无机非金属材料概论第七-十三章

陶瓷概述一、陶瓷的定义和分类二、我国陶瓷工业发展概况三、陶瓷工业在现代化建设中的作用陶瓷的定义和分类陶瓷一词系陶器与瓷器两大类产品的总称。我国陶瓷的定义：凡采用传统的陶瓷生产方法制成的无机多晶产品均属陶瓷之列。陶瓷的分类：按组成可分为硅酸盐陶瓷、氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷；按性能可分为普通陶瓷：如日用陶瓷、建筑陶瓷、化工陶瓷等；特种陶瓷:如结构陶瓷、功能陶瓷按用途可分为日用瓷、艺术瓷、建筑瓷、化工瓷等陶瓷发展演变史

制品名称采用原材料

煅烧温度

年代炻器砂粒500-700℃约8000年前陶器粘土、砂粒700-1000℃约4000年前瓷器粘土、高岭土、长石、瓷石1100-1400℃约2000年前精细陶瓷高纯、人工合成原料＞1400℃20世纪新石器时代：半坡陶器以红色为主，也称彩陶河姆渡人制作的陶器以黑色为主我国陶瓷工业发展概况

黑陶敛口釜距今7000～6500年高22.8、口径23.8厘米。1973年河姆渡遗址T26出土。夹炭黑陶。敞口釜（距今5500～5000年）高25.5、口径17.5厘米。1977年河姆渡遗址M6出土。夹炭红衣陶。秦代的万里长城、阿房宫，是土器和陶器用于建筑的开始东汉时代，瓷器呈青色或灰白色唐三彩

我国陶瓷工业发展概况宋代的定窑、汝窑、官窑、哥窑、钧窑五大名窑闻名于世景德镇的白瓷、影青瓷在吸水率、白度和半透明度上都达到较高的水平。元、明、清三朝彩瓷发展很快。新中国成立后，陶瓷工业得到了很大发展。 我国陶瓷工业发展概况陶瓷工业在现代化建设中的作用高机械强度和高介电强度的电瓷

耐腐蚀、耐磨损、热稳定性高的化工陶瓷

从晶体管到厚、薄膜电路、大规模集成电路的应用中的压电、铁电陶瓷、磁性材料

宇宙技术中的运载工具(如火箭、人造卫星、飞船等)所使用的高温结构材料、烧蚀材料和涂层都属于（高温结构）陶瓷

第七章陶瓷原料概述7.1粘土类原料7.2石英类原料7.3长石类原料7.4其它天然原料7.5化工原料陶瓷原料天然矿物原料:天然矿物原料主要有粘土类原料、长石类原料、石英类原料、滑石类原料及硅灰石类原料等。

陶瓷原料7.1粘土类原料粘土类原料的特点：粘土是含水铝硅酸盐,多种微细矿物的混合体。为细颗粒，层状结构，1：1层，2：1层粘土矿物的化学成分生要是SiO2，Al2O3和H2O

，含有少量的K2O，Na2O，Fe2O3与水混合时，有很好的可塑性、粘合性，可保证干坯的强度和制品性能。7.1.1生成及分类什么是原生粘土：原生粘土也称一次粘土或残留粘土，是钾长石经化学风化（如水解）生成原生粘土质地较纯，颗粒稍粗，可塑性略差，耐火度较高。什么是次生粘土：次生粘土也称二次粘土，是由原生粘土在自然动力条件下转移到其它地方再次沉积而成的。次生粘土颗粒很细，有杂质，带颜色，可塑性较好，耐火度较差。7.1.2矿物结构

粘土很少由单一矿物组成，而是多种微细矿物的混合体。因此，粘土所含各种微细矿物的种类和数量是决定其工艺性能的主要因素。

粘土矿物主要为高岭石类、蒙脱石类、叶蜡石类和伊利石类等等。高岭石叶腊石伊利石7.1.2矿物结构高岭石类粘土原料：包括高岭石，珍珠陶土，地开石，多水高岭石等高岭石熔点1785℃，硬度1级1:1型双层结构高岭石的特点：吸附能力小，可塑性低，杂质少，白度高，耐火度高等我国以高岭石为主要矿物的高岭土有：江苏的苏州土、湖南的界牌土、山西的大同土高岭石在加热时的物理化学过程：低温失去吸附水约550~650℃排出结晶水约950℃后开始分解到1200~1250℃形成莫来石叶蜡石：熔点1700℃，硬度1~2级2:1型三层结构特点：叶蜡石含结晶水少，烧失量比高岭石少，总收缩小，线膨胀系数小，适宜作为配制快速烧成的陶瓷原料产地：浙江的青田石、福建的寿山石蒙脱石：亦称胶岭石，微晶高岭石，膨润土硬度1级，结晶程度差，颗粒极细小，属胶体微粒结构特征同叶蜡石，也是2:1型三层结构蒙脱石的特点：可塑性大，离子易于交换，触变性大但煅烧时脱水过程长，收缩大，含量低，杂质多，用量不宜太多，一般在5%左右伊利石类粘土原料：伊利石多数由云母矿物水解而得结构与叶蜡石相近，也是2:1型三层结构，但有K离子夹在结构层间伊利石类粘土的特点：可塑性低，干后强度小，干燥和烧成收缩小，烧结温度低，烧结范围窄7.1.3粘土的化学组成主要成分：SiO2,Al2O3次要成分：K2O,Na2O,CaO,MgO有害成分：Fe2O3,TiO27.1.4粘土类原料的工艺性质：可塑性结合性触变性收缩性烧结特性可塑性：什么是可塑性：指粘土与适量的水混练以后形成的泥团，可在外力的作用下产生变形但不开裂，外力去除后，仍能保持原有形状的性质。粘土的颗粒越细，表面积越大，分散程度越高，可塑性越好。粘土中的无机物杂质会降低粘土的可塑性，但有机杂质增加粘土的可塑性结合性：什么是结合性：指粘土结合瘠性原料形成可塑性泥料并具有一定干坯强度的能力。一般性可塑性好的粘土结合性也好触变性：什么是触变性：A.指粘土泥浆或泥团受到振动或搅拌时流动性增加，粘度降低，而静置后渐渐恢复原状；B.或泥料在放置一段时间后，在水分不变时泥料变稠和固化的性质。影响触变性的因素有矿物组成、粒度、形状、电介质种类及用量、水分含量等收缩性：什么是收缩性：干燥收缩:指粘土干燥后，自由水及吸附水相继排出，粘土颗粒间距离缩短而产生收缩为干燥收缩；烧成收缩:干燥后粘土经高温煅烧，因产生脱水作用和液相填充在空隙中并将颗粒粘合起来，或某些结晶物质生成使体积进一步收缩为烧成收缩。干燥收缩和烧成收缩构成了粘土的总收缩总收缩与粘土的结构和颗粒尺寸有关粘土的烧结特性：1.无固定熔点：粘土是多组分矿物的混合物。2.开始烧结温度：粘土在加热到一定温度后，开始出现液相，气孔率下降，体积收缩，对应于这个体积开始剧烈变化的温度是开始烧结温度。3.烧结温度：当粘土完全烧结，气孔率降至最低，收缩率最大的温度是烧结温度。4.软化温度：继续升温，坯体因液相太多而发生变形的最低温度或开始发生变形的温度称为软化温度5.烧成温度范围：烧结温度至软化温度的区间为烧成温度范围6.粘土的烧结特性与构成粘土的矿物组成和化学组成有关。7.2石英类原料石英的化学成分为SiO2主要矿石：硅石石英岩结构与晶型转化石英水晶－结晶良好的石英水晶－结晶良好的石英石英的结构与晶型转化:

石英在陶瓷生产中的作用：1.石英是瘠性料，可降低可塑性，减少收缩变形，加快干燥2.高温时，增加粘度，减小坯体变形3.未熔石英与莫来石一起构成坯体骨架，增加强度4.在釉料中增加石英含量可提高釉的熔融温度，提高釉的耐磨性和抗化学腐蚀性7.3长石类原料钾长石K2O·Al2O3·6SiO2钠长石N2O·Al2O3·6SiO2钙长石CaO·Al2O3·2SiO2钡长石BaO·Al2O3·2SiO2SiO2，Al2O3是长石的主要化学组成，另含有K2O，Na2O，Fe2O3钠长石钾长石钙长石钡长石长石的特性：1.长石作熔剂使用，降低烧成温度2.长石是瘠性物质，可提高坯体的疏水性3.钾长石高温粘度大，钠长石相对粘度小，K2O，Na2O能显著降低长石的熔化温度和粘度4.长石有利于提高坯体的力学强度和化学稳定性5.斜长石、钡长石因熔融温度范围窄，只在特种陶瓷中使用总之：传统陶瓷由粘土、石英、长石三组分构成。粘土提供了可塑性，保证成型的工艺要求石英是耐熔的骨架成分长石是助熔剂，促进烧结时玻璃相的形成7.4其他天然矿物原料霞石（霞石正长岩）：主要矿物组成是正长石，微斜长石，霞石特点：熔融后粘度较高，制品不易变形常用霞石正长岩代替长石7.4其他天然矿物原料滑石：3MgO.4SiO2.

H2O滑石是天然的含水硅酸镁矿物。滑石有良好的耐热性、润滑性、抗酸碱性、绝缘性及对油类有强烈吸附性等优良特性，是陶瓷工业常用原料之一无线电陶瓷中的滑石瓷、镁橄榄石瓷均是以滑石为主要原料我国滑石产地有闻名于世的辽宁海城和山东掖南，另有山西、两广、湖南等地7.4其他天然矿物原料硅灰石：CaO.SiO2硅灰石属链状结构的偏硅酸钙类矿物。特点：硅灰石不含有机物和结构水，干燥收缩和烧成收缩都很小，是制作陶瓷的优良原料热膨胀系数小，适用于快速烧成抗热冲出性能高，介电损失小但烧成范围小7.4其他天然矿物原料辉石辉石是辉石族矿物的总称，陶瓷工业用的透辉石和锂辉石均属于单斜晶系的辉石透辉石是CaMg(Si2O6)或CaO.MgO.2SiO2，作为主要原料，适于低温、快速烧成，也可作用为助熔剂锂辉石LiAl(Si2O6)或Li2O.Al2O3.4SiO2，用作助熔剂7.4其他天然矿物原料石灰石石灰石属沉积岩的碳酸盐类矿石，以CaCO3为主，主要矿物是方解石CaCO3在860~976℃分解生成CaO和CO2，分解后起熔剂作用可在较低温度时与粘土和石英发生反应，降低烧成温度，缩短烧成时间，增加产品的透明度，增加坯釉结合强度陶瓷原料7.5化工原料7.5.1氧化物原料

简单氧化物:Al2O3，

ZrO2，

SiO2，

CaO，BaO复合氧化物:3Al2O3.2SiO2~

2Al2O3.2SiO2金属盐BaCO3MgCO3陶瓷原料7.5.1氧化物原料氧化铝：氧化铝的特点：熔点高、硬度大、绝缘性好等用于电子陶瓷、高温陶瓷、耐磨陶瓷等氧化铝的三种变体α-Al2O3β-Al2O3γ-Al2O3氧化铝的预烧各种先进陶瓷的市场占有率

材料

市场占有率%

氧化铝35--38

氧化铍1--2

堇青石3--4

铁氧体8--9

碳化硅6--7

氮化硅1--2

钛酸盐20--21

氧化锆6--8

其他15--16Bayer工艺生产Al2O3氧化铝陶瓷阀片耐磨损、耐腐蚀、耐高温陶瓷原料7.5.1氧化物原料二氧化锆：二氧化锆熔点高、硬度大、化学稳定性好、有导温导电性、密度5.68~6.27。二氧化锆有三种晶型ZrO2的稳定化ZrO2的相变增韧ZrO2的制备锆英石法，中和共沉淀法，锆醇盐法锆英石氧化锆永不磨损表带，珠宝材料，首饰挂件，核工业激光工业零件陶瓷原料7.5.1氧化物原料莫来石：

3Al2O3.2SiO2~

2Al2O3.2SiO2莫来石有良好的化学、力学、高温性能莫来石的制备有烧结法和熔融法陶瓷原料7.5.2非氧化物原料碳化物：碳化物的特点：电阻率小、导热系数高、熔点高、硬度高、热膨胀系数小碳化物的制备直接化合(W+CWC)氧化物与碳反应(TiO2+CTiC+CO2)碳化法（Mo+CH4MoC+H2)气相沉积(ZrCl4+CH4+H2ZrC+HCl)常用碳化物：SiC,TiC碳化硅电热元件碳化硼陶瓷喷嘴嘴芯碳化硼中子防护屏陶瓷原料7.5.2非氧化物原料氮化物：氮化物的晶体结构与碳化物相似，熔点高、硬度大；但抗氧化能力差，高温下直接升华氮化物的制备氮化物都是人工合成，方法与碳化物相似。常用氮化物：Si3N4,BN,AlN高精度氮化硅陶瓷球氮化铝（AlN）具有很高热传导系数，结构强度适中，具有优良的电绝缘性能和热膨胀系数，同硅匹配得很好高导热氮化铝基复相陶瓷

制造高导热无磁骨架材料、微波介电材料1.氮化硼陶瓷的性能2.氮化硼粉末制备3.氮化硼陶瓷制造工艺4.立方氮化硼5.氮化硼的应用黑色立方氮化硼硬度仅次于金刚石，由于立方氮化硼在加工黑色金属时硬度高、韧性大、耐磨性好、使用寿命长等特点先进陶瓷产品

电子学方面基片，硅片支架，电子封套，电容器，感应器，电阻，电绝缘，换能器，电极，点火，汽车磁铁，火花塞，滤波器。先进结构材料切削刀具，耐磨插入件，发动机部件，阻抗涂层，轴承，喷嘴，齿科和骨科材料，高效灯具，化学工程部件离子交换介质，排气控制部件，催化剂载体，液化气过滤器。耐火结构部件炉衬材料，热绝缘，窑具，蓄热器，再生器，坩埚，金属处理材料，过滤器，模具，发热元件。第八章配料计算及坯料制备8.1.配料方案的确定8.2.坯料配方计算8.3.坯料制备8.1配料方案的确定8.1.1确定配方的重要性确定配方应考虑的因素：1.配方对产品性能的影响组成—————产品性能组成——坯料——工艺——结构——产品性能2.配方与生产工艺的关系3.稳定性能、降低成本8.1.2坯料组成1.坯料组成的表示方法：实际配料比表示矿物组成表示化学组成表示坯式表示2.传统陶瓷的坯料组成2.传统陶瓷的坯料组成陶瓷的不同性能可通过改变坯料配比（控制瘠性料和熔剂）、坯料的细度、坯体的致密度来获得。

2.传统陶瓷的坯料组成瓷器分为粘土质、长石质、骨灰质等瓷器粘土质瓷器分为硬瓷和软瓷，多用于日用陶瓷炻器介于陶器和瓷器之间，吸水率小于6%，多用于地砖，化工炻器，缸器精陶吸水率10~20%，多用于釉面砖等建筑材料和卫生器皿3.特种陶瓷的坯料组成主料Si3N4,SiC,BaTiO3,Al2O3,ZrO2,BeO辅料解凝剂、塑化剂改性料展宽剂、移动剂、烧结促进剂等8.2坯料配方计算8.2.1坯料配方的确定：首先要了解产品、原料的相关信息初步确定配方试制确定正式配方8.2.2坯式及坯料配方的计算：化学组成计算坯式已知坯式，求化学组成示性矿物组成计算依据关键指标计算利用计算机计算利用相图计算1.化学组成计算坯式：例1:已知坯料的化学组成如下(wt%):试计算坯式.1.计算纯氧化物的（wt%)百分含量。2.计算各氧化物的摩尔数。3.计算相对摩尔数。4.按碱性、中性、酸性顺序排列出坯式。SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgOK2ONa2O灼减合计已知67.0821.120.230.430.350.165.921.352.4499.08练习68.1820.500.300.520.380.215.661.332.5499.62SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgOK2ONa2O1.69.4121.850.2380.44490.36220.16566.1261.397摩尔质量60.09101.96159.6879.8856.0840.3094.2061.982.1.15510.21430.00150.00560.00640.04110.0650.0225SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgOK2ONa2O3.5.3530.9930.0070.0260.0300.0180.3010.1042.已知坯式，计算坯料配方（质量%）：例2.已知某压电陶瓷的坯式为:0.95PbO.0.05SrO.0.5ZrO2.0.5TiO2+(wt%)(0.5Cr2O3+0.3Fe2O3)，采用的原料及纯度如下表：试计算坯料配方.练习:0.9PbO.0.1SrO.0.55ZrO2.0.45TiO2+(wt%)(0.5Cr2O3+0.3Fe2O3)原料铅丹碳酸锶二氧化锆二氧化钛三氧化二铁三氧化二铬分子式Pb3O4SrCO3ZrO2TiO2Fe2O3

Cr2O3纯度%98.097.099.599.098.999.0摩尔质量685.6147.62123.2279.88159.68151.99297.67%70.19%1001001.计算坯式中各氧化物的重量及总量.2.计算纯原料中各氧化物的百分含量.3.计算各氧化物使用纯原料的百分含量.4.计算实际原料（考虑纯度）的用量.5.折算出各原料的百分含量.PbOSrOZrO2TiO2合计已知：摩尔数0.950.050.50.5摩尔质量223.20103.62123.2279.881重量(g)212.045.1861.6139.95318.78Pb3O4SrCO3ZrO2TiO2Fe2O3Cr2O3合计297.67%70.19%100%100%369.61(1.5)2.3119.3312.53103.78471.032.3819.4312.660.30.5106.3566.822.2418.2911.910.280.47100.013.已知瓷坯及原料的化学组成,计算坯料的配方例3.某瓷坯及所用原料的化学组成如表,试计算坯料的配方.(紫木节和碱矸的用量各7%)原料名称SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgOK2ONa2O灼减合计瓷坯70.4125.160.480.130.550.252.230.799.91练习70.0825.440.470.130.530.122.170.6899.61大同砂石43.2539.440.270.090.240.3816.0799.74紫木节41.9635.910.910.962.10.420.3716.9699.59碱矸43.540.090.630.30.470.490.2214.2899.98长石65.618.960.830.6210.253.210.4899.95石英98.540.720.270.370.25100.151).计算原料配比.SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgOK2ONa2O已知瓷坯70.4125.160.480.130.550.252.230.7引入紫木节7%引入碱矸7%剩余2.943.0564.422.512.8119.840.060.040.380.080.020.030.150.030.370.030.220.030.032.170.020.68引入长石2.17/0.1025=21.17%剩余13.8950.534.0115.830.180.200.030.130.240.222.1700.680引入大同砂石(15.83-0.25)/0.3944=39.5%剩余17.0833.4515.580.250.110.090.04-0.010.090.150.150.07引入石英33.45/0.9854=33.95%剩余33.4500.2500.0900.130.020.08-0.012).计算坯料配方.原料名称原料配比配方(质量分数%)计算值实际取值大同砂石39.536.3736.5

紫木节76.446.5

碱干76.446.5

长石21.1719.4919.5

石英33.9531.2631

合计108.62100100例4.长石质瓷的釉料釉式如下,计算配料量.

0.486K2O0.449MgO0.667Al2O3

.6.692

SiO20.065ZnO1.根据釉式计算各原料的摩尔数.

釉料组成摩尔数使用原料SiO2Al2O3MgOK2OZnO6.6920.6670.4490.4860.065钾长石(K2O.Al2O3

.6

SiO2)

0.486

余量2.9163.7760.4860.1810.4490.48600.065高岭土(Al2O3

.2

SiO2.2H2O)

0.181

余量0.3623.4140.18100.4490.065滑石(3MgO.4

SiO2.H2O)

0.149

余量0.5962.8180.44900.065

石英(SiO2)

2.818

余量2.81800.065

氧化锌(ZnO)

0.065

余量0.06502.根据分子数计算配料量

原料

摩尔数

摩尔质量

配料量配方(质量%)

钾长石0.486556.8270.649.5

高岭土0.181258.246.78.4

滑石0.149379.356.510.3

石英2.81860.1169.430.9

氧化锌0.06581.45.30.9

合计

1008.3坯料制备坯料是指将陶瓷原料进行配料，经混合、细磨等工序后得到的具有成型性能的多组分混合物。坯料制备分为三步骤：原料处理——配料——混合制备8.3.1原料处理：原料处理分为：预烧，精选预烧的目的：帮助碎化原料减少坯料收缩改变结构形态稳定晶型精选的目的：对原料进行分离、提纯、除去各种杂质，使化学组成、矿物组成、颗粒尺寸更符合原料的质量要求。精选的方法：物理方法：分级法、磁选、超声波等化学方法：溶解法、升华法配料：称量要准确考虑原料中的含水量8.3.2混合制备：混合制备过程分为（工艺路线）：1:细粉碎（加水）泥浆的脱水陈腐练泥及真空处理(注浆、可塑成型)

2:细粉碎（加水）喷雾干燥脱水造粒(压制成型)1、细粉碎：细粉碎目的是增加颗粒的比表面方法：回转球磨振动粉碎气流粉碎2、泥浆的脱水：脱水的目的是去除泥浆中多余的水分方法：压滤脱水（机械脱水）喷雾干燥法（热风脱水）离心式压力式8.3.2混合制备：3、造粒：造粒的目的是使坯料适于干压或半干压成型工艺喷雾干燥（造粒）4、陈腐：陈腐的目的:改善坯料的可塑性能5、练泥及真空处理：练泥的目的：使泥料均匀，软硬适中真空处理的目的：排除空气第九章成型什么是成型：就是将坯料制成具有一定形状、强度的坯体（生坯）。常用成型法：注浆成型、可塑成型、压制成型注浆成型：含水量28-35%可塑成型：含水量18-25%半干压成型：含水量8-15%干压成型：含水量3-7%先进陶瓷的干压成形：含水量小于1%第九章成型成型方法的选用依据：产品的形状、大小、厚薄坯料的性能产品的产量和质量要求9.1可塑成型什么是可塑成型？加入水分或塑化剂，将坯料混合，捏练成为有塑性的料团，然后，通过手工或各种成型机械成型。9.1.1可变泥团的流变特性可塑性屈服值σy------开始产生假塑性变形最大变形量εp-------开始产生裂纹可塑指数：σy

*εp可塑指数越大，可塑性越好影响可塑性的因素：液相含量与性质可塑水量：可塑性最大时的含水量（图9—2）颗粒尺寸和形状颗粒越细，可塑性越大板状、柱状颗粒比球状颗粒等的可塑性好矿物种类可塑性：蒙脱石＞高岭石＞伊利石吸附阳离子可塑成型工艺：雕塑与拉坯旋压成型滚压成型挤压法和车坯法塑压法注塑法轧膜法等。

9.2注浆成型什么是注浆成型？将含有一定水分的流体状泥浆注入所需形状的石膏模内，泥浆中水分逐渐被多孔石膏吸收，泥料便沉积在石膏模内壁上，逐渐形成泥层并具有石膏模赋予的形状。随时间延长，泥层厚度增加，当达到所需厚度后，倒出多余泥浆。影响注浆成型性能的因素：1、泥浆流动性：固相含量、颗粒尺寸和形状温度干燥温度pH值电解质2、吸浆速度

颗粒的比表面积，压力差，泥浆的粘度

注浆温度，模型中的气孔数量3、触变性厚化系数大，触变性大空心注浆1.1-1.4实心注浆1.5-2.2成型工艺：空心注浆实心注浆真空注浆离心注浆压力注浆注浆成型操作注意事项：1）新制成的泥浆至少陈腐一天2）控制注浆温度，不宜太低3）顺序轮换石膏模4）注浆时加旋转，注意排出模具内的空气5）石膏模内壁涂一层釉、防止粘模6）回收的废浆应水洗除去可溶性硫酸钙9.3压制成型什么是压制成型？将含有一定水分的粒状粉料填充到模型之中，施加压力，使之成为具有一定形状和强度的陶瓷坯体。粉料的工艺性质：1、粒度和粒度分布2、粉料的流动性3、粉料的含水率影响坯体性能的因素：1、密度（粉体性质和压制压力）2、压制压力3、压力分布成型工艺：干压或半干压成型、要求含水量H/D的比例及压力等静压成型的特点：特点：密度高，强度大，尺寸精确，可压制形状复杂、H/D大的坯体。缺点：设备费用高，产量低等静压分为：常温等静压和高温等静压常温等静压又分为干袋法和湿袋法成型9.4成型模具9.4.1石膏模具：1.原料2.浇注（种模、调浆、浇注）3.石膏模具的性能要求石膏模的气孔率模具表面应干净、平整控制使用时的含水率4.改进9.4.2新型多孔模具：塑料模具无机填料模具素陶模具金属填料模具第十章釉料制备及施釉10.1釉的分类10.2釉的组成10.3釉层的形成10.4釉层的性质10.5釉料的制备与施釉10.6颜色釉什么是釉？

釉是指覆盖在陶瓷坯体表面上的一层玻璃态物质。釉是根据瓷坯的成分和性能要求，采用陶瓷原料和某些化工原料按一定比例配方、加工、施覆在坯体表面，经高温熔融而成。釉的作用：1、改善陶瓷制品的表面性能2、保护釉下彩绘3、提高制品的机械强度、化学稳定性、热稳定性、电学性能江泽民赠送克林顿的咖啡具

红釉

赠送法国希拉克总统的挂盘地毯砖规格：900X900mm10.1釉的分类

分类依据

种类名称

坯体种类

瓷釉陶釉

制备方法

生料釉熔块釉

成熟温度

低温釉中温釉高温釉

外观特征

透明釉乳浊釉无光釉

主要熔剂

长石釉石灰釉铅釉

用途

装饰釉粘接釉商标釉普通釉我国陶瓷生产中，习惯以主要熔剂的名称命名：长石釉、石灰釉、铅釉铅釉以PbO为助熔剂的易熔釉

石灰釉CaO为熔剂，含量在10~13%,长石釉长石为熔剂10.2釉的组成与配方的计算10.2.1.釉的组成一般，釉由三大类原料及辅助料组成:酸性原料(硅石)，它是构成釉的主体成分;碱性原料和熔剂(碳酸钾、苏打、铅丹、石灰石、硼酸和长石等)，后者可降低熔点和粘度，增加釉的流动性能;铝氧类原料(粘土),Al203的引入，可防止釉面析晶或非玻璃化，并赋予玻璃以相当高的强度。辅助料（乳浊剂，着色剂，其他辅助剂）10.2.2釉料配方的原则：总原则：釉料必须适应于坯料。釉料配方的一般性原则：1.釉料应在坯体烧结范围内成熟2.熔化范围要宽3.釉的膨胀系数要与坯体相适应4.形成良好的中间层5.釉料性质应符合工艺要求6.正确选用原料釉料配方选用的一般规律：酸性强的坯体配酸性弱的釉，酸性弱的坯体配偏碱性的釉，含SiO2高的坯体配长石釉，含Al2O3高的坯体配石灰釉。釉料配方的经验：(SiO2+B2O3):(R2O+RO)=(1：1)~(3：1)R2O/RO小于1；含硼熔块中，SiO2/B2O3大于2；熔块中Al2O3的摩尔数应小于0.2；10.2.3釉料的配方步骤列出性能工艺参数与坯体有关的与制釉原料有关的对釉料的要求拟定釉料配方的组成范围配方计算及实验10.3釉层的形成10.3.1釉料在加热过程中的反应分解反应化合反应熔化凝固10.3.2坯釉中间层的形成：什么是坯釉中间层，它的作用？中间层的形成：由于坯和釉化学组成上的差异，在高温烧成时，某些成分通过溶解、渗透与扩散作用，使接触面的化学组成和物理性质介于坯体和釉层之间，结果形成中间层。中间层的组成：吸收溶解了坯体中的SiO2、Al2O3，釉层中的R2O、B2O3等成分中间层的厚度和晶相：厚度15~20μm，存在莫来石、钙长石、硅灰石等析晶相。中间层作用：起到改善坯釉结合性，缓冲坯釉间应力的作用。

10.4釉层的性质10.4.1釉的熔融温度范围始熔温度流动温度釉的熔融温度范围(始熔温度----流动温度)釉的熔融温度与釉的化学组成、细度、混合均匀程度及烧成时间密切相关釉的成熟温度10.4釉层的性质10.4.2釉的粘度与表面张力粘度小：流动性大，造成流釉、堆釉、干釉粘度大：造成釉面无光、不光滑，产生气泡、桔釉、针眼等釉的粘度主要取决于釉的化学组成和烧成温度表面张力的大小取决于釉的化学组成、烧成温度和烧成气氛烧成温度上升10℃，釉层表面张力降低1~2%。还原气氛烧成，釉层表面张力可上升20~25%。10.4.3釉的膨胀系数与弹性釉的膨胀系数取决于组成，并直接影响坯釉的适应性，即匹配。弹性大能减缓或消除釉层内出现的应力。釉的弹性模量与弹性呈倒数关系。釉层的弹性和其内部组成单元之间的键强有直接关系。10.4釉层的性质10.4.5釉的光泽釉的光泽度反映釉面平整光滑的程度。釉层折射率越高，光泽度越好。釉的光泽度取决于坯体表面的平整光洁程度。10.4.5釉层的化学稳定性釉层的化学稳定性取决于硅氧四面体相互连接的程度。连接程度越大，稳定性越好。10.4.6坯釉适应性1·膨胀系数对坯釉适应性的影响一般要求釉的膨胀系数略小于坯2·中间层对坯釉适应性的影响3·釉的弹性和抗张强度对坯釉适应性的影响4·釉层厚度对坯釉适应性的影响10.5釉料的制备与施釉10.5.1制备釉料的工艺釉料分为生料釉和熔块釉生料釉制备与坯料类似，可直接配料磨成釉浆熔块釉是经配料、熔制、球磨、制成浆体。制备熔块釉釉料时应控制的因素：原料的颗粒度和水分熔制温度熔制气氛10.5.2釉料浆体的质量要求：细度釉浆比重（含水量）流动性与悬浮性10.5.3施釉施釉时应注意事项生坯经干燥、吹灰、抹水等工序处理后，再施釉施釉：浸釉浇釉喷釉施釉新方法流化床施釉热喷施釉干压施釉10.6颜色釉颜色釉是在基础釉中加入适量的着色物质，使釉面具有各种色彩以达到装饰的目的。颜色釉按其成熟温度可分为低温色釉和高温色釉两类。

1.胶体着色2.离子着色3.化合物着色第十一章干燥11.1干燥机理11.2干燥方法11.3干燥缺陷及原因分析第十一章干燥干燥的定义：用加热蒸发的方法除去物料中部分水分的过程称为干燥干燥的目的：降低水分，提高强度提高坯体吸附釉层的能力提高烧成窑的效率，缩短烧成周期11.1干燥机理11.1.1物料中水分类型生坯内的水分有三种：

一是自由水二是吸附水三是化学结合水干燥过程的本质就是排除坯体中的自由水，使坯体满足烧成时的工艺要求。11.1干燥机理11.1.2干燥过程：升速阶段等速干燥阶段降速干燥阶段平衡阶段坯体干燥过程的特征：随干燥时间延长，坯体温度升高，含水率降低，体积收缩，气孔率上升，强度增加。11.1.3影响干燥速度的因素：1、坯料的性质2、坯体形状大小和厚度3、坯体温度4、干燥介质的性质5、热扩散与湿扩散的方向11.2干燥方法1.对流干燥2.工频电干燥3.远红外干燥4.微波干燥11.3干燥缺陷及原因分析11.3.1常见干燥缺陷：变形和开裂原因：1）原料2）成型3）干燥11.3.2干燥缺陷解决方法1）坯体配方应稳定2）坯体含水量分布要均匀，控制成型水分3）控制成型工艺4）制品设计要合理5）干燥速度和干燥过程第十二章陶瓷的烧成12.1烧成过程中的物理化学变化12.2烧成设备12.3烧成制度12.4烧成缺陷12.5烧成新方法第十二章陶瓷的烧成烧成的定义：将陶瓷坯体加热至高温，发生一系列物理化学反应，坯体的矿物组成与显微结构发生显著变化，然后冷却至室温，外形尺寸得以固定，强度得以提高，最终获得某种特定使用性能的陶瓷制品，这一工艺过程称为烧成。12.1烧成过程中的物理化学变化12.1.1低温阶段（室温-300℃)注意：安全升温12.1.2中温阶段（300-900℃)

脱水、分解、化合、晶型转变、氧化窑炉结构决定了升温速度12.1.3高温阶段（900℃-烧成温度)1）玻化成瓷2）高温烧成分为氧化烧成和还原烧成还原烧成包括：氧化保温强还原弱还原阶段此阶段大量液相生成，填充于空隙，颗粒重排，间距缩小，坯体致密，并促进莫来石的生成和发育，降低烧成温度，促进烧结。3）液相存在下的烧结陶瓷的烧成液相存在下的烧结：有液相参与的烧结，可分为三大类型:(1)纯液相烧结，如纯玻璃物质粉末的烧结;(2)固相在液相中不溶解的烧结，如以氧化物为基础的金属陶瓷的烧结;(3)固相在液相中有一定溶解度的烧结，如含有过量PbO的PZT陶瓷

液相的作用：1促进晶粒长大2促进致密化、性能提高3使坯体变成白色或半透明，釉面有光泽12.1.3高温阶段（900℃-烧成温度)在高温阶段，由于长石等低熔物产生大量的液相，使得坯体颗粒重排，液相填充于坯体空隙当中，坯体逐渐致密，同时液相促进莫来石的生产和发育，最终完成由莫来石、未熔石英、玻璃相组成的陶瓷烧结。12.1.4冷却阶段（烧成温度-室温)急冷（烧成-850℃)缓冷（850℃-400℃)快冷（400℃-室温)前期急冷：为什么?1缩短烧成周期2抑制莫来石长大3防止釉层过渡析晶和晶粒过大4防止低价铁的再度氧化中期缓冷：为什么?液相凝固、石英晶型转化，产生应力后期快冷：为什么?但是方石英含量高的陶瓷制品仍应缓冷12.2烧成设备12.2.1烧成设备的分类按燃料种类分为固、液、气、电按制品与火焰分明焰窑、隔焰窑、半隔窑按烧成作用分素烧窑、釉烧窑、烤花窑按烧成过程的连续与否分间隙式窑和连续式窑间隙式窑又分为倒焰窑、梭式窑、罩式窑12.3烧成制度12.3.1烧成制度的拟定应考虑的因素：1）坯料在加热过程中的性状变化2）坯体形状、厚度和入窑水分3）窑炉结构、燃料性质、装窑密度4）烧成方法5）添加剂的种类和含量陶瓷的烧成陶瓷添加剂的作用：1.添加剂能与烧结物生成固溶体，形成晶格缺陷，降低烧结温度。2.加入添加剂，使晶型转变、体积变化较大的氧化物，生成稳定的固溶体。3.添加剂可以与某些组分在低温下生成液相4.添加剂可以富集于晶粒表面或反应生成新晶相，抑制晶相异常生长。12.3.2温度制度的拟定：1.升温速度应考虑坯料的性能、坯体的特性、窑炉特性2.烧成温度应考虑产品的性能、配方、坯料的细度、保温时间3.保温时间应考虑产品的性能、烧成温度4.冷却速度应考虑玻璃相、晶形转变12.3.3气氛制度的拟定：空气过剩系数αα值1.6~2.5：强氧化气氛，O2含量8~10%α值1.2~1.5：氧化气氛，O2含量2~5%α值0.99~1.05：中性气氛，O2含量1~1.5%α值0.95：弱还原气氛，O2含量＜1%,CO1.5~2.5%α值0.90：强还原气氛，O2含量＜1%,CO3~7%12.3.3气氛制度的拟定：气氛对坯体的过烧膨胀的影响气氛对坯体的烧结温度和收缩的影响气氛对坯体的颜色和透光性的影响气氛对升温和窑内温差的影响12.3.4压力制度的拟定：负压有利于氧化气氛的形成正压有利于还原气氛的形成12.3.5烧成曲线：12.4陶瓷的烧成缺陷开裂变形生烧和过烧——与配方和温度制度有关起泡——与粘度有关毛孔和桔釉——与粘度有关色黄、火刺、落渣、斑点、烟薰——与工艺有关釉裂——与膨胀系数有关釉缕与缺釉——与烧成温度有关12.5烧成新方法：1·热压烧结热压烧结是对较难烧结的粉料或生坯在模具内施加压力，同时升温烧结的工艺。2·热等静压烧结热等静压