《耐火材料工艺学》课件 12-3-陶瓷釉料

12-3陶瓷釉料陶瓷工艺学目录一、釉的分类二、确定釉料组成的原则三、釉层的物理化学性质四、釉层形成过程的反应五、釉的析晶一、釉的分类我国生产中习惯以主要熔剂名称命名釉料，如铅釉，石灰釉，长石釉等。铅釉包括：PbO-SiO2.PbO-SiO2-Al2O3.RbO-R2O-RO-SiO2-Al2O3及PbO-B2O3-SiO2系统。成熟温度低，熔融范围宽，釉面光泽强，表面平整，弹性好，釉层清澈透明，不易析晶及失透，釉面硬度低，化学稳定性差，影响人体健康，Pb在酸中溶解度大。优点：无铅釉：Pb％（wt）<1%的铅。缺点：一、釉的分类我国生产中习惯以主要熔剂名称命名釉料，如铅釉，石灰釉，长石釉等。石灰釉以CaO为熔剂，不含或少量其它碱性氧化物，石灰－碱釉：CaO－R2O。高温粘度小，主要由玻璃相组成，但气泡和未溶石英颗粒很少，釉层透明，光泽好，石灰－碱釉高温粘度大，釉层可施厚些，含有小气泡和未溶石颗粒产生散射与折射，凝重深沉。熔融范围窄。优点：缺点：一、釉的分类我国生产中习惯以主要熔剂名称命名釉料，如铅釉，石灰釉，长石釉等。长石釉由长石引入K2O及Na2O，R2O的分子数约等于RO的分子数。光泽强，乳白色，硬度大，熔融范围宽，与含Si量高的坯体结合良好。特点：二、确定釉料组成的原则（一）釉料的成分按各成分在釉料中所起的作用，可分玻璃形成剂玻璃相―釉层的主要物相助熔剂网络变性体，单键强度<251KJ/mol，促进高温化学反应，加速高熔点晶体（SiO2）结构键的断裂和生成低共熔点化合物，调整釉层物理化学性质。乳浊剂保证釉层有覆盖能力的成分，熔体析出的晶体、气体或分散粒子折射率不同，光线散射产生乳浊。1）悬浮乳浊剂2）析出式乳浊剂3）胶体乳浊剂着色剂釉层吸收可见光波而显不同颜色。1）有色离子着色剂：Cr3+、Mn4+、Fe3+、Co3+等；2）胶体离子着色剂：Cu、Au、Ag、CuCl2；3）晶体着色剂：一些高温形成的尖晶石型矿物。

（4）除上述原则外，还应参考经验规律（3）全面考虑其对制釉过程、釉浆性能、釉层性能的作用和影响（2）釉料对釉下彩或釉中彩不致溶解或使其变色（1）釉料组成能适应坯体性能及烧成工艺的要求确定原则二、确定釉料组成的原则（二）确定原则三、釉层的物理化学性质（一）釉的熔融温度范围图12-6釉料受热变化过程始熔温度标准试样全熔温度HKP流动温度FP始熔温度→流动温度称为釉的熔融范围。三、釉层的物理化学性质1.釉的粘度－判断釉流动情况的尺度。η过小－流釉、堆釉、干釉；η过大－波纹、桔釉、针孔、釉面无光。影响粘度的因素：釉的组成与烧釉温度构成釉料的Si-O四面体网络结构的完整或断裂程度碱土金属B2O3极化能力三价及高价氧化物会提升粘度，碱金属会降低黏度。釉的组成与烧釉温度（二）釉的粘度与表面张力三、釉层的物理化学性质1.釉的粘度－判断釉流动情况的尺度。η过小－流釉、堆釉、干釉；η过大－波纹、桔釉、针孔、釉面无光。影响粘度的因素：是决定η的最基本因素η随O/Si比值增大而减小－使大型四面体群分解为小型四面体群，之间连接减少，空隙随之增大，导致η下降。Si-O四面体网络结构的完整或断裂程度釉的组成与烧釉温度构成釉料的Si-O四面体网络结构的完整或断裂程度碱土金属B2O3极化能力（二）釉的粘度与表面张力三、釉层的物理化学性质1.釉的粘度－判断釉流动情况的尺度。η过小－流釉、堆釉、干釉；η过大－波纹、桔釉、针孔、釉面无光。影响粘度的因素：高温下会减小η－RO极化能力强，使O2-变形，使大型四面体解聚。低温下会增大η－键力较大，可能将小型四面体群的O2-吸引到自己的周围使粘度增加。碱土金属釉的组成与烧釉温度构成釉料的Si-O四面体网络结构的完整或断裂程度碱土金属B2O3极化能力（二）釉的粘度与表面张力三、釉层的物理化学性质（二）釉的粘度与表面张力1.釉的粘度－判断釉流动情况的尺度。η过小－流釉、堆釉、干釉；η过大－波纹、桔釉、针孔、釉面无光。影响粘度的因素：B2O3含量<15％时，η随B2O3增加而升高；B2O3含量>15％时，η随B2O3增加而降低。B2O3釉的组成与烧釉温度构成釉料的Si-O四面体网络结构的完整或断裂程度碱土金属B2O3极化能力极化能力强的阳离子，结构不对称及存在缺陷会降低η。极化能力三、釉层的物理化学性质（二）釉的粘度与表面张力表面增大一个单位面积时所需的功N/m2。流釉过大过小阻碍气体排除及熔融液均化，发生缩釉或针孔2.表面张力三、釉层的物理化学性质（三）热膨胀性与釉层化学稳定性1.热膨胀性一定范围内的长度膨胀百分率或线膨胀系数。2.釉层的化学稳定性取决于Si-O四面体相互联接的程度，没有被其它离子嵌入而造成Si-O断裂的完整网络结构愈多，即连接程度越高，则化学稳定性愈高。温度升高构成釉层的网始质点的热振动振幅增大，导致间距增大，离子键力增大则膨胀系数降低。四、釉层形成过程的反应（一）釉料加热时的变化釉层形成的反应为：原料的分解、化合、熔化及凝固（包括析晶)交叉或重复出现。熔融碱土金属碳酸盐与石英形成硅酸盐Na2CO3与SiO2在500℃以下生成Na2SiO3CaCO3与SiO2形成CaSiO3CaCO3与高岭土<800℃生成CaO•Al2O3，>800℃生成CaSiO3PbO与SiO2在600℃～700℃→PbSiO3，还会发生固相反应：ZnO与SiO2―→2ZnO•SiO2，液相出现会促进上述反应进行碳酸盐、硝酸盐、硫酸盐及氧化物的分解和原料中吸附水、结晶水的排出。分解反应化合反应原料本身熔融→液相出现→温度升高→液相参与→不断溶解→溶液四、釉层形成过程的反应（二）釉料冷却时的变化高温流动状态凝固状态温度粘度随温度的降低而增加粘度呈脆性由于表面张力的作用，小气泡移动合并，由小变大，由多变少，而且逐渐上升，有的突破釉层表面。四、釉层形成过程的反应（三）釉层中气泡的产生瓷釉中气泡的形成、移动与排除的过程：1250℃左右釉料熔化，大量小气泡分布在釉层中部。温度升高，η釉降低，气相量、玻璃相量增大。温度1300℃，气泡上升，正常情况下，到釉料成熟温度而未排出的气泡多半在釉层深处，坯釉接触的地带，而且很小，对釉外观质量影响不大。五、釉的析晶（一）釉熔体析晶过程熔体的粘度及冷却速度是析晶的必要条件，晶核的形成和晶体的生长都是过冷程度与粘度的函数。（二）影响釉熔体析晶的因素控制釉料组成的方法：①加入晶核剂:TiO2、ZrO2、P2O5、Cr2O3、Fe2O3、V2O5等易导致玻璃分相、析晶；②引入某成分使其与玻璃基质中的组分形成化合物析出晶体。1釉料成分热力学观点：分相后的两相能量比一相更低动力学观点：研究了分相后新核的生长的速度结晶化学观点：静电键观点离子势观点：离子场强相差越小愈易分相。2液相分离－分相晶核形成－较低温度－升温过快；快速冷却，防止析晶；晶粒生长－高温残余