陶瓷坯體原料

1、第一章第一章坯體組成的確定坯體組成的確定?一、陶瓷的概述一、陶瓷的概述?1、陶瓷的發(fā)展歷史：過火的土，粗陶（建筑使用的磚瓦（秦磚漢瓦）、甕（現在農村盛面或小麥等農產品的容器，、陶瓷的發(fā)展歷史：過火的土，粗陶（建筑使用的磚瓦（秦磚漢瓦）、甕（現在農村盛面或小麥等農產品的容器，也用來在戰(zhàn)爭中使用）），精陶（水缸、三彩陶器），粗瓷，細瓷（包括日用瓷、藝術瓷等），高技術陶瓷（采用精也用來在戰(zhàn)爭中使用）），精陶（水缸、三彩陶器），粗瓷，細瓷（包括

2、日用瓷、藝術瓷等），高技術陶瓷（采用精細化工原料和新的加工技術制備的陶瓷）。細化工原料和新的加工技術制備的陶瓷）。?2、陶瓷的分類（按照顯氣孔率分）：主要有陶器、炻器、瓷器三類。、陶瓷的分類（按照顯氣孔率分）：主要有陶器、炻器、瓷器三類。?3、陶瓷的定義：凡采用天然或人工原料，采用傳統陶瓷加工工藝生產的無機非金屬材料；按照大的分類，無機非金、陶瓷的定義：凡采用天然或人工原料，采用傳統陶瓷加工工藝生產的無機非金屬材料；按照大的分類，無機非

3、金屬材料都是陶瓷。屬材料都是陶瓷。?傳統陶瓷的主要原料是粘土、長石、石英。普通陶瓷是典型的硅酸鹽材料。近期相繼出現的新型陶瓷材料與產品，組傳統陶瓷的主要原料是粘土、長石、石英。普通陶瓷是典型的硅酸鹽材料。近期相繼出現的新型陶瓷材料與產品，組成已經脫離了硅酸鹽的范疇，采用化工原料配制，采用一些新技術、新工藝對坯料進行加工，如：石英、成已經脫離了硅酸鹽的范疇，采用化工原料配制，采用一些新技術、新工藝對坯料進行加工，如：石英、Al2O3、Si

4、C、Si3N4、TiO2、TiC、TiN、AlN、BN、BC等。等。?4、現代陶瓷坯體的種類（按照顯氣孔率來分）：、現代陶瓷坯體的種類（按照顯氣孔率來分）：?精陶（按照用途分）：日用精陶、建筑精陶、藝術精陶。精陶（按照用途分）：日用精陶、建筑精陶、藝術精陶。?瓷器（按照用途分）：日用瓷、藝術瓷、建筑瓷坯體是陶瓷產品的主體。瓷器（按照用途分）：日用瓷、藝術瓷、建筑瓷坯體是陶瓷產品的主體。?在傳統的陶瓷產品外，按照用途還有高技術陶瓷：主要是

5、單一氧化物組成的陶瓷，石英瓷、在傳統的陶瓷產品外，按照用途還有高技術陶瓷：主要是單一氧化物組成的陶瓷，石英瓷、Al2O3、SiC、Si3N4、TiO2、TiC、TiN、AlN、BN、BC等，很多都是在生產實踐中發(fā)現和總結出來的。等，很多都是在生產實踐中發(fā)現和總結出來的。?二、陶瓷的原料二、陶瓷的原料?傳統陶瓷所使用的原料主要有：粘土、長石、石英三大類，按照其性質和在坯體中的作用加入量不同。粘土是主要的傳統陶瓷所使用的原料主要有：粘土、長

6、石、石英三大類，按照其性質和在坯體中的作用加入量不同。粘土是主要的結合劑，把長石和石英等瘠性物料結合起來；長石是主要的熔劑成分，可降低陶瓷的燒結溫度；石英具有高熔點、在結合劑，把長石和石英等瘠性物料結合起來；長石是主要的熔劑成分，可降低陶瓷的燒結溫度；石英具有高熔點、在燒結時起到骨架的作用，燒結過程中產生膨脹減少干燥和燒結收縮，可增強坯體和釉的耐磨性、強度和化學穩(wěn)定性。燒結時起到骨架的作用，燒結過程中產生膨脹減少干燥和燒結收縮，可增強坯

7、體和釉的耐磨性、強度和化學穩(wěn)定性。?粘土主要引入粘土主要引入Al2O3和SiO2等主要成分；長石主要引入熔劑等促進燒結的成分，石英主要是補充坯體中等主要成分；長石主要引入熔劑等促進燒結的成分，石英主要是補充坯體中SiO2不足。不足。?（一）、粘土（一）、粘土?1、粘土的主要作用、粘土的主要作用?提供陶瓷制品的化學組成中必須的提供陶瓷制品的化學組成中必須的SiO2、Al2O3等元素，提供陶瓷生產中必須的塑性、粘結和懸浮等工藝性能，使坯等元

8、素，提供陶瓷生產中必須的塑性、粘結和懸浮等工藝性能，使坯體獲得較大的密度、具有良好的耐火性能，良好的使用性能（具有良好的機械性能和熱穩(wěn)定性）。體獲得較大的密度、具有良好的耐火性能，良好的使用性能（具有良好的機械性能和熱穩(wěn)定性）。?2、粘土的分類和成因、粘土的分類和成因?（1）、分類：原生粘土和次生粘土）、分類：原生粘土和次生粘土?粘土有很多種分類方法。按粘土的成因可分為原生粘土（也叫一次粘土）、次生粘土（也叫二次粘土）；按可塑性分粘土有

9、很多種分類方法。按粘土的成因可分為原生粘土（也叫一次粘土）、次生粘土（也叫二次粘土）；按可塑性分為高可塑性和低可塑性粘土；按耐火度分為耐火粘土、難熔粘土和易熔粘土；按粘土礦物組成分為高嶺石、伊利石、為高可塑性和低可塑性粘土；按耐火度分為耐火粘土、難熔粘土和易熔粘土；按粘土礦物組成分為高嶺石、伊利石、蒙脫石。蒙脫石。?原生粘土又叫一次粘土或殘留粘土，是巖石風化后在原地形成的。在粘土礦物中，高嶺土、煤矸石、焦寶石等都是一原生粘土又叫一次粘土

10、或殘留粘土，是巖石風化后在原地形成的。在粘土礦物中，高嶺土、煤矸石、焦寶石等都是一次粘土；原生粘土含有較多的石英，低熔物組織含量少，可塑性差，煅燒后呈白色，具有較高的耐火性能，屬于耐火次粘土；原生粘土含有較多的石英，低熔物組織含量少，可塑性差，煅燒后呈白色，具有較高的耐火性能，屬于耐火粘土，是粘土質耐火材料的主要原料。多應用于粘土耐火磚、造紙、油墨、涂料、橡膠、塑料等制品中。粘土，是粘土質耐火材料的主要原料。多應用于粘土耐火磚、造紙、油

11、墨、涂料、橡膠、塑料等制品中。?次生粘土又叫二次粘土或沉積粘土，也叫結合粘土，是風化后的粘土借助雨水或風力產生遷移，在低洼處沉積形成的。次生粘土又叫二次粘土或沉積粘土，也叫結合粘土，是風化后的粘土借助雨水或風力產生遷移，在低洼處沉積形成的。我們所處地方的粘土都是次生粘土，蘇州土、廣東黑泥、潮州泥等也是二次粘土。我們所處地方的粘土都是次生粘土，蘇州土、廣東黑泥、潮州泥等也是二次粘土。?（2）、成因：巖石的風化。粘土是各種富含硅酸鹽礦物的巖

12、石（如長石等）經過風化、水解或熱液蝕變等作用）、成因：巖石的風化。粘土是各種富含硅酸鹽礦物的巖石（如長石等）經過風化、水解或熱液蝕變等作用后形成的。后形成的。?深成的巖漿巖在原地風化后，殘留原地形成優(yōu)質高嶺土；火山巖風化為膨潤土；風化型礦床在地下水的作用下形成潛深成的巖漿巖在原地風化后，殘留原地形成優(yōu)質高嶺土；火山巖風化為膨潤土；風化型礦床在地下水的作用下形成潛蝕、淋積形成礦床。這都是一次粘土。蝕、淋積形成礦床。這都是一次粘土。?沉積粘

13、土都是二次粘土。沉積粘土都是二次粘土。?3、粘土的礦物組成、礦物結構、化學組成等、粘土的礦物組成、礦物結構、化學組成等?粘土的礦物粘土的礦物?（1）、高嶺石類礦物：原產江西省高嶺村，外觀呈堅硬的塊狀，其理論化學組成為）、高嶺石類礦物：原產江西省高嶺村，外觀呈堅硬的塊狀，其理論化學組成為Al2O32SiO22H2O，是由，是由Al(OOH)八面體與八面體與SiO四面體按四面體按1:1形成的層狀硅酸鹽結構（見下圖），層間形成的層狀硅酸鹽結構

14、（見下圖），層間OH和O2以氫鍵結合，結合力較弱、層狀以氫鍵結合，結合力較弱、層狀解理，層內離子極少發(fā)生置換，只有在邊緣破裂處才會出現離子吸附。高嶺石礦物還有一種礦物多水高嶺，產于敘永解理，層內離子極少發(fā)生置換，只有在邊緣破裂處才會出現離子吸附。高嶺石礦物還有一種礦物多水高嶺，產于敘永又叫敘永石，存在較多的層間水，易吸附各種離子和有機物，可塑性好。又叫敘永石，存在較多的層間水，易吸附各種離子和有機物，可塑性好。（2）、蒙脫石類礦物：又稱

15、為微晶高嶺或膠嶺石，也叫膨潤土，其理論化學組成為）、蒙脫石類礦物：又稱為微晶高嶺或膠嶺石，也叫膨潤土，其理論化學組成為Al2O34SiO2nH2O，是由，是由Al(OOH)八面體與八面體與SiO四面體按四面體按2:1形成的層狀硅酸鹽結構，層間結合力很弱，水和一些極性分子易進入層間，層間水的數量可變形成的層狀硅酸鹽結構，層間結合力很弱，水和一些極性分子易進入層間，層間水的數量可變且隨著外界濕度和溫度變化，產生吸濕膨脹，可塑性極好，所以蒙脫

16、石成分復雜、礦物種類多、雜質含量大，結晶程度且隨著外界濕度和溫度變化，產生吸濕膨脹，可塑性極好，所以蒙脫石成分復雜、礦物種類多、雜質含量大，結晶程度差。蒙脫石可塑性好，但燒結收縮和干燥燒結大，在陶瓷坯體中加入量受到限制。蒙脫石常用于陶瓷工業(yè)、醫(yī)藥、油墨差。蒙脫石可塑性好，但燒結收縮和干燥燒結大，在陶瓷坯體中加入量受到限制。蒙脫石常用于陶瓷工業(yè)、醫(yī)藥、油墨等。蒙脫石結構見下圖。等。蒙脫石結構見下圖。?葉臘石和蒙脫石具有相同的結構，但層間以

17、范德華力結合，層間離子不易被置換，也不易吸收水分和其它離子，離子葉臘石和蒙脫石具有相同的結構，但層間以范德華力結合，層間離子不易被置換，也不易吸收水分和其它離子，離子交換性小、不吸濕膨脹。葉臘石雖然離子交換性差、塑性差，但干燥收縮和燒結收縮小、含水量小，適宜于低溫快燒交換性小、不吸濕膨脹。葉臘石雖然離子交換性差、塑性差，但干燥收縮和燒結收縮小、含水量小，適宜于低溫快燒工藝的陶瓷坯體。工藝的陶瓷坯體。作為熔劑的長石，一般希望長石具有較低的

18、熔化溫度、較寬的長石在陶瓷坯料中是作為熔劑使用的，在釉料中也是形作為熔劑的長石，一般希望長石具有較低的熔化溫度、較寬的長石在陶瓷坯料中是作為熔劑使用的，在釉料中也是形成玻璃相的主要熔融范圍、較高的熔融液相粘度和良好的熔解其它物質的能力。因此，長石的熔融特性對于陶瓷生產成玻璃相的主要熔融范圍、較高的熔融液相粘度和良好的熔解其它物質的能力。因此，長石的熔融特性對于陶瓷生產來說具有很重要的意義。來說具有很重要的意義。??鉀長石的熔融溫度不是太

19、高，且其熔融溫度范圍寬：鉀長石從鉀長石的熔融溫度不是太高，且其熔融溫度范圍寬：鉀長石從1130℃開始軟化熔融，在開始軟化熔融，在1220℃時分解，生成白榴子石與時分解，生成白榴子石與SiO2共熔體，是玻璃態(tài)粘稠物，溫度再升高，逐漸全部變成液相，粘度大，氣泡難以排出，熔融物呈稍帶透明的乳白色。共熔體，是玻璃態(tài)粘稠物，溫度再升高，逐漸全部變成液相，粘度大，氣泡難以排出，熔融物呈稍帶透明的乳白色。鉀長石這種熔融后形成粘度較大的熔體，并且隨著溫

20、度升高熔體的粘度逐漸降低的特性，在陶瓷生產中有利于燒成控制和防鉀長石這種熔融后形成粘度較大的熔體，并且隨著溫度升高熔體的粘度逐漸降低的特性，在陶瓷生產中有利于燒成控制和防止變形。所以在陶瓷坯料中常選用正長石或微斜長石。止變形。所以在陶瓷坯料中常選用正長石或微斜長石。?鈉長石的開始熔融溫度比鉀長石低，其熔化時沒有新的晶相產生、液相的組成和未熔長石相似，液相粘度較低，鈉長石的開始熔融溫度比鉀長石低，其熔化時沒有新的晶相產生、液相的組成和未熔

21、長石相似，液相粘度較低，熔融范圍較窄，且其粘度隨溫度的升高而降低的速度較快，所以一般認為在坯料中使用鈉長石容易引起產品變熔融范圍較窄，且其粘度隨溫度的升高而降低的速度較快，所以一般認為在坯料中使用鈉長石容易引起產品變形。但鈉長石在高溫時對石英、粘土、莫來石的熔解最快，熔解度也最大，配合釉料非常合適。也有人認為鈉形。但鈉長石在高溫時對石英、粘土、莫來石的熔解最快，熔解度也最大，配合釉料非常合適。也有人認為鈉長石的熔融溫度低、粘度小，助熔作

22、用更為良好，有利于提高瓷坯的瓷化程度和半透明性，關鍵在于控制好燒長石的熔融溫度低、粘度小，助熔作用更為良好，有利于提高瓷坯的瓷化程度和半透明性，關鍵在于控制好燒成制度，根據且體要求制訂出適宜的升溫曲線。成制度，根據且體要求制訂出適宜的升溫曲線。?鈣長石的熔化溫度較高，高溫下的熔體不透明，粘度也小，冷卻時容易析晶，化學穩(wěn)定性也差。斜長石的化學組成波動范圍鈣長石的熔化溫度較高，高溫下的熔體不透明，粘度也小，冷卻時容易析晶，化學穩(wěn)定性也差。斜

23、長石的化學組成波動范圍較大，無固定熔點，熔融范圍窄，熔液粘度較小，配成瓷件的半透明性強，強度較大。較大，無固定熔點，熔融范圍窄，熔液粘度較小，配成瓷件的半透明性強，強度較大。?長石在陶瓷生產中的作用：長石在陶瓷生產中的作用：①長石在高溫下熔融，形成粘稠的玻璃熔體，是坯料中堿金屬氧化物長石在高溫下熔融，形成粘稠的玻璃熔體，是坯料中堿金屬氧化物(K2O、Na2O)的主要來源，的主要來源，能降低陶瓷坯體組分的熔化溫度，有利于成瓷和降低燒成溫度

24、。能降低陶瓷坯體組分的熔化溫度，有利于成瓷和降低燒成溫度。②熔融后的長石熔體能熔解部分高嶺土分解產物和石英顆粒。熔融后的長石熔體能熔解部分高嶺土分解產物和石英顆粒。液相中液相中Al2O3和SiO2互相作用，促進莫來石晶體的形成和長大，賦予坯體的力學強度和化學穩(wěn)定性?；ハ嘧饔茫龠M莫來石晶體的形成和長大，賦予坯體的力學強度和化學穩(wěn)定性。?一般上，在新配方時，應該對長石的熔融溫度、熔融溫度范圍及熔體的粘度作熔燒實驗。陶瓷生產中適用的長石要求

25、共熔融一般上，在新配方時，應該對長石的熔融溫度、熔融溫度范圍及熔體的粘度作熔燒實驗。陶瓷生產中適用的長石要求共熔融溫度低于溫度低于1230℃，熔融范圍應不小于，熔融范圍應不小于30~50℃。但現在很少有人再去開發(fā)一種新的配方，大都是使用現成的配方，無技術含。但現在很少有人再去開發(fā)一種新的配方，大都是使用現成的配方，無技術含量、無特色。這也是很多企業(yè)都進行所謂技術保密的原因。量、無特色。這也是很多企業(yè)都進行所謂技術保密的原因。?（四）陶瓷

26、生產過程中使用的其它原料：（四）陶瓷生產過程中使用的其它原料：?①偉晶花崗巖，其主要礦物組成是石英、正長石和斜長石，還有少量的白云母，是巖漿中酸性熔巖冷卻的產物；但其偉晶花崗巖，其主要礦物組成是石英、正長石和斜長石，還有少量的白云母，是巖漿中酸性熔巖冷卻的產物；但其中石英含量波動大，適用于陶瓷生產的偉晶花崗巖中石英含量一般不大于中石英含量波動大，適用于陶瓷生產的偉晶花崗巖中石英含量一般不大于25~30%。?②霞石正長巖，其礦物組成是長石

27、類（正長石、微斜長石和鈉長石）和霞石的固溶體，含有少量的輝石和透閃石，外霞石正長巖，其礦物組成是長石類（正長石、微斜長石和鈉長石）和霞石的固溶體，含有少量的輝石和透閃石，外觀淺灰綠色或淺紅褐色，有脂肪光澤。霞石中不含游離石英，且高溫下能熔解石英，熔融后的粘度較高。用霞石正長觀淺灰綠色或淺紅褐色，有脂肪光澤。霞石中不含游離石英，且高溫下能熔解石英，熔融后的粘度較高。用霞石正長巖代替長石使用可使坯體燒成時不易沉塌，制得的產品不易變形、熱穩(wěn)定

28、性好、力學強度高。但含鐵量往往較多，需巖代替長石使用可使坯體燒成時不易沉塌，制得的產品不易變形、熱穩(wěn)定性好、力學強度高。但含鐵量往往較多，需要精選。要精選。?③在陶瓷生產中還有很多原料可以使用，酸性熔巖、珍珠巖、鋰云母、滑石、蛇紋石、橄欖石、透輝石、透閃石、石在陶瓷生產中還有很多原料可以使用，酸性熔巖、珍珠巖、鋰云母、滑石、蛇紋石、橄欖石、透輝石、透閃石、石灰石或白云石、菱鎂礦、骨灰、磷灰石、高鋁礬土、三石原料（硅線石、紅柱石、藍晶石）

29、、鋯英砂（石）和工業(yè)廢灰石或白云石、菱鎂礦、骨灰、磷灰石、高鋁礬土、三石原料（硅線石、紅柱石、藍晶石）、鋯英砂（石）和工業(yè)廢渣等。在此不一一詳述。渣等。在此不一一詳述。?三、陶瓷坯體的組成三、陶瓷坯體的組成?陶瓷的種類繁多它們的組成各不相同。普通陶瓷是指以粘土等天然礦物原料配制的燒結體，是典型的硅酸鹽材料之陶瓷的種類繁多它們的組成各不相同。普通陶瓷是指以粘土等天然礦物原料配制的燒結體，是典型的硅酸鹽材料之一。根據其使用的要求，各類普通陶

30、瓷坯體的組成又各有其特點。近期相繼出現的許多新型陶瓷材料與產品，其組成一。根據其使用的要求，各類普通陶瓷坯體的組成又各有其特點。近期相繼出現的許多新型陶瓷材料與產品，其組成已經離開了硅酸鹽的范疇，大都采用化工原料配制，采用一些新技術、新工藝對坯料進行加工。這類特種陶瓷產品分已經離開了硅酸鹽的范疇，大都采用化工原料配制，采用一些新技術、新工藝對坯料進行加工。這類特種陶瓷產品分別利用材料某方面的物理與化學特性，因而其組成類型更多，差異更大。

31、限于時間關系，這部分內容暫時不在本課程別利用材料某方面的物理與化學特性，因而其組成類型更多，差異更大。限于時間關系，這部分內容暫時不在本課程講授。講授。?（一）陶瓷坯體的分類：（一）陶瓷坯體的分類：?陶瓷坯體按照不同的分類方法可分很多，不同名稱的陶瓷可能是一種材料。陶瓷坯體按照不同的分類方法可分很多，不同名稱的陶瓷可能是一種材料。?按照顯氣孔率分：可分為陶器、炻器和瓷器，耐火材料就是陶器；按照顯氣孔率分：可分為陶器、炻器和瓷器，耐火材料

32、就是陶器；?按照用途分：日用陶瓷、建筑陶瓷、藝術與裝飾陶瓷、電瓷等；按照用途分：日用陶瓷、建筑陶瓷、藝術與裝飾陶瓷、電瓷等；?按照熔劑種類分：長石質陶瓷、石灰質陶瓷、滑石質陶瓷、骨灰質陶瓷等；按照熔劑種類分：長石質陶瓷、石灰質陶瓷、滑石質陶瓷、骨灰質陶瓷等；?按照主要原料分：葉臘石質陶瓷、硅灰石質陶瓷、絹云母質陶瓷等。按照主要原料分：葉臘石質陶瓷、硅灰石質陶瓷、絹云母質陶瓷等。?陶瓷的分類方法繁多，在此不一一列舉。陶瓷的分類方法繁多，在

33、此不一一列舉。?（二）、精陶坯體的組成（二）、精陶坯體的組成?我們說的精陶屬于陶器，吸水率較大，通常我們把吸水率大于我們說的精陶屬于陶器，吸水率較大，通常我們把吸水率大于5%的陶瓷都稱為陶器；把吸水率的陶瓷都稱為陶器；把吸水率0.5%~5%之間的之間的陶瓷稱為炻器；把吸水率小于陶瓷稱為炻器；把吸水率小于0.5%的陶瓷稱為瓷器。一般上，建筑使用的磚瓦、耐火材料制品、缸、甕、唐三的陶瓷稱為瓷器。一般上，建筑使用的磚瓦、耐火材料制品、缸、甕、

34、唐三彩、釉面磚都屬于陶器，釉面磚屬于精陶。彩、釉面磚都屬于陶器，釉面磚屬于精陶。?我國的日用精陶大多屬于長石質陶瓷，坯體坯料多以泥土我國的日用精陶大多屬于長石質陶瓷，坯體坯料多以泥土長石長石石英三組分配料，為了減少坯體的燒結開裂，還石英三組分配料，為了減少坯體的燒結開裂，還使用少量的粘土熟料。根據原料加入情況，長石質精陶的配料一般有高硅質和高鋁質兩種：在坯體中添加較多使用少量的粘土熟料。根據原料加入情況，長石質精陶的配料一般有高硅質和高