第2章坯料及其计算

1、1第二章第二章 坯坯 料料2第一节坯料组成的表示方法第一节坯料组成的表示方法第三节第三节 配料计算配料计算第二节第二节 坯料的类型坯料的类型3第一节第一节 坯料组成的表示方法坯料组成的表示方法(p69)(p69)配料量表示法配料量表示法 化学组成表示方法化学组成表示方法 实验式表示法实验式表示法 示性矿物组成表示法示性矿物组成表示法41、配料量表示法配料量表示法： 用原料的质量百分数（或质量）来表示配方用原料的质量百分数（或质量）来表示配方组成的方法。最常见的表示方法。组成的方法。最常见的表示方法。 石英石英 13% 长石长石 22% 宽城土宽城土 65% 滑石滑石 1% 优点：具体反映了原料

2、的名称和数量，直观，易优点：具体反映了原料的名称和数量，直观，易记。记。 便于生产和试验。便于生产和试验。缺点：各地区、各厂所用原料的组成和性质不同，缺点：各地区、各厂所用原料的组成和性质不同，无法相互对照或直接引用。无法相互对照或直接引用。52 2、化学组成表示方法：、化学组成表示方法： 以坯料中的各组成氧化物的质量百分比来表示配方组成的方法。或称氧化物质量百分比表示法。 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O I.L 总计总计 63.37 24.87 0.81 1.15 0.32 2.05 1.89 5.54 100 单位：单位：wt优点：优点：1.根据组成含量

3、的多少，对坯料烧成温度、变化根据组成含量的多少，对坯料烧成温度、变化趋势、收缩大小、坯体颜色等进行初步判断。趋势、收缩大小、坯体颜色等进行初步判断。2.可以利用所用原料的化学组成，计算符合给定化学组可以利用所用原料的化学组成，计算符合给定化学组成的配方。成的配方。缺点：缺点：原料和产品中的这些氧化物不是孤立的，关系复原料和产品中的这些氧化物不是孤立的，关系复杂，此法有局限性。杂，此法有局限性。6 3 3、实验式表示法：、实验式表示法： 以各种氧化物的摩尔数的比例来表示。 (碱性碱性 ) (中性或两性中性或两性=1 ) (酸性酸性) 4.232 SiO20.9795 Al2O3 0.0205 F

4、e2O3 0.0872 K2O 0.1224 Na2O 0.0823 CaO 0.0319 MgO 7特点：特点：1.1.可以明确的看出各组分之间的关系，判断组可以明确的看出各组分之间的关系，判断组成特性，估价高温性能，以利于坯料的配置与成特性，估价高温性能，以利于坯料的配置与调整，用来指导生产。调整，用来指导生产。2.2.直观反映各氧化物之间的相互关系。直观反映各氧化物之间的相互关系。84 4、示性矿物组成表示法：、示性矿物组成表示法： 坯料配方组成以纯理论的粘土，石英，长石等矿物来表示的方法。 粘土矿物粘土矿物 63.08% 63.08% 长石矿物长石矿物 28.62% 28.62% 石英

5、矿物石英矿物 8.3%8.3%优点：进行配料计算较为简便。依据：同类型优点：进行配料计算较为简便。依据：同类型的矿物在坯料中所起的作用基本相同。（其实，的矿物在坯料中所起的作用基本相同。（其实，矿物种类非常多，差异很大）矿物种类非常多，差异很大）缺点：反映的情况粗略。缺点：反映的情况粗略。9第二节第二节 坯料的类型坯料的类型长石质瓷长石质瓷 绢云母质瓷绢云母质瓷 骨灰瓷骨灰瓷 镁质瓷镁质瓷10一一 长石质瓷长石质瓷 属长石属长石石英石英高岭土为主的三组分配料。高岭土为主的三组分配料。 一般烧成温度在一般烧成温度在1250 C-1350 C 岩相组成（岩相组成（T1450C）时，）时， 一般相组

6、成：一般相组成： 玻璃相玻璃相5060%，莫来石，莫来石 10-20% ，残余石英，残余石英 8-12% ，方石英，方石英 6-10%11瓷的特点：瓷的特点： 、长石质瓷的白度高。 、具有半透明性。 3、烧成温度在1250C 以上的长石质瓷，成瓷后，不透气，吸水率低，瓷质坚硬，断面呈光泽的贝壳状，机械强度高，化学稳定性好。 12 ）由于配料中粘土含量高，所以坯料的可）由于配料中粘土含量高，所以坯料的可塑性好，易于成型。塑性好，易于成型。 ）玻璃相含量高，但由于玻璃相为钾玻璃，）玻璃相含量高，但由于玻璃相为钾玻璃，烧成温度范围宽。其熔体的高温粘度大，高温烧成温度范围宽。其熔体的高温粘度大，高温粘

7、度系数小，尽管玻璃熔体含量大，但出现的粘度系数小，尽管玻璃熔体含量大，但出现的速度慢且粘度大，所以，高温变形小，烧成容速度慢且粘度大，所以，高温变形小，烧成容易控制。易控制。 ）产品一般做日用瓷，餐，茶，酒具，工）产品一般做日用瓷，餐，茶，酒具，工艺美术瓷，要求性能不高的工业瓷。艺美术瓷，要求性能不高的工业瓷。 工艺性能：工艺性能： 13特点：烧成温度高，机械强度高，热稳定好，透明性差。特点：烧成温度高，机械强度高，热稳定好，透明性差。 应用：化学瓷，耐热瓷，高压电瓷，研磨体（球磨罐），应用：化学瓷，耐热瓷，高压电瓷，研磨体（球磨罐），日用瓷。日用瓷。 注意：因为粘土含量高，为防止收缩太大，可

8、加入注意：因为粘土含量高，为防止收缩太大，可加入的熟的熟 粘土。粘土。）高长石质瓷）高长石质瓷 长石含量大于长石含量大于30%，石英，石英1030，粘土，粘土2550。 特点：烧成温度低，易变形。半透明性好，脆。热稳定性特点：烧成温度低，易变形。半透明性好，脆。热稳定性差。差。 应用：艺术瓷，日用瓷。应用：艺术瓷，日用瓷。常见类型：常见类型： ）高粘土质硬质瓷）高粘土质硬质瓷 粘土的含量大于，石英小于（常用），粘土的含量大于，石英小于（常用），长石大约。长石大约。14 长石质瓷的物理化学基础：长石质瓷的物理化学基础：K K2 2OAlOAl2 2O O3 3SiOSiO2 2系统三系统三元相图

9、。元相图。15化学组成波动的范围：（化学组成波动的范围：（P47表表2-5）SiO2 65%75% Al2O319%25% R2O+RO46.5%16 瓷坯中各种氧化物的作用及其相互关系瓷坯中各种氧化物的作用及其相互关系SiO2：由粘土和长石引入，不足部分由石英补充。一由粘土和长石引入，不足部分由石英补充。一部分部分SiO2与与Ai2O3在高温时生成莫来石晶体，在高温时生成莫来石晶体，莫来石晶体与残余石英一起，形成瓷坯的骨架；莫来石晶体与残余石英一起，形成瓷坯的骨架；一部分一部分SiO2则与碱性金属氧化物在高温下生成则与碱性金属氧化物在高温下生成玻璃相，使制品具有半透明性。玻璃相，使制品具有半

10、透明性。17SiO2是瓷坯的主要成分，含量是瓷坯的主要成分，含量很高，它直接影响陶瓷的强度和很高，它直接影响陶瓷的强度和其他性能。但含量不能过高，如其他性能。但含量不能过高，如果超过果超过75%，陶瓷制品烧后热稳，陶瓷制品烧后热稳定性变坏，易出现炸裂现象。定性变坏，易出现炸裂现象。18Al2O3：瓷中的瓷中的Al2O3也是瓷坯的主要组成，主要由长石也是瓷坯的主要组成，主要由长石和高岭土引入。一部分存在于莫来石晶体中，另和高岭土引入。一部分存在于莫来石晶体中，另一部分熔解在熔体中以玻璃相的形式存在。一部分熔解在熔体中以玻璃相的形式存在。 Al2O3的含量增加，可以提高陶瓷制品的物理化的含量增加，

11、可以提高陶瓷制品的物理化学性能和机械强度，提高白度和烧成温度。但它学性能和机械强度，提高白度和烧成温度。但它的含量过高（超过的含量过高（超过28%），会导致制品不易烧熟；），会导致制品不易烧熟；含量过低（低于含量过低（低于15%），则又易使制品趋于变形），则又易使制品趋于变形和软塌。和软塌。19K2O和和Na2O：K2O和和Na2O主要由长石引入，它们是成瓷的主主要由长石引入，它们是成瓷的主要成分，起助溶剂作用，存在于玻璃相中提高要成分，起助溶剂作用，存在于玻璃相中提高透明度。一般透明度。一般K2O、Na2O含量在含量在5%左右。若左右。若含量过高，则会急剧降低瓷的烧成温度与热稳含量过高，则会

12、急剧降低瓷的烧成温度与热稳定性。经研究发现，定性。经研究发现， K2O和和Na2O作用有差异。作用有差异。在化学稳定性、弹性、热稳定性方面，在化学稳定性、弹性、热稳定性方面， K2O的的性能比较好，制品的烧成温度范围也比较宽，性能比较好，制品的烧成温度范围也比较宽，得到的瓷质音韵洪亮、铿锵有声。特别是在南得到的瓷质音韵洪亮、铿锵有声。特别是在南方瓷区，这一特性尤为明显。具湖南界牌瓷厂方瓷区，这一特性尤为明显。具湖南界牌瓷厂研究，研究， Na2O过多，瓷的声音沉哑。一般控制过多，瓷的声音沉哑。一般控制K2O、Na2O含量低于含量低于5%。20碱土金属氧化物（碱土金属氧化物（CaO、MgO）：）：

13、在我国的瓷坯中，一般不专门引入碱土金属在我国的瓷坯中，一般不专门引入碱土金属氧化物，因而含量较少。它与碱金属氧化物氧化物，因而含量较少。它与碱金属氧化物共同起助熔作用，若引入一定量的共同起助熔作用，若引入一定量的CaO、MgO，还可以提高瓷的热稳定性、机械强度、，还可以提高瓷的热稳定性、机械强度、白度和透光度，改善瓷的色调，减弱铁钛的白度和透光度，改善瓷的色调，减弱铁钛的不良着色作用。不良着色作用。21Fe2O3、TiO2和和MnO：含量很少，但对制品染色的危害很大。提别是含量很少，但对制品染色的危害很大。提别是Fe2O3 ，不仅使制品呈黄褐色或暗灰色（视烧，不仅使制品呈黄褐色或暗灰色（视烧成

14、气氛而异），还可能出现黑点儿或熔洞。成气氛而异），还可能出现黑点儿或熔洞。 TiO2的着色虽比的着色虽比Fe2O3轻，但亦使瓷发黄或阴轻，但亦使瓷发黄或阴暗，且含量多时会出现淡棕色。对以上几种着暗，且含量多时会出现淡棕色。对以上几种着色氧化物必须严加控制。一般要求坯料组成中色氧化物必须严加控制。一般要求坯料组成中Fe2O3含量在含量在1%一下，一下， TiO2含量在含量在0.2%以下。以下。22瓷中各氧化物之间的关系：采用坯式中的硅铝坐标图说明。瓷中各氧化物之间的关系：采用坯式中的硅铝坐标图说明。23令坯式中的碱性氧化物的摩尔数为令坯式中的碱性氧化物的摩尔数为1，以，以Al2O3摩尔数摩尔数为

15、纵坐标，以为纵坐标，以SiO2的摩尔数为横坐标，标出一系列瓷的摩尔数为横坐标，标出一系列瓷坯的组成点。坯的组成点。瓷区瓷区1：是我国日用瓷组成区：是我国日用瓷组成区 Al2O31.9-4.5 SiO212-20烧成温度烧成温度1300左右左右瓷区瓷区2：是国外瓷和个别国内瓷的组成区：是国外瓷和个别国内瓷的组成区： Al2O34.0-6.0 SiO220.5-27.5烧成温度烧成温度1400左右左右规律：规律：1. Al2O3/ SiO2=1:5左右；左右； 2.坯料中坯料中Al2O3的摩尔数应不低于的摩尔数应不低于2。2425配方调试：配方调试： 在示性矿物组成的基础上，在示性矿物组成的基础上

16、，考虑到实际原料及生产工艺因素而定的。考虑到实际原料及生产工艺因素而定的。26.配方中的粘土，应用高岭土或烧后白色的粘配方中的粘土，应用高岭土或烧后白色的粘土，视其成型性能，应采用一定量的高可塑性粘土，视其成型性能，应采用一定量的高可塑性粘土。土。 .配方中的长石调整（主要为钾长石，钠长石）配方中的长石调整（主要为钾长石，钠长石） .石英：用量不超过石英：用量不超过。 .其它成分：其它成分： a.加入加入-的滑石，引入的滑石，引入MgO。(助熔、堇青助熔、堇青石提高热稳定性、与石提高热稳定性、与FeO形成固溶体提高白度形成固溶体提高白度) b.加入废瓷粉，不超过加入废瓷粉，不超过10%。 c.

17、铁，钛含量过高，加入少量磷酸盐，可适当降铁，钛含量过高，加入少量磷酸盐，可适当降低坯体的烧成温度，提高瓷体的白度。低坯体的烧成温度，提高瓷体的白度。 d.加少量的着色剂，得到不同的着色泥坯加少量的着色剂，得到不同的着色泥坯。27二二.绢云母质瓷绢云母质瓷 绢云母（绢云母（K2O3Al2O36SiO22H2O）KAl2(AlSiO2Si)4O10(OH)2nH2+SiO2 作为熔剂。作为熔剂。 绢云母通过瓷石引入的。绢云母通过瓷石引入的。 瓷石由石英和绢云母及少量其它矿物所瓷石由石英和绢云母及少量其它矿物所组成。组成。 瓷石原料熔融后粘度高（原因：含石英，瓷石原料熔融后粘度高（原因：含石英，石英

18、溶于液相提高液相的高温粘度；绢云母石英溶于液相提高液相的高温粘度；绢云母可分解为玻璃相和白榴石，具有长石的特可分解为玻璃相和白榴石，具有长石的特性。）性。）28岩相组成：岩相组成： 石英，方石英，莫来石，玻璃相石英，方石英，莫来石，玻璃相 瓷的特点：瓷的特点： 、半透明性好，瓷体中熔体含量高。、半透明性好，瓷体中熔体含量高。 、相同条件下，烧成温度低，石英颗粒、相同条件下，烧成温度低，石英颗粒细，易熔。细，易熔。 、还原焰烧成，瓷质白里泛青。、还原焰烧成，瓷质白里泛青。29工艺特点：工艺特点： .绢云母质瓷的成瓷范围：绢云母质瓷的成瓷范围： 绢云母绢云母3050%，石英，石英 1525% ，高

19、岭，高岭土土 3050%，其它，其它510% 实际配方：瓷石实际配方：瓷石7030%，高岭土，高岭土3070% .绢云母可形成莫来石，且形成莫来石温绢云母可形成莫来石，且形成莫来石温度较低而量多，具有粘土的特征，具有一定度较低而量多，具有粘土的特征，具有一定的塑性。随绢云母含量不同烧成温度不同，的塑性。随绢云母含量不同烧成温度不同，一般在一般在13501300。 3.烧成用还原焰，成瓷后色调柔和。烧成用还原焰，成瓷后色调柔和。30三.磷酸盐质瓷（骨灰瓷、骨质瓷） 以骨灰（磷酸盐），高岭土，长石，石英以骨灰（磷酸盐），高岭土，长石，石英配料。配料。 1.1.岩相组成：岩相组成： 玻璃相玻璃相40

20、%40%， -Ca-Ca3 3（POPO4 4）2 240%40%，Ca-Ca-长石长石20%20%，少量的方石英，气孔，莫来石。，少量的方石英，气孔，莫来石。 312.2.配方：配方： 化学组成：化学组成： 主要化学成分：主要化学成分：P P2 2O O5 5，SiOSiO2 2，AlAl2 2O O，CaOCaO。其中的其中的CaO CaO ，P P2 2O O5 5由骨灰引入。由骨灰引入。 坯式的大致范围：坯式的大致范围： 1.971.979.08 SiO9.08 SiO2 2 1.151.158.3RO Al8.3RO Al2 2O O3 3 0.35 0.352.67 P2.67 P

21、2 2O O5 5 32实际配方范围：实际配方范围： 骨灰骨灰 4050% 长石长石 10%， 高岭土高岭土 30%， 石英石英 10% 如某厂实际配方：如某厂实际配方： 石英石英8， 长石长石10，滑石，滑石2，生砂石，生砂石7，骨灰，骨灰40，碱干碱干6， 木节木节5， 宽城土宽城土22333.瓷质特点：瓷质特点： 1）半透明性好）半透明性好 -Ca3（PO4）2 ，Ca-长石晶相与玻璃相折射率接近，散长石晶相与玻璃相折射率接近，散射不大，所以，在玻璃相不太高的情射不大，所以，在玻璃相不太高的情况下，具有很好的半透明性。况下，具有很好的半透明性。 342）白度高，粘土用量少，原料中铁含量极

22、低，）白度高，粘土用量少，原料中铁含量极低，且少量的铁在磷酸盐中以且少量的铁在磷酸盐中以6配位存在，此时铁配位存在，此时铁离子不显色。其白度一般在离子不显色。其白度一般在80 以上。以上。 353）光泽好，一般采用二次烧成，特别是高）光泽好，一般采用二次烧成，特别是高温素烧，低温釉烧时，因为釉烧过程中基本温素烧，低温釉烧时，因为釉烧过程中基本无素烧时的化学反应，所以不再有气体排除。无素烧时的化学反应，所以不再有气体排除。 364）装饰效果好，瓷釉通常采用熔块釉，）装饰效果好，瓷釉通常采用熔块釉，和半低温熔块釉，釉面平整度好。和半低温熔块釉，釉面平整度好。 37 5）机械强度低，热稳定性差。）机

23、械强度低，热稳定性差。 主要由主要由 -Ca3（PO4）2晶相和晶相和Ca-长长石晶相决定（晶相的机械强度低，线石晶相决定（晶相的机械强度低，线胀系数大）。胀系数大）。384、工艺特点：、工艺特点： 1）坯料中瘠性料含量多，需加入）坯料中瘠性料含量多，需加入一定量的粘土，以保证成型性能和一定量的粘土，以保证成型性能和生坯的干燥强度。但用量不能太多，生坯的干燥强度。但用量不能太多，否则，半透明性减弱，失去骨灰瓷否则，半透明性减弱，失去骨灰瓷的特点。所以需加高可塑性的粘土。的特点。所以需加高可塑性的粘土。392）烧成温度范围窄。）烧成温度范围窄。 原因：（原因：（1）在接近烧成温度附近，生成的）在接近烧成温度附近，生成的钙长石溶于液相，且速度快，则此时液相急剧钙长石溶于液相，且速度快，则此时液相急剧增加，导致烧成温度范围窄，增加，导致烧成温度范围窄， （2）磷酸盐玻璃的高温粘度小，高温粘度）磷酸盐玻璃的高温粘度小，高温粘度系