陶瓷工艺学第三章

1、坯体和釉料的配料计算坯体和釉料的配料计算陶瓷工艺学陶瓷工艺学v陶瓷制品性能不同，采用的陶瓷坯体（陶瓷制品性能不同，采用的陶瓷坯体（green body）和釉料（和釉料（glaze）的化学成分和组成也不同。）的化学成分和组成也不同。v坯体组成坯体组成v长石质瓷：国内外普遍采用长石质瓷：国内外普遍采用v绢云母质瓷：我国传统日用陶瓷绢云母质瓷：我国传统日用陶瓷v骨灰质瓷：高级日用陶瓷骨灰质瓷：高级日用陶瓷v日用滑石质瓷：我国首创新型日用瓷类型日用滑石质瓷：我国首创新型日用瓷类型长石质瓷长石质瓷v以长石作助熔剂的以长石作助熔剂的“长石长石-石英石英-高岭土高岭土”三三组分系统瓷，利用长石在较低温度下熔

2、融并组分系统瓷，利用长石在较低温度下熔融并形成高粘度玻璃的特性，以长石、石英和高形成高粘度玻璃的特性，以长石、石英和高岭土为主要原料，在岭土为主要原料，在11501450烧结成瓷。烧结成瓷。1350 ：高火度瓷：高火度瓷v我国长石瓷烧成一般在我国长石瓷烧成一般在12501350 。v瓷质洁白、薄层为半透明，断面呈贝壳状，瓷质洁白、薄层为半透明，断面呈贝壳状，不透气、吸水率低，机械强度高，化学稳定不透气、吸水率低，机械强度高，化学稳定性好，适合作为餐具、茶具、陈设、装饰美性好，适合作为餐具、茶具、陈设、装饰美术陶瓷以及一般工业技术陶瓷。术陶瓷以及一般工业技术陶瓷。高岭土高岭土+粘土粘土 50、长

3、石长石 25、石英、石英 25。化学组成：化学组成：SiO2 6567%；Al2O3 1925%(R2O+RO) 46.5%； (Na2O+K2O) 2.5%相组成：玻璃相相组成：玻璃相 5060， 莫来石莫来石 1020，残余石英残余石英 812， 方石英方石英 610绢云母质瓷绢云母质瓷v以绢云母作助熔剂的以绢云母作助熔剂的“绢云母绢云母-石英石英-高岭土高岭土”系统系统瓷，产于南方地区，以景德镇为代表的中国传统瓷。瓷，产于南方地区，以景德镇为代表的中国传统瓷。利用绢云母熔融形成高粘度玻璃的特性，按一定比利用绢云母熔融形成高粘度玻璃的特性，按一定比例加入石英和高岭土为，在例加入石英和高岭土

4、为，在12501450烧结成瓷，烧结成瓷，实际生产多选择实际生产多选择1350 。v具有长石瓷的一般特性，还有透明度高、白里微泛具有长石瓷的一般特性，还有透明度高、白里微泛青的特点，适合作为餐具、茶具工艺美术陶瓷。青的特点，适合作为餐具、茶具工艺美术陶瓷。高岭土高岭土 3070，瓷石，瓷石 7030化学组成：化学组成：SiO2 6070%；Al2O3 2230%(R2O+RO)与长石瓷相近与长石瓷相近玻璃相玻璃相 5060， 莫来石莫来石 1020，残余石英残余石英 812， 方石英方石英 610绢云母，绢云母，2：1层状结构，化学式为层状结构，化学式为K2O.3Al2O36SiO22H2O，

5、晶体结构，晶体结构为为KAl2AlSi3O10(OH)2。结构与蒙脱石相似，但。结构与蒙脱石相似，但Al3+置换了置换了1/4的的Si4+，造成负电性，层间靠造成负电性，层间靠K+将两个晶层连接。将两个晶层连接。瓷石由瓷石由石英，绢云母组成，并含有若干高石英，绢云母组成，并含有若干高岭石岭石，长石等的，长石等的岩石状矿物集合体岩石状矿物集合体。骨灰质瓷骨灰质瓷v骨灰瓷是以磷酸钙为基础的瓷器。以磷酸钙作助熔骨灰瓷是以磷酸钙为基础的瓷器。以磷酸钙作助熔剂的剂的“磷酸钙磷酸钙-石英石英-高岭土高岭土-长石长石”系统瓷，有时还系统瓷，有时还加入其它组分。加入其它组分。骨粉含量要高于骨粉含量要高于40%

6、以上以上 。v白度高，透明度好，瓷质软，光泽柔和，质薄。但白度高，透明度好，瓷质软，光泽柔和，质薄。但脆性大，热稳定性差，且烧成范围狭窄。高档餐具、脆性大，热稳定性差，且烧成范围狭窄。高档餐具、茶具。茶具。骨灰骨灰 Ca3(PO4)2 2060%，高岭土，高岭土2545%，石英，石英920%，长石长石822%。一般一般两次烧成两次烧成：素烧：素烧：12001290 釉烧：釉烧：1250 玻璃相玻璃相 40左右，左右， 莫来石，钙长石，莫来石，钙长石，-Ca3(PO4)2 ，方石，方石英英滑石质瓷滑石质瓷v以滑石为主体成分的镁质瓷。根据配方中滑石含量以滑石为主体成分的镁质瓷。根据配方中滑石含量不

7、同，可有多种瓷质：滑石不同，可有多种瓷质：滑石-粘土瓷、块滑石瓷、堇粘土瓷、块滑石瓷、堇青石瓷、镁橄榄石瓷、莫来石堇青石瓷等。青石瓷、镁橄榄石瓷、莫来石堇青石瓷等。v具有良好的电学性能、高的机械强度、热稳定性，具有良好的电学性能、高的机械强度、热稳定性，过去作为电工陶瓷，现在经过配方、成型、烧成等过去作为电工陶瓷，现在经过配方、成型、烧成等改进，成为高级日用陶瓷。白度高，透明度好，色改进，成为高级日用陶瓷。白度高，透明度好，色泽光润，可作精细日用瓷和工艺美术瓷。泽光润，可作精细日用瓷和工艺美术瓷。化学组成：化学组成：滑石滑石 7075，粘土，粘土 15左右，长石左右，长石1015%。SiO2

8、65%；Al2O3 7%，MgO 24%K2O+Na2O 1.52%3MgO4SiO2H2O，晶体结构式，晶体结构式Mg3Si4O10(OH)2，3.1 坯体的制备坯体的制备3.1.1 坯料配方坯料配方已知某坯料的实验公式，需算出所需原料在坯料中的质量百分比。知某坯料的实验公式，需算出所需原料在坯料中的质量百分比。1 由坯料的实验公式计算由坯料的实验公式计算如欲配制的坯料为如欲配制的坯料为(Ba0.85Sr0.15)TiO3，采用的原料为，采用的原料为BaCO3、SrCO3、TiO2。计算各种原料的质量分数可按。计算各种原料的质量分数可按商标中的计算步骤进行计算，计算结果列成下表。商标中的计算

9、步骤进行计算，计算结果列成下表。2 按坯料预定的化学组成进行计算按坯料预定的化学组成进行计算若已知坯料的化学组成及所用原料的化学组成，可采用逐项若已知坯料的化学组成及所用原料的化学组成，可采用逐项满足的方法，求出各种原料的引入质量，然后求出所用各原满足的方法，求出各种原料的引入质量，然后求出所用各原料的质量分数。料的质量分数。设各种原料为纯原料，其理论组成分别为碳酸钙设各种原料为纯原料，其理论组成分别为碳酸钙(CaO 56.03、CO2 43.97)，滑石，滑石(MgO 31.7、SiO2 63.5、H2O 4.8)，苏，苏州高岭土州高岭土(Al2O3 39.5、SiO2 46.5、H2O 1

10、4)。已知某坯料的化学组成已知某坯料的化学组成(质量分数质量分数)如下所示：如下所示：Al2O3 93.0，MgO 1.3，CaO 1.0，SiO2 4.7所用原料为工业氧化铝所用原料为工业氧化铝(未煅烧未煅烧)、滑石、滑石(未煅烧未煅烧)、碳酸钙、苏州、碳酸钙、苏州高岭土，求出其质量分数方法如下。高岭土，求出其质量分数方法如下。表中计算所用原料总量为表中计算所用原料总量为1.78+4.10+4.51+91.22=101.61，化为所用原，化为所用原料的质量分数为：料的质量分数为：坯、釉料配方的表示方法坯、釉料配方的表示方法1.1.配料比表示法配料比表示法厂厂 名名 配配 方（方（% %） 石

11、英石英 长石长石 大同砂大同砂石石膨润土膨润土滑石滑石紫木节紫木节碱干碱干合计合计甲瓷厂甲瓷厂 3221389100乙瓷厂乙瓷厂 3522367100丙瓷厂丙瓷厂 2724271.51.5118100丁瓷厂丁瓷厂 342430183100用原料的质量分数（或质量）来表示配方组成的方法。用原料的质量分数（或质量）来表示配方组成的方法。2.2.矿物组成表示法矿物组成表示法坯料配方组成以坯料配方组成以纯理论纯理论的粘土矿物、石英、长石等矿物来的粘土矿物、石英、长石等矿物来表示的方法。又称示性分析法，简称矿物组成法。表示的方法。又称示性分析法，简称矿物组成法。矿物组成的三角坐标图法矿物组成的三角坐标图

12、法3.3.化学组成表示法化学组成表示法以坯料中各氧化物之间的组成的质量分数来表示配方组成以坯料中各氧化物之间的组成的质量分数来表示配方组成的方法。又称氧化物质量分数表示法。的方法。又称氧化物质量分数表示法。4.4.实验式表示法实验式表示法 根据坯料或釉料的化学组成计算出各氧化物的摩尔数根据坯料或釉料的化学组成计算出各氧化物的摩尔数，按照碱性氧化物、中性氧化物和酸性氧化物的顺序列出，按照碱性氧化物、中性氧化物和酸性氧化物的顺序列出它们的分子数，这种式子称为实验式它们的分子数，这种式子称为实验式（坯式或釉式（坯式或釉式)。当表示坯料的组成时，称为坯式。当表示坯料的组成时，称为坯式。当表示釉料的组成

13、时，称为釉式。当表示釉料的组成时，称为釉式。a R2Ob ROc R2O3d RO2e R2O5坯式的一般排列形式：坯式的一般排列形式：坯式的两种表示方法：坯式的两种表示方法：(1) 以以R2O3为基础，即为基础，即R2O3的分子数比例为的分子数比例为1，多为，多为坯式坯式0.165 K2O0.013 Na2O0.079 CaO0.017 MgO0.998 Al2O30.002 Fe2O35.25 SiO20.003 TiO2(2) 以以R2O、RO为基础，即它们的分子数之和比例为为基础，即它们的分子数之和比例为1，为，为釉式。釉式。0.098 K2O0.1549 Na2O0.3249 CaO

14、0.4222 MgO0.4539 Al2O30.0323 Fe2O322.86 SiO2硬质瓷：硬质瓷：软质瓷：软质瓷：（0.180.3）RO 1 Al2O3 (3.54.8)SiO2（0.30.45）RO 1 Al2O3 (4.86)SiO2原料组成：原料组成：高岭土高岭土、石英、长石。、石英、长石。原料组成：高岭土、石英、长石，原料组成：高岭土、石英、长石，以及钙、镁的碳酸盐、骨灰、滑石、熔块以及钙、镁的碳酸盐、骨灰、滑石、熔块。以坯式表示不同种类的瓷以坯式表示不同种类的瓷各种换算各种换算1 从化学组成计算实验式；从化学组成计算实验式；2 由实验式计算化学组成；由实验式计算化学组成；3 由

15、配料量计算实验式；由配料量计算实验式；4 由实验式计算配料量；由实验式计算配料量；5 由示性矿物组成计算配料量；由示性矿物组成计算配料量； 由化学组成计算配料量；由化学组成计算配料量；6 7 由化学组成计算示性矿物组成；由化学组成计算示性矿物组成；化学组成化学组成实验式实验式 示性矿物示性矿物组成组成配料量配料量（知原料化学组成）（知原料化学组成）1.从化学组成计算实验式从化学组成计算实验式计算步骤计算步骤:1、化学组成、化学组成含灼减成分含灼减成分时，换算为时，换算为不含灼减不含灼减的化的化学组成。学组成。2、计算各氧化物的摩尔数。、计算各氧化物的摩尔数。3、计算各氧化物的摩尔数值。、计算各

16、氧化物的摩尔数值。4、将各氧化物的摩尔数值按、将各氧化物的摩尔数值按ROR2O3RO2的顺序的顺序排列为实验式。排列为实验式。1. 1. 吸附水计算吸附水计算G：含水的重量：含水的重量G1：烘干后的重量：烘干后的重量2.2.不含灼烧减量的化学组成计算不含灼烧减量的化学组成计算 如某瓷坯料的化学组成为：如某瓷坯料的化学组成为：SiO2 59.94%,Al2O3 21.91%, Fe2O3 0.48%, CaO 2.91%, MgO 0.17%,K2O 2.70%, Na2O 0.68%,灼减量（灼减量（I.L） 11.12%, 合计合计99.91%。 将此百分组成换算成不含烧失量的百分组成为：将

17、此百分组成换算成不含烧失量的百分组成为：瓷坯的化学组成为换算为实验式（坯式）瓷坯的化学组成为换算为实验式（坯式）组成 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O 灼减 总计 % 63.37 24.87 0.81 1.15 0.32 2.05 1.89 5.54 100（1）将该瓷坯的化学组成换算为不含灼减的化学组成百分数）将该瓷坯的化学组成换算为不含灼减的化学组成百分数组成 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O 总计 % 67.09 26.33 0.8575 1.217 0.3388 2.170 2.001 100（2）将各氧化物百分数除以

18、各氧化物的摩尔质量，得到各氧化物）将各氧化物百分数除以各氧化物的摩尔质量，得到各氧化物的摩尔数。的摩尔数。摩尔数 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2Omol 1.16 0.2583 0.0054 0.0217 0.0084 0.0230 0.0323 （3）将中性氧化物）将中性氧化物R2O3的摩尔总数算出：的摩尔总数算出： 为：为：0.2583+0.0054 = 0.2637（4）用）用0.2637分别除各氧化物的摩尔数，得到一套以分别除各氧化物的摩尔数，得到一套以R2O3系数为系数为1的各个氧化物的系数的各个氧化物的系数氧化物 SiO2 Al2O3 Fe2O3

19、CaO MgO K2O Na2O系数 4.232 0.9795 0.0205 0.0823 0.0319 0.0872 0.1224（5）将所得的氧化物的系数按规定的顺序排列，得实验）将所得的氧化物的系数按规定的顺序排列，得实验式。式。 4.232 SiO20.9795 Al2O30.0205 Fe2O3 0.0872 K2O 0.1224 Na2O 0.0823 CaO 0.0319 MgO2. 由配料组成计算实验式由配料组成计算实验式某锆质釉配方为：某锆质釉配方为： 长石长石25.6% 25.6% 石英石英32.2% 32.2% 粘土粘土10.0% 10.0% 白垩白垩18.4% 18.4

20、% 氧化锌氧化锌2% 2% 锆英石锆英石11.8%11.8%。各原料的化学组成列于下表，试。各原料的化学组成列于下表，试计算其计算其釉式釉式。（1 1）把釉料组成百分比乘各原料的化学组成即得釉料各氧）把釉料组成百分比乘各原料的化学组成即得釉料各氧化物含量，计算结果见下表化物含量，计算结果见下表配方中长石含量：配方中长石含量：25.6%长石中长石中SiO2含量：含量：65.04%配方中由长石引入的配方中由长石引入的SiO2含量：含量：25.6%65.04%=16.65%除去酌减的除去酌减的SiO2含量：含量：58.15%/（1-9.12%）=64.00%（2 2）用各氧化物的质量百分数除以分子量

21、得各氧化物的分子数；）用各氧化物的质量百分数除以分子量得各氧化物的分子数；各氧化物的分子数除以各氧化物的分子数除以R R2 2O O和和RORO分子数之和，即分子数之和，即0.2870.287，得釉式中，得釉式中的分子数。的分子数。归为归为13. 粘土原料与坯料矿物组成的计算粘土原料与坯料矿物组成的计算某粘土的化学组成如下，某粘土的化学组成如下，计算其矿物组成计算其矿物组成SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O 灼减灼减 6478 2561 019 022 微微 量量 032 023 865 (1)求各氧化物的摩尔数（灼减当作结晶水计）求各氧化物的摩尔数（灼减当作结

22、晶水计）粘土中氧化物摩尔数的计算结果粘土中氧化物摩尔数的计算结果SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O H2O 氧化物含量氧化物含量%氧化物摩尔氧化物摩尔质量质量氧化物摩尔氧化物摩尔数数 64786011.077 25611020.251 0.191600.001 0.225610.004微量微量 0.329420.0030.23620.004 8.65180.48 （2 2）将各氧化物的摩尔数按下列顺序排列，计算其矿物组成）将各氧化物的摩尔数按下列顺序排列，计算其矿物组成 物质的量物质的量矿物物质的量矿物物质的量SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO K2O N

23、a2O H2O 1.077 0.2510.001 0.004 0.003 0.004 0.480 0.003摩尔钾长石摩尔钾长石剩余剩余0.004摩尔钠长石摩尔钠长石剩余剩余0.004摩尔钙长石摩尔钙长石剩余剩余0.24摩尔高岭石摩尔高岭石剩余剩余0.001摩尔赤铁矿摩尔赤铁矿剩余剩余0.547摩尔石英摩尔石英剩余剩余 0.0181.0590.0241.0350.0081.0270.4800.5470.5470.5470 0.0030.2480.0040.2440.0040.2400.24000.0010.0010.0010.0010.00100.0040.0040.00400.00300.0

24、040.00400.4800.4800.4800.4800赤铁矿：赤铁矿：-Fe2O3 高岭土：高岭土：Al2O3.2SiO2.2H2O (3) 计算各矿物的质量及质量百分数。计算各矿物的质量及质量百分数。钾长石钾长石 钠长石钠长石 钙长石钙长石 高岭石高岭石 赤铁矿赤铁矿 石英石英 分子数分子数分子量分子量矿物质量矿物质量矿物质量百分数矿物质量百分数（%） 0.003556.81.671.67 0.004524.62.102.11 0.004278.31.111.12 0.240258161.9262.00 0.0011600.160.16 0.54760.132.8732.94 粘土中矿物

25、质量百分数粘土中矿物质量百分数 （4 4）各种长石和铁矿物均作为熔剂，）各种长石和铁矿物均作为熔剂，一并列为长石矿物。故得到该粘土的矿物组成如下：一并列为长石矿物。故得到该粘土的矿物组成如下： 粘土质矿物粘土质矿物 62.00%62.00% 长石质矿物长石质矿物 1.67%+2.11%+1.12%+0.16% = 5.06%1.67%+2.11%+1.12%+0.16% = 5.06% 石英质矿物石英质矿物 32.94%32.94%若由坯料的矿物组成计算其化学组成或坯式，反向计算。若由坯料的矿物组成计算其化学组成或坯式，反向计算。 4.4.坯釉料酸性系数的计算坯釉料酸性系数的计算 坯釉料酸性系

26、数是指酸性氧化物的分子数与碱性氧化物和中性坯釉料酸性系数是指酸性氧化物的分子数与碱性氧化物和中性氧化物分子数的比值，以氧化物分子数的比值，以C.A表示。表示。 C.A = RO2SiO2、TiO2、B2O3、P2O3等酸性氧化物分子数；等酸性氧化物分子数； R2O碱性氧化物分子数；碱性氧化物分子数； RO碱土金属氧化物分子数；碱土金属氧化物分子数； R2O3Al2O3、Fe2O3等中性氧化物。等中性氧化物。 酸性系数是一个重要性能指标，可以用来评价坯、釉的高温性能酸性系数是一个重要性能指标，可以用来评价坯、釉的高温性能和坯釉适应性。和坯釉适应性。一般酸性系数大，说明坯易软化，烧成时变形倾向大，

27、烧成温度低。一般酸性系数大，说明坯易软化，烧成时变形倾向大，烧成温度低。但瓷的性能上，透明度提高，热稳定性降低。但瓷的性能上，透明度提高，热稳定性降低。32223ORROORRO课课 程程 回回 顾顾粉体的制备与合成粉体的制备与合成物理粉碎法：化学合成法：颚式破碎机、圆锥破碎机、锤式破碎机、反击式破碎机、轮碾机、球磨磨碎、行星式研磨、振动粉碎、雷蒙磨、气流粉碎、搅拌磨粉碎、胶体磨粉碎、高能球磨粉碎固相法：热分解反应法、化合反应法、氧化物还原法液相法：沉淀法、醇盐水解法、溶胶-凝胶法、溶剂蒸发法气相法：蒸发-凝聚法、气相化学反应法(1) 酸洗与磁选酸洗与磁选 新型陶瓷的原料对化学成分要求十分严格

28、，新型陶瓷的原料对化学成分要求十分严格，对于有害的铁杂质，常采用酸洗和磁选的方法予以清除。对于有害的铁杂质，常采用酸洗和磁选的方法予以清除。3.1.2 坯料制备坯料制备3.1.2 原料预处理原料预处理酸洗的过程大致为：将一定浓度酸洗的过程大致为：将一定浓度(30)的盐溶液注入原料中，加的盐溶液注入原料中，加热煮沸，原料中的铁溶于盐酸中形成热煮沸，原料中的铁溶于盐酸中形成FeCl3，然后再经过多次水，然后再经过多次水洗清除洗清除FeCl3，直至水溶液中不含，直至水溶液中不含Fe3+为止。检验是否含为止。检验是否含Fe3+的方的方法是取清洗水溶液数毫升，滴人数滴法是取清洗水溶液数毫升，滴人数滴NH

29、4CNS溶液，溶液不显示溶液，溶液不显示红色，即没有红色，即没有Fe(CNS)3生成，表示水洗达到了要求。盐酸的浓生成，表示水洗达到了要求。盐酸的浓度和温度愈高，酸洗效率也愈高。度和温度愈高，酸洗效率也愈高。磁洗是利用铁的磁性质，使物料通过强大的磁场，铁质杂质等磁洗是利用铁的磁性质，使物料通过强大的磁场，铁质杂质等被磁场吸引而从原料中分离出来。被磁场吸引而从原料中分离出来。(2) 预烧预烧 预烧工艺的关键是预烧温度、预烧气氛及预烧工艺的关键是预烧温度、预烧气氛及外加剂的选择。外加剂的选择。实线为工业氧化铝实线为工业氧化铝+1%硼酸硼酸虚线为工业氧化铝虚线为工业氧化铝好处：好处：1.可使配料过程

30、简化，减少配料时的计算误差和称量误差，从可使配料过程简化，减少配料时的计算误差和称量误差，从而使材料的组成恒定且均匀，特别是某些含量较少的原料能均匀分布。而使材料的组成恒定且均匀，特别是某些含量较少的原料能均匀分布。2.在合成过程中，原料可以排出含有的结晶水以及完成多晶转化，这在合成过程中，原料可以排出含有的结晶水以及完成多晶转化，这对提高瓷件性能也有利。对提高瓷件性能也有利。(3) 预合成预合成 在新型陶瓷生产过程中，有时要将若干种单一在新型陶瓷生产过程中，有时要将若干种单一成分的原料合成为复杂的多成分烧块，然后来配制瓷料。成分的原料合成为复杂的多成分烧块，然后来配制瓷料。预合成的方法通常有

31、两种：预合成的方法通常有两种：1.固相反应法固相反应法，将已细碎的原料按比例，将已细碎的原料按比例称量后经球磨混合，然后压块或粉状在高温下预烧。工艺简单，但称量后经球磨混合，然后压块或粉状在高温下预烧。工艺简单，但由于固体颗粒混合的均匀度差，影响烧块晶相分布的均匀性。由于固体颗粒混合的均匀度差，影响烧块晶相分布的均匀性。2.为液相反应法为液相反应法，将原料以溶液状态相互混合，使混合均匀的各组，将原料以溶液状态相互混合，使混合均匀的各组分进行反应共沉淀，从而得到细小的粉料。分进行反应共沉淀，从而得到细小的粉料。塑化剂塑化剂塑化剂一般有无机塑化剂塑化剂一般有无机塑化剂(如传统陶瓷中的黏土如传统陶瓷

32、中的黏土)和有机塑和有机塑化剂两类。新型陶瓷一般采用有机塑化剂。化剂两类。新型陶瓷一般采用有机塑化剂。3.1.2.2 成型原料的塑化成型原料的塑化塑化是利用塑化剂使原来无塑性的坯料具有可塑性的过程。新型塑化是利用塑化剂使原来无塑性的坯料具有可塑性的过程。新型陶瓷的原料很多是没有可塑性的，因此成型的坯料必须进行塑化。陶瓷的原料很多是没有可塑性的，因此成型的坯料必须进行塑化。塑化剂通常由塑化剂通常由黏结剂、增塑剂和溶剂组成。黏结剂、增塑剂和溶剂组成。(2) 塑化机理塑化机理 有机塑化剂一般是水溶性的，同时又具有极性。有机塑化剂一般是水溶性的，同时又具有极性。在水溶液中能生成水化膜，对坯料表面有活性

33、作用，能被坯在水溶液中能生成水化膜，对坯料表面有活性作用，能被坯料的粒子表面所吸附。瘠性粒子的表面既有一层水化膜，又料的粒子表面所吸附。瘠性粒子的表面既有一层水化膜，又有一层黏性很强的有机高分子，能把松散的瘠性粒子粘接在有一层黏性很强的有机高分子，能把松散的瘠性粒子粘接在一起，使其具有流动性，从而使坯料具有可塑性。故称为一起，使其具有流动性，从而使坯料具有可塑性。故称为塑塑化剂化剂，有时也称为，有时也称为黏结剂黏结剂。(3) 塑化剂对坯体性能的影响塑化剂对坯体性能的影响 聚乙烯醇的聚合度对成型性能的影响聚乙烯醇的聚合度对成型性能的影响用于塑化的聚乙烯醇聚合度一般为用于塑化的聚乙烯醇聚合度一般为

34、15001700。聚合度。聚合度(n)越大，越大，弹性越大，不利于成型。聚合度也不能太小，否则由于链节过弹性越大，不利于成型。聚合度也不能太小，否则由于链节过短，弹性过低，脆性增大，会失去粘接作用，也不利于成型。短，弹性过低，脆性增大，会失去粘接作用，也不利于成型。 黏结剂对坯体机械强度的影响黏结剂对坯体机械强度的影响在在400以下，黏结剂较多的坯体机械强度高；在以下，黏结剂较多的坯体机械强度高；在400以上，含以上，含黏结剂少的坯体中产生的气孔较少，故此时坯体的机械强度高。黏结剂少的坯体中产生的气孔较少，故此时坯体的机械强度高。 黏结剂对电性能的影响黏结剂对电性能的影响黏结剂用量越多，坯体中

35、的气孔就越多，击穿电压也就越低。黏结剂用量越多，坯体中的气孔就越多，击穿电压也就越低。 黏结剂对烧成气氛的影响黏结剂对烧成气氛的影响在焙烧时，如果氧化不完全，坯件中的塑化剂将产生在焙烧时，如果氧化不完全，坯件中的塑化剂将产生CO气体，而气体，而与坯件中某些成分发生还原反应，导致制品性能变坏。与坯件中某些成分发生还原反应，导致制品性能变坏。 塑化剂挥发速率的影响塑化剂挥发速率的影响选择塑化剂时，它的挥发温度范围要大，以利于生产控制。否则选择塑化剂时，它的挥发温度范围要大，以利于生产控制。否则因塑化剂集中在一个很窄的温度范围内剧烈挥发，会导致瓷件产因塑化剂集中在一个很窄的温度范围内剧烈挥发，会导致

36、瓷件产生开裂缺陷。生开裂缺陷。新型陶瓷用瓷料的粒度，应是越细越好，但过细对成型性能不利：新型陶瓷用瓷料的粒度，应是越细越好，但过细对成型性能不利：瓷料过细，颗粒越轻，流动性越差；同时过细的瓷料的比表面积大，瓷料过细，颗粒越轻，流动性越差；同时过细的瓷料的比表面积大，所占的松装体积也大，成型时不易充实模具，以至于产生空洞，致所占的松装体积也大，成型时不易充实模具，以至于产生空洞，致密度低。密度低。制成团粒，则流动性好，装模方便，分布均匀：有利于提高坯件密制成团粒，则流动性好，装模方便，分布均匀：有利于提高坯件密度，改善成型和烧成密度分布的一致性，而且由于团粒的填充密度度，改善成型和烧成密度分布的

37、一致性，而且由于团粒的填充密度提高，空隙率较低，使干压成型时的松装比减小，压缩比增大，可提高，空隙率较低，使干压成型时的松装比减小，压缩比增大，可减小钢模的外形尺寸。减小钢模的外形尺寸。3.1.2.3 压制成型粉料的造粒压制成型粉料的造粒造粒是在原料细粉中加入一定量的塑化剂，制成粒度较粗、具有造粒是在原料细粉中加入一定量的塑化剂，制成粒度较粗、具有一定假颗粒度级配、流动性较好的团粒一定假颗粒度级配、流动性较好的团粒(2080目目)，以利于新型陶，以利于新型陶瓷坯料的压制成型。瓷坯料的压制成型。常用的造粒方法主要有常用的造粒方法主要有手工造粒法手工造粒法、加压造粒法加压造粒法、喷雾干燥喷雾干燥造

38、粒法造粒法、冻结干燥法冻结干燥法。(1) 手工造粒法手工造粒法 瓷料中加入适量的塑化剂瓷料中加入适量的塑化剂(如浓度为如浓度为5的聚乙烯醇的聚乙烯醇水溶液水溶液)，混合均匀后进行过筛，利用塑化剂的黏聚作用，获得粒，混合均匀后进行过筛，利用塑化剂的黏聚作用，获得粒度为度为840m（20目）目）左右的均匀的粗团粒。左右的均匀的粗团粒。方法操作简单，但混合搅拌的劳动强度大；若搅拌塑化剂不均匀，方法操作简单，但混合搅拌的劳动强度大；若搅拌塑化剂不均匀，使坯体分层和密度不一致，会影响制品的最终性能。同时，团粒必使坯体分层和密度不一致，会影响制品的最终性能。同时，团粒必须陈腐须陈腐12h以上，故生产周期长

39、，仅适用于小批量生产和实验室试以上，故生产周期长，仅适用于小批量生产和实验室试验。验。(2) 加压造粒法加压造粒法 将瓷料加入塑化剂，预先搅拌混合均匀，过筛将瓷料加入塑化剂，预先搅拌混合均匀，过筛(获得获得粒度为粒度为840m左右左右)，然后在液压机上用压模以，然后在液压机上用压模以1825MPa的压力保压的压力保压约约1min，压成圆饼，破碎过筛后即成团粒。，压成圆饼，破碎过筛后即成团粒。优点是团粒体积密度大，制品的机械强度高，能满足各种大体积或复优点是团粒体积密度大，制品的机械强度高，能满足各种大体积或复杂形状制品的成型要求，是新型陶瓷生产中常用的方法，既适合大中杂形状制品的成型要求，是新

40、型陶瓷生产中常用的方法，既适合大中型工厂中的生产，也适合实验室试验。但效率低，工艺操作要求严格。型工厂中的生产，也适合实验室试验。但效率低，工艺操作要求严格。(3) 喷雾干燥造粒法喷雾干燥造粒法 将混合有适量将混合有适量塑化剂的瓷料预先制成浆料，再用塑化剂的瓷料预先制成浆料，再用喷雾器喷人造粒塔进行雾化和热风喷雾器喷人造粒塔进行雾化和热风干燥，出来的粒子即为流动性较好干燥，出来的粒子即为流动性较好的球状团粒。的球状团粒。本法造粒好坏与料浆黏度、喷雾方本法造粒好坏与料浆黏度、喷雾方法等有关，适用于现代化大规模的法等有关，适用于现代化大规模的连续生产，效率高，工作环境大大连续生产，效率高，工作环境

41、大大改善，但设备投资大，工艺较复杂。改善，但设备投资大，工艺较复杂。(4) 冻结干燥法冻结干燥法 将金属盐水溶液喷雾到低温有机液体中，使将金属盐水溶液喷雾到低温有机液体中，使其立即冻结，冻结物在低温减压条件下升华、脱水后进行热其立即冻结，冻结物在低温减压条件下升华、脱水后进行热分解，即得所需的成型坯料。分解，即得所需的成型坯料。粉料呈球状，组成均匀，反应性与烧结性良好，适用于实验粉料呈球状，组成均匀，反应性与烧结性良好，适用于实验室试验。室试验。成型坯体质量与团粒质量关系密切。团粒的质量是指团粒的体成型坯体质量与团粒质量关系密切。团粒的质量是指团粒的体积密度、堆积密度与团粒形状。积密度、堆积密

42、度与团粒形状。体积密度大，成型后坯体质量体积密度大，成型后坯体质量好。球状团粒易流动，且堆积密度大。在上述几种造粒方法中，好。球状团粒易流动，且堆积密度大。在上述几种造粒方法中，以喷雾干燥造粒的质量最好。以喷雾干燥造粒的质量最好。采用注浆成型的新型陶瓷坯料，因其中多为瘠性物料，必须采采用注浆成型的新型陶瓷坯料，因其中多为瘠性物料，必须采取一定措施，使浆料具有一定的悬浮性。让料浆悬浮的方法一取一定措施，使浆料具有一定的悬浮性。让料浆悬浮的方法一般有两种：般有两种：一种是控制料浆的一种是控制料浆的pH值值；另一种是利用有机表面另一种是利用有机表面活性物质的吸附活性物质的吸附。3.1.2.4 注浆成

43、型用浆料注浆成型用浆料(1) 控制料浆的控制料浆的pH值值 控制料浆的控制料浆的pH值，使之悬浮的方法适用值，使之悬浮的方法适用于呈两性物质的粉料于呈两性物质的粉料，一些氧化物料浆的黏度随，一些氧化物料浆的黏度随pH值的变化如值的变化如下图所示。下图所示。两性氧化物在酸性或碱性介质中，发生以下的离解过程：两性氧化物在酸性或碱性介质中，发生以下的离解过程：离解程度决定于介质的离解程度决定于介质的pH值。介质值。介质pH值变化，引起胶粒值变化，引起胶粒电位的变化，而电位的变化，而 电位的变化又引起胶粒表面吸力与斥电位的变化又引起胶粒表面吸力与斥力平衡的改变，从而控制这些氧化物胶粒的胶溶或絮凝。力平

44、衡的改变，从而控制这些氧化物胶粒的胶溶或絮凝。A12O3料浆料浆pH值从值从1变化到变化到14，浆料，浆料 电位出现两次最大值，当电位出现两次最大值，当pH值为值为3时，时， 电位电位=+183mV；当；当pH值为值为12时，时， 电位电位= -70.4mV。对应于。对应于电位最大值时，料浆的黏度最低，而且在酸性电位最大值时，料浆的黏度最低，而且在酸性介质中，料浆黏度更低。介质中，料浆黏度更低。在酸性介质中，在酸性介质中，Al2O3呈碱性，呈碱性，在颗粒表面发生的反应如下：在颗粒表面发生的反应如下：在碱性介质中，在碱性介质中，Al2O3呈酸性，呈酸性，其表面发生的反应如下：其表面发生的反应如下

45、：生产中应用此原理来调节生产中应用此原理来调节Al2O3浆料的浆料的pH值，使之悬浮和聚凝，值，使之悬浮和聚凝，如在酸洗过程中加入如在酸洗过程中加入Al2(SO4)3，使之聚凝。生产，使之聚凝。生产Al2O3制品时，制品时，pH值一般控制在值一般控制在34之间，使料浆获得较好的流动性和悬浮力。之间，使料浆获得较好的流动性和悬浮力。(2) 有机胶体与表面活性剂物质的吸附有机胶体与表面活性剂物质的吸附生产中常用阿拉伯树胶、明胶和羧甲基纤维素来改变生产中常用阿拉伯树胶、明胶和羧甲基纤维素来改变Al2O3料浆的悬浮料浆的悬浮性能。性能。在酸洗时，为使在酸洗时，为使Al2O3粒子粒子快速沉降快速沉降，可

46、加入，可加入0.210.23阿拉伯树胶阿拉伯树胶。在注浆成型时，可加入在注浆成型时，可加入1.01.5的阿拉伯树胶的阿拉伯树胶以增加料浆的流动性。以增加料浆的流动性。阿拉伯树胶：一种天然植物胶，取自阿拉伯树，由树的汁液凝结而成呈琥珀色阿拉伯树胶：一种天然植物胶，取自阿拉伯树，由树的汁液凝结而成呈琥珀色分子量为分子量为22-30万的高分子电解质，加水则缓慢地溶解成浓厚无味的粘稠剂万的高分子电解质，加水则缓慢地溶解成浓厚无味的粘稠剂 对于同一种物质，其用量不同时所起对于同一种物质，其用量不同时所起作用相反。原因在于阿拉伯树胶是高作用相反。原因在于阿拉伯树胶是高分子化合物。分子化合物。当阿拉伯树胶用

47、量少时，由于当阿拉伯树胶用量少时，由于黏附的黏附的Al2O3胶粒较多，使重量增大胶粒较多，使重量增大，从而，从而引起聚沉。引起聚沉。有些与酸等起反应的瘠性料可以用表面活性物质来使料浆悬浮，有些与酸等起反应的瘠性料可以用表面活性物质来使料浆悬浮，如如CaTiO3料浆中加入料浆中加入0.30.6的烷基苯磺酸钠，能得到很好的烷基苯磺酸钠，能得到很好的悬浮效果。的悬浮效果。增加阿拉伯树胶量，它的线型分子在增加阿拉伯树胶量，它的线型分子在水溶液中形成网络结构，而水溶液中形成网络结构，而Al2O3胶粒胶粒表面形成一层有机亲水保护膜，表面形成一层有机亲水保护膜，因此因此Al2O3胶粒要碰撞聚沉就很困难，从而

48、胶粒要碰撞聚沉就很困难，从而提高了料浆的稳定性。提高了料浆的稳定性。3.2 釉料的制备釉料的制备建筑陶瓷材料表面存在一层或透明或乳浊的玻璃态材料，称建筑陶瓷材料表面存在一层或透明或乳浊的玻璃态材料，称为釉层（为釉层（glaze）。）。是由多种氧化物组成的低共熔混合物在高温下熔融、流动而是由多种氧化物组成的低共熔混合物在高温下熔融、流动而形成的，主要作用是形成的，主要作用是装饰、保护、防水装饰、保护、防水。3.2.1 釉料的釉式釉料的釉式釉料组成的表示方法可以釉料组成的表示方法可以各氧化物的质量分数表示各氧化物的质量分数表示、以各种、以各种原料原料的实际配料量的实际配料量来表示，也可以来表示，也

49、可以实验公式实验公式表示。表示。实验公式简单明了，易于记忆，可以从其酸碱比例判断其在熔融实验公式简单明了，易于记忆，可以从其酸碱比例判断其在熔融方面的某些性质，便于分析研究，并便于与其它釉料进行比较。方面的某些性质，便于分析研究，并便于与其它釉料进行比较。在表示釉料时与表示坯料有所不同：在表示釉料时与表示坯料有所不同：釉式是釉式是将各助熔剂（将各助熔剂（R2O+RO，有时简写为，有时简写为RO）的系数之和）的系数之和调整为调整为1，坯式是将中性氧化物（坯式是将中性氧化物（R2O3）的系数调整为）的系数调整为1。各种釉的釉式各种釉的釉式各种釉的釉式各种釉的釉式3.2.2 釉料配方釉料配方决定一种

50、决定一种釉料的配方过程釉料的配方过程，也就是对于，也就是对于适应于某一种坯料适应于某一种坯料的釉料的研究过程的釉料的研究过程。在釉料的研究中总是以在釉料的研究中总是以改变釉料的成分来适应坯体改变釉料的成分来适应坯体，而不，而不是改变坯体成分适应釉料，因为坯料组成的变动会造成许是改变坯体成分适应釉料，因为坯料组成的变动会造成许多生产工序的调整。多生产工序的调整。（1）根据坯体的烧结性质调节釉料的熔融性质釉料的）根据坯体的烧结性质调节釉料的熔融性质釉料的熔融性质熔融性质釉料必须具备良好的熔融性能，即釉料必须在坯体烧结温度下成熟；釉料必须具备良好的熔融性能，即釉料必须在坯体烧结温度下成熟；同时具有同

51、时具有较高的始熔融温度，较宽的熔融温度范围较高的始熔融温度，较宽的熔融温度范围(不小于不小于30)。在。在此温度范围内，熔融状态的釉能均匀铺在坯体上，不被坯体的微孔吸此温度范围内，熔融状态的釉能均匀铺在坯体上，不被坯体的微孔吸收。收。在冷却后能形成平整光滑的釉面，一般要求在冷却后能形成平整光滑的釉面，一般要求釉的成熟温度接近坯体烧釉的成熟温度接近坯体烧结温度或略有偏结温度或略有偏低。高温素烧的二次烧成制品，一般釉烧温度低于素低。高温素烧的二次烧成制品，一般釉烧温度低于素烧温度烧温度60120。包括釉料的包括釉料的熔融温度熔融温度、熔融温度范围熔融温度范围和和釉面性能釉面性能三方面的指标。三方面

52、的指标。3.2.2.1 釉料配方的配制原则釉料配方的配制原则釉料的膨胀系数与坯体的相适应，可保证釉料转为固态后，在釉料的膨胀系数与坯体的相适应，可保证釉料转为固态后，在釉层中产生不太大的正压力，这可以提高瓷坯的机械强度，消釉层中产生不太大的正压力，这可以提高瓷坯的机械强度，消除釉层的开裂和剥落等缺陷。除釉层的开裂和剥落等缺陷。一般要求一般要求釉料的膨胀系数略低于坯体膨胀系数釉料的膨胀系数略低于坯体膨胀系数，两者相差程度，两者相差程度取决于坯釉的种类和性质。取决于坯釉的种类和性质。釉料的组成波动范围很广，为了保证坯釉的紧密结合，形成良釉料的组成波动范围很广，为了保证坯釉的紧密结合，形成良好的中间

53、层，应使两者的化学性质相近而又保持适当的差别。好的中间层，应使两者的化学性质相近而又保持适当的差别。一般以调节坯、釉的一般以调节坯、釉的酸度系数酸度系数C.A来控制。来控制。细瓷器坯料酸度系数细瓷器坯料酸度系数C.A为为12，硬瓷釉，硬瓷釉C.A为为1.82.5，软瓷，软瓷釉釉C.A为为1.41.6；精陶器坯料；精陶器坯料C.A为为1.21.3，精陶釉，精陶釉C.A为为1.52.5。也有人认为。也有人认为C.A为为0.82.0。（2）釉料的膨胀系数与坯体膨胀系数相适应）釉料的膨胀系数与坯体膨胀系数相适应（3）坯体与釉料的化学组成相适应）坯体与釉料的化学组成相适应釉用原料较坯用原料复杂得多，既有

54、天然原料，又有多种化工釉用原料较坯用原料复杂得多，既有天然原料，又有多种化工原料。各种原料在高、低温下的性能如熔融温度、高温黏度、原料。各种原料在高、低温下的性能如熔融温度、高温黏度、密度、膨胀系数等有很大差别。密度、膨胀系数等有很大差别。即使釉料化学组成合理，若原即使釉料化学组成合理，若原料选用不当，也得不到具有良好工艺性能的釉浆料选用不当，也得不到具有良好工艺性能的釉浆。石英砂、燧石、石英岩、煅烧石英的主要化学组成都是石英砂、燧石、石英岩、煅烧石英的主要化学组成都是SiO2，但对釉的性状影响都不相同。欲得到相同形状的釉，就得改变但对釉的性状影响都不相同。欲得到相同形状的釉，就得改变烧成工艺

55、，否则就得改变釉的组成。烧成工艺，否则就得改变釉的组成。（4）釉的弹性模量与坯的弹性模量相匹配）釉的弹性模量与坯的弹性模量相匹配坯釉结合的好坏与釉的弹性和抗张强度有关。既要求釉质地坯釉结合的好坏与釉的弹性和抗张强度有关。既要求釉质地坚硬，耐磨损，有较高的抗张强度，又要求其具有与坯相匹坚硬，耐磨损，有较高的抗张强度，又要求其具有与坯相匹配的弹性模量。配的弹性模量。（5）合理选用原料）合理选用原料用等量的萤石用等量的萤石CaF2置换石灰石置换石灰石CaCO3，可制成玻璃化完全、熔，可制成玻璃化完全、熔融非常好的釉；融非常好的釉；以釉的熔融性能而言，釉料中的以釉的熔融性能而言，釉料中的Al2O3最好

56、由长石而不是由最好由长石而不是由黏土引入，以避免因熔化不良而失去光泽。黏土引入，以避免因熔化不良而失去光泽。考虑到釉料组分多属于考虑到釉料组分多属于密度不同密度不同的瘠性原料，为提高釉浆悬浮的瘠性原料，为提高釉浆悬浮性和防止釉层干燥开裂或烧后缩釉，釉中的性和防止釉层干燥开裂或烧后缩釉，釉中的Al2O3部分也可由部分也可由黏土引入，但其用量应限制在黏土引入，但其用量应限制在10以下。以下。黏土含铁量在黏土含铁量在5以内，引入碳酸钙可使釉更加洁白或提高乳以内，引入碳酸钙可使釉更加洁白或提高乳白感，使用白感，使用BaSO4较较BaCO3更好。更好。碳酸锶对于减少釉中气泡是颇为有效的碳酸锶对于减少釉中

57、气泡是颇为有效的；引入引入MgO，采用白云石比用滑石好，以白云石引入，采用白云石比用滑石好，以白云石引入MgO时，不时，不产生乳浊现象，以滑石引入产生乳浊现象，以滑石引入MgO时，易助长乳浊现象，但可提高时，易助长乳浊现象，但可提高白度，同时又能改善釉浆悬浮性，增加釉的烧成范围，提高釉的白度，同时又能改善釉浆悬浮性，增加釉的烧成范围，提高釉的抗气氛能力，克服烟熏和发黄缺陷。抗气氛能力，克服烟熏和发黄缺陷。用硅灰石用硅灰石CaO.SiO2代替部分长石，能消除釉面针孔缺陷，增加代替部分长石，能消除釉面针孔缺陷，增加釉面光泽，扩大熔融范围；釉面光泽，扩大熔融范围；以珍珠岩代替长石，可降低釉的熔融温度

58、以珍珠岩代替长石，可降低釉的熔融温度50100，并能增加，并能增加釉面光泽；釉面光泽；釉的组成中以釉的组成中以25的釉烧碎瓷粉替代的釉烧碎瓷粉替代Al2O3，可使制品白度，可使制品白度提高提高23。 首先要掌握坯料的化学与物理性质，如坯体的化学组成、膨首先要掌握坯料的化学与物理性质，如坯体的化学组成、膨胀系数、烧结温度、烧结温度范围及气氛等。胀系数、烧结温度、烧结温度范围及气氛等。 必须明确釉料本身的性能要求必须明确釉料本身的性能要求(如白度、光泽度、透光度、化如白度、光泽度、透光度、化学稳定性学稳定性)及制品的性能要求及制品的性能要求(如机械强度、热稳定性、耐酸碱性、如机械强度、热稳定性、耐

59、酸碱性、釉面硬度釉面硬度)。 制釉原料化学组成、原料的纯度以及工艺性能等。制釉原料化学组成、原料的纯度以及工艺性能等。此外，工艺条件对釉的影响也很大，如细度与表面张力的关系，此外，工艺条件对釉的影响也很大，如细度与表面张力的关系，釉浆稠度对施釉厚度的影响，燃料种类、烧成方法、窑内气氛等釉浆稠度对施釉厚度的影响，燃料种类、烧成方法、窑内气氛等对釉料的影响。对釉料的影响。3.2.2.2 釉料配方的确定釉料配方的确定1.弄清影响因素，获得基础配方弄清影响因素，获得基础配方变动化学组成或实验式中的氧化物物质的量或者是两种氧化物变动化学组成或实验式中的氧化物物质的量或者是两种氧化物的物质的量之比来配成一

60、系列的釉式，然后通过制备，烧成并的物质的量之比来配成一系列的釉式，然后通过制备，烧成并测定它们的物理性质，找到符合要求的配方。测定它们的物理性质，找到符合要求的配方。为了弄清楚某一种氧化物变动时所产生的影响，在研究中每次为了弄清楚某一种氧化物变动时所产生的影响，在研究中每次变动一个因素而保持其余的不变。变动一个因素而保持其余的不变。3.2.2.3 釉料配制方法釉料配制方法（1）配方的确定）配方的确定釉料配制方法是用釉料配制方法是用化学组成化学组成或者或者实验式实验式来表示的来表示的。2.配方优化配方优化得到良好的配方后，再进行配方的调整试验。可用得到良好的配方后，再进行配方的调整试验。可用优选