日用长石质瓷坯料配方设计

1、日用长石质瓷坯料配方设计、试样制备及其性能测试1.前 言实验目的及意义：通过陶瓷工艺设计性综合实验，达到：（1）深刻常 用陶瓷 原料 在陶瓷 坯料中的作 用；（2）掌握坯料配方设计和实验研究方法；（3）掌握实验技能，提高动手能力；（4）提高分析问题和解决问题的能力；（5）为毕业论文实验、进一步深造或从事专业技术工作奠定良好的基础。2.文 献 综 述陶瓷行业在我国是一个古老的行业大约已有 8000 多年的历史 在唐宋时期，陶 瓷 制造已 相当发 达，并形成一定的 生产 规模。宋代钧 、汝 、官、 哥、定 五大 名窑产 品 闻 名 于 世 ，陶 瓷 器 作 为 商 品 开 始 批 量 输 出 海

2、外 明 清 两 代 ，是 我 国 瓷 业 发 展的 历 史 鼎盛时期。以江西景德镇瓷器为代表，其精美多样的产品、精湛的技艺，在全世界 享有极高的声誉。建国以前，我国陶瓷行业受到了严重的摧残，一蹶不振；而此间 西方制瓷业却得到了很大的发展，我国的瓷国地位受到了严重的挑战。建国以来，我国的陶瓷行业得到了迅速的发展，陶瓷企业遍布全国，形成河北 唐 山 、邯 郸 ，山 东 淄 博 ，江 苏 宜 兴 ，江 西景 德 镇 ，湖 南 醴 陵 ，福 建 德 化 ，广 东 佛 山 、 湛江、汕头，辽宁海城等重点陶瓷产区；建立了陶瓷研究所、设计院、大专院校与 陶瓷装备制造、装饰材料制造等专业工厂，一个完整的工业体

3、系业已建立；产品品 种也由日用陶瓷、陈设艺术陶瓷扩展到建筑卫生陶瓷、工业陶瓷及高技术陶瓷等领 域。近年来，我国传统的日用陶瓷行业引进了国外先进的制瓷技术和装备，使许多 产区、企业的生产进一步现代化，产品质量不断提高，产品出口创汇增加，我国日 用陶瓷工业和世界先进水平的差距在逐步缩小。目前国际陶瓷业正在逐步重组，生产格局在调整变化之中。一些发达国家，如 德国、美国、日本，凭借技术、资金优势转向重点发展高技术陶瓷；而日用陶瓷的 生 产 由 于 原 料 、人 工 费 用 增 加 、附 加 值 相 对 较 低 等 原 因 ，正 逐 步 转 移 到 发 展 中 国 家 ，这就为我国陶瓷产品抢占国际市场提

4、供了难得的机遇。 目前我国日用陶瓷出口数量 占世界第一位 但平均售价偏低的局面仍无明显改观，其主要原因是产品档次低， 花 色 品 种 不 适 应 国 际 市 场 需 求 因 此 ，从 原 料 、燃 料 、辅 助 材 料 、技 术 装 备 、生 产 管 理等诸多环节人手，提高出 1 : 3 产品的质量是我国陶瓷行业发展的关键，必须走。 以质取胜”之路。长石质瓷是目前国内外陶瓷工业所普遍采用的一种瓷质。它是以长石作助熔剂 的“长石一石英高岭土”三组分系统瓷，由粘土、石英、长石以 2 : 1 : 1 左 右的比例配合，经制泥、成型、干燥、 上釉、烧制（1 2001400 C ）等工序制成。 这种瓷利

5、用长石在较低温度下熔融并形成高粘度玻璃的特性。瓷胎是由玻璃相（50%60%） 、 莫来石晶相 （10%20%） 、 残余石英晶相 （8%12%） 、 半安定方石英 晶相（6%10%） 及微量气孔相（0.5% ）构成。原料来源丰富、价格低廉，能制成 大型制品，又具有相当好的电绝缘性能、力学性能、热性能、化学稳定性和耐 气候性等特点。3.实验过程总体安排首先查阅资料选择一种长石质瓷坯的化学组成， 估计其烧成温度和抗弯强度，再根据已有的原料计算出配料量， 然后根据配方，制备试样若干，通过对不同温度 下烧制的试样的吸水率和线收缩率测定，绘制温度-收缩率，温度-吸水率曲线，确定烧成温度，最后测量在此温度

6、下烧成试样的抗弯强度，另补充电解质稀释泥浆 实验。4.实验配方设计计算（近似计算）4.1瓷坯及原料化学组成“灼减量”换算成不含灼减量的质量分数（表1表2）瓷坯为日用长石质瓷坯料通过查阅文献得到一种长石质瓷的配方如下表一所示表一某瓷器的配方 wt%石英长石大同砂石衡阳土碱干烧成温度2820252071280通过换算得到这种原料不含酌减的各化学组成组成如下表二所示表二 不含酌减量的各原料的化学组成wt%化学组成项目、SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgOK2O + Na2O石英98.880.850.45一0.28一 一长石67.4718.0一一0.4911.44 2.68大同砂石56.2

7、742.740.150.230.340.27一 一衡阳土71.2326.310.22微量0.680.330.36 0.64碱干50.7546.770.730.350.550.57 0.26通过各种原料中每种氧化物的质量，然后将各原料的同种氧化加和结果如下组成SiO2Al2QFe2O3TiO2CaOMgOK2O + Na2（）质量（g）59.0223.060.260.080.340.233.08从而得到这种长石质瓷的化学组成如下所示组成SiO2Al2QFe2O3TiO2CaOMgOK2O + Na2（）质量百分数68.5726.790.300.090.390.273.58因此可以用所给的以下原料

8、进行配料量的计算实验室原料使用石英、长石、生砂石、滑石粉、洪江土、苏州土表 3瓷坯及原料化学组成（含灼减）wt%单位：%化学组 成项目SiO2Al203Fe2O3TiO2CaOMgOK2O + Na2。灼减量日用长石质瓷瓷坯68.5726.790.300.090.390.272.78 0.80石英98.500.700.100.10一0.30一 一0.30长石70.1013.600.70一0.60一10.90 3.200.70生砂石46.7037.500.200.400.100.100.10 14.60滑石粉62.000.400.10一1.5030.50一 一5.50洪江土49.5034.400

9、.40一0.300.101.20 0.4013.30苏州土46.4339.870.50一0.320.10一 一12.30表 4换算后瓷坯及原料化学组成（无灼减）wt%单位：%化学组成项目SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgOK2O+Na2O总计日用长石质瓷瓷坯68.5726.340.300.090.390.273.5899.99石英98.800.700.100.10一0.30一100.00长石70.5913.700.70一0.60一14.2099.79生砂石54.6943.910.230.470.120.120.1299.66滑石粉65.610.420.11一1.5932.28一10

10、0.01洪江土57.0939.680.46一0.350.121.8599.55苏州土52.9445.460.57一0.360.11一99.444.2列表计算配料质量分数（表5）（注意：为保证成形性能可塑性要求，苏州土使用量不超过 15%,洪江土使用量不超过 20%,瓷坯 MgO 质量分数超过 0.50%时，需加入滑石粉满足。拟定苏州土引入量 14.00%，洪江土引入量 18.00%表 5配料量计算过程7、.、化学组成项目SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgOKzO+NazO日用长石质瓷68.5726.340.300.090.390.273.58瓷坯苏州土14.00%7.416.360

11、.08-0.050.02-余量61.1619.980.220.090.340.253.58洪江土18.00%10.287.140.08-0.060.020.33余量50.8812.840.140.090.280.233.25滑石粉100 X 0.23/32.280.440.003微量-0.010.23-=0.71%余量50.4412.840.140.090.2703.25长石100 X 3.25/14.2016.113.130.16-0.14-3.25=22.82%余量34.339.710.080.090.13-0生砂石100 X 9.71/43.9110.339.710.080.020.02

12、-=22.11%余量24.00000.070.11-石英100 X 24.00/98.824.000.170.020.02-0.06=24.29%余量0-0.02-0.020.11-4.3将算得的配料质量分数换算回含灼减量的配料质量分数，并按百分比 折算一次即得配方原料计算值/%换算值/%配料百分比/%苏州土14.0015.9614.42洪江土18.0020.7618.75滑石粉0.7100.750.68长石22.8222.9820.76生砂石22.1125.8923.38石英24.2924.3622.00合计110.70100.00即最终设计的配方为苏州土 14.42%、洪江土 18.75%

13、滑石粉 0.68%、长石 20.76%、生砂石 23.38%、石英 22.00%5.材料技术指标该长石质瓷烧成温度控制在 12501280 C ,抗弯强度应在 5070 MPa。6.实验工艺流程、设备及工艺参数6.1实验工艺流程及工艺参数料：球：水=120.6配料- 球磨-过筛烘干_300g 0.5% 减水剂 I-1I40 目+陈腐-过筛-喷雾造粒-研磨过筛-_ 20 目- -压制成型-烧成温度测定试样烧成性能测试34 个以上24 个10 个6.2实验设备电子天平，双头快速球磨机，电热恒温干燥箱，成型压机，高温箱式电阻炉， 抗弯强度测试测定仪。7.检测项目7.1吸水率、烧成线收缩率测定吸水率计

14、算公式W=( G1-G0 ) /G0 X 100%式中：W试样的吸水率，%G0试样干重，克试样吸水饱和后的重量，克G1Rf =3PL/ 2bh2式（3）烧成线收缩率计算公式Y=( LO-L ) /LO X 100%式中：Y 试样的烧成线收缩率，%L0试样干燥后长度，mmL 试样烧成后的长度，mm在 2001300 C 范围内选取时选取 25 个温度点，设计升温曲线，分别在这 些温度点测试试样的吸水率和烧成线收缩率，并绘制温度-收缩率，温度-吸 水率曲线确定烧成温度。烧成范用收缩率吸水率Rf =3PL/ 2bh2式（3）收缩率、吸水率曲线 温度7.2抗弯强度测定（三点弯曲法）式中：Rf 抗 弯

15、强 度 ， N/ m2 P 试 样 断 裂 时 负 荷 ， N L 支 撑 刀口 间 距 ， m B 试 样 断 口 处 宽 度 ， m h 试 样 断 口 处 厚 度 ，m确 定烧 成温 度后 ， 在 该温度 烧制 试样 10 个， 分别用 抗弯强度测试仪测定它 们的抗弯强度，并取平均值。8.电解质稀 释泥浆实验（1）稀释剂：碳酸钠、硅酸钠溶液（2）定量泥浆，加入等体积不同浓度稀释剂，（3）恩氏粘度计测试相对粘度；（4）确定最 佳稀释 范围 。9.参考文 献1李家驹，缪松兰，马铁成，林绍贤，朱振峰.陶瓷工艺学. 北京. 中国轻工业出版 社 2010.82裴 秀 娟 ， 石 振 江 ， 金 宝 元 . 日 用 陶 瓷 工 厂 技 术 员 手 册 . 北 京 . 化 学 工 业 出 版 社 2007.73徐 刚 . 关 于 GB3299-82 日 用 陶 瓷 吸 水 率