015K2O 0.1045Na2O 0.9933Al2O3 5.354SiO2 0.0297CaO 0.0067Fe2O3 0.0295TiO2 0.0192MgO若化学组成中未包含灼减，则仍照上述程序计算，所得坯式的结果不变，即灼减对实验式没有影响。（二）示性矿物组成计算 具体步骤如下：1、若化学组成中含有一定数量的K2O、Na2O、CaO，则可认为是由

14、长石类矿物引入的。若其中Na2O比K2O含量是好的多，可认为Na2O是杂质而把两者的合量KNaO计算为钾长石2、化学组成中Al2O3的总量减去长石带入的Al2O3，剩余的可认为是由高岭土引入的，但若化学组成中扣除钾长石量后Al2O3量不足时，多余的Al2O3可认为是有水铝石Al2O3H2O引入的。 3根据灼烧减量判断，若原料中有酸根存在，则MgO可认为是由菱镁矿MgCO3引入， CaO可认为是由石灰石CaCO3引入的。但若不存在碳酸根，则认为灼减量是水，此时MgO可认为由滑石3MgO4SiO2H2O或蛇纹石3MgO2SiO22H2O引入。 4若灼烧减量主要是结晶水，且在扣除高岭土及滑石等矿物中

15、的结晶水后还有一定数量，可认为化学组成中Fe2O3是由褐铁矿Fe2O33H2O引入；若灼烧减量已扣完，则Fe2O3可作赤铁矿计算。 5TiO2一般可认为由金红石提供。 6除去以上各种矿物中所含的SiO2量后，剩余的SiO2可作为游离石英。例3 某粘土的化学全分析如下表（%质量）： SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO 59.25 29.70 0.16 0.28 MgO K2O Na2O 灼减 微量 0.48 0.05 10.08 试计算其矿物组成 。（三）根据矿物组成计算配方 在进行配方计算时，若要求坯料达到预想的矿物组成，并已知原料的示性分析时，应根据原料的组成和性能，确定一定的比例，依次递减计算，从而得出各种原料的配入量。 例4：要求坯料的矿物组成为；粘土矿物60%，长石15%，石英25%，原料粘土的示性分析为：粘土矿物80%，长石12%，石英8%。除此粘土外，长石及石英的差额由纯原料补足。 解：（1）先计算粘土的用量 以100g坯料为计算基准，坯料中粘土矿物为60g ，长