陶瓷工藝學(xué)1

1、陶瓷工藝學(xué),PROCESSING OF CERAMICS,電話：18392064509Emai: yanghaibo@sust.edu.cn,陜西科技大學(xué)材料學(xué)院,主講人：楊海波 教授,,,緒 論,主要內(nèi)容,陶瓷的概念 陶瓷的分類及應(yīng)用 本課程主要內(nèi)容 陶瓷的發(fā)展和進步,,,一 陶瓷的概念,“陶瓷”一詞還沒有十分嚴(yán)格的、為國際所公認(rèn)的定義。傳統(tǒng)陶瓷(conventional ceramics)：指以粘土為主要原料與其

2、他礦物原料經(jīng)粉碎，混練，成型，燒成等工藝過程制成的各種制品。如陶器，炻器，瓷器（硅酸鹽）?，F(xiàn)代陶瓷(fine ceramics)：指用生產(chǎn)陶瓷的方法制造的無機非金屬固體材料和制品的統(tǒng)稱。包括傳統(tǒng)的硅酸鹽陶瓷與現(xiàn)代的特種陶瓷。,二 陶瓷分類、應(yīng)用1 按概念和用途分類,,,二者的區(qū)別：,１、用料不同：特陶很少使用粘土，大多特陶不用粘土。而是使用 經(jīng)過加工的不同純度的化工原料或合成礦物原料。,２、新工藝(工藝突破傳統(tǒng)方法）

3、。,3、不同的化學(xué)組成、顯微結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。,共性：均屬無機非金屬材料。,,,2 按陶瓷的基本物理性能分類 表1-1 陶器、炻器和瓷器的基本特征和性質(zhì),,,說明：分類依據(jù)為吸水率。,吸水率，反映陶瓷瓷胎氣孔率的大小。 （陶瓷胎體吸水后—陶瓷胎體干重）100%吸水率= —————————————————— 陶瓷胎體

4、干重,舉例：“陶瓷磚”按吸水率可分為五大類：,GB／T4100.1-1999 干壓陶瓷磚—第1部分 瓷質(zhì)磚 E ≤ 0.5 % GB／T4100.2-1999 干壓陶瓷磚—第2部分 炻瓷磚 0.5% 10 %,三 普通陶瓷（不帶釉）的巖相成分,１、晶相(crystalline phase)：　　(以長石質(zhì)瓷為例）莫來石，石英，方石英，少量　　原料殘骸，熟料粒。,２、玻璃相(glass

5、 phase)：　?。玻怠罚埃ィㄉ贁?shù)大于７０％）玻璃相少，　　只夠粘接晶粒，胎體氣孔多。［陶器］,玻璃相增多，除粘接晶粒外，還填充部分晶粒間隙胎體氣孔減少。［不致密炻器］,玻璃相很多，胎體幾乎無氣孔。［致密炻器，瓷器］,３、氣孔(gas phase)　　閉氣孔：與大氣不通，不吸水?！　￠_氣孔：與大氣相通，吸水。氣孔率越大，吸大。,總結(jié)：是由晶相，玻璃相，氣相構(gòu)成的不均勻多相系統(tǒng)。,四 本課程主要內(nèi)容、目標(biāo),,,以材料性質(zhì)─結(jié)

6、構(gòu)─工藝之間的關(guān)系為綱，闡明材料的組成，結(jié)構(gòu)與性能的內(nèi)在聯(lián)系；討論工藝方法對產(chǎn)品性能的影響；將技術(shù)基礎(chǔ)的有關(guān)原理與生產(chǎn)工藝，性能控制融合在一起。,四個時期無釉陶器時期 原始瓷器時期透明釉時期 半透明胎時期三個大的飛躍釉陶的出現(xiàn)為第一大飛躍（商代）不透明釉到透明釉為第二大飛躍（北宋） （汝、定、官、越、鈞）不透明胎到半透明為第三大飛躍（景德鎮(zhèn)） 陶為世人所共有；瓷為中國所創(chuàng)造,五 陶瓷的發(fā)展歷史,無釉陶器

7、時期 （新石器時期 -- 殷商 ）,1. 我國最早的陶器：公元前8000年，江西萬年仙人洞出土的泥質(zhì)陶，夾砂陶，夾炭陶。燒成溫度800 -1000 ℃。 2. 新石器時代晚期：彩陶，黑陶 彩陶代表“仰韶文化”，也稱“彩陶文化”。 黑陶代表 “龍山文化”，也稱“黑陶文化”。燒成溫度為1000 ℃ 。,3. 殷商時代 開始出現(xiàn)白陶，燒成溫度1180 ℃。殷商晚期的白陶中有極少量的釉陶出現(xiàn)。

8、 釉陶的出現(xiàn)，是陶瓷發(fā)展史上的“第一次飛躍”。是制陶技術(shù)上的重大成就，為從陶到瓷創(chuàng)造了必要條件。陶瓷的發(fā)展進入第二時期。,原始瓷時期 （ 殷商 ----東漢 ）,原始瓷時期除生產(chǎn)無釉陶外，還有大量的釉陶出現(xiàn)，并形成了南北兩大派系。北方釉陶：高嶺土坯配含鐵的高鈣石灰釉光澤差。南方釉陶：高嶺土坯（著色坯）配含鐵的高鈣石灰釉 釉層特點：釉層薄，為灰青色，不透明，

9、 光澤差。燒成溫度達(dá)到1100 ℃,透明釉時期（東漢—宋金）,不透明釉到透明釉是陶瓷發(fā)展史上的第二大飛躍。,瓷器出現(xiàn)的條件（透明釉出現(xiàn)的條件）,（1）饅頭窯的溫度可達(dá)1300°C ，是瓷器出現(xiàn)的一個條件。（2）開始使用經(jīng)淘洗的瓷石。瓷石的成分為伊利石，石英，長石的混合物，瓷石使用是可直接成瓷為第二個條件。,各窯代表產(chǎn)品的特點,官窯：北宋在河南開封，南宋在浙江臨安（杭州） 主要為青釉瓷。

10、越窯：在浙江余姚，秘色瓷（青瓷）。定窯：北定，河北曲陽，定州。南定，江西景德鎮(zhèn) 白釉瓷鈞窯：河南禹縣。鈞紅（銅紅）釉，窯變花釉，其 特點，顏色不一，變化多，有千鈞萬變之說。汝窯：河南臨汝。青釉。屬乳濁釉，無裂紋。色澤 瑩潤如脂。,半透明胎配透明釉（宋—清）　?。?、景德鎮(zhèn)附近的湖田窯，湘湖窯。在北宋時，用瓷石＋高嶺土＋石英構(gòu)成胎體，形成半透明胎?！　〔煌?/p>

11、明胎到半透明胎是陶瓷發(fā)展史上的第三大飛躍?！　。?、元代出現(xiàn)：釉上彩（單，雙），釉下青花，釉下釉里紅，銅紅?！　。场⒚鞔?，景德鎮(zhèn)成為制瓷中心?！　。?、清代釉上粉彩，釉下五彩。,六 陶瓷的發(fā)展和進步,新技術(shù)與新工藝的采用：原料制備：最初采用天然原料，不加任何處理?，F(xiàn)在為適應(yīng)特殊材料的特殊要求，對原料進行精選，分等級處理，在純度、粒度、性質(zhì)等各方面加以控制。粉料制備：傳統(tǒng)采用半機械，機械球磨，碓打粉磨等粉碎方法。現(xiàn)在為制備超細(xì)粉

12、末（10-7～10-9m） ，采用化學(xué)氣（液）相沉淀、溶膠－凝膠法、氣流粉碎、超聲波粉碎等方法來制備粉體。成型方法：等靜壓成型法已不僅用于特種陶瓷，也陸續(xù)在電瓷，日用瓷的生產(chǎn)中使用，注射成型法開始由塑料工業(yè)移植到陶瓷工業(yè)中來。,對陶瓷材料的性能與本質(zhì)的深入了解： 一些研究材料成分和結(jié)構(gòu)的技術(shù)與儀器的出現(xiàn)，促進了人們對陶瓷的認(rèn)識進入更高的層次。例如可用X-射線熒光分析、電子探針、光電子能譜儀、俄歇能譜儀測得陶瓷中微量成分的種類、濃度

13、、價態(tài)及其分布特征。采用X-射線衍射、中子衍射儀測定晶體結(jié)構(gòu)和點陣常數(shù)、固體中的缺陷，用光學(xué)顯微鏡、電子顯微鏡來研究陶瓷燒結(jié)體的顯微結(jié)構(gòu)。,施釉：由傳統(tǒng)的釉漿浸釉、噴釉、澆釉發(fā)展到用釉粉壓制施釉、靜電施釉等的方法。燒結(jié)：煅燒方法除傳統(tǒng)的常壓燒結(jié)外，氣氛燒結(jié)、壓力燒結(jié)（如熱壓、熱等靜壓）已廣泛應(yīng)用于陶瓷生產(chǎn)之中。,新品種的開發(fā)：由于科學(xué)技術(shù)的推動和需要，也使得能充分利用陶瓷的物理與化學(xué)特性開發(fā)出許多在高科技領(lǐng)域中應(yīng)用的功能材料與結(jié)構(gòu)材

14、料。例如工業(yè)檢測與系統(tǒng)控制用的陶瓷傳感器，燃?xì)廨啓C用的耐高溫、高強度、高韌性的陶瓷部件，用作人造骨骼或器官的生物陶瓷等。由于這些進步，人們掌握了更多陶瓷材料性能、結(jié)構(gòu)與工藝之間內(nèi)在聯(lián)系的信息。為今后發(fā)展到根據(jù)一定性能要求，進行結(jié)構(gòu)與工藝設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。,作業(yè)：,2、傳統(tǒng)陶瓷和特陶的相同和不同之處？,1、陶瓷的概念？,3、陶瓷的分類依據(jù)？陶瓷的分類？,4、陶瓷發(fā)展史的四個階段和三大飛躍？,5、宋代五大名窯及其代表產(chǎn)品？,6、普通陶瓷（長

15、石質(zhì)瓷）的巖相結(jié)構(gòu)？,,,主要內(nèi)容,第一章 原 料,第一節(jié) 原料的分類及要求第二節(jié) 硅質(zhì)原料第三節(jié) 熔劑性原料第四節(jié) 粘土原料 第五節(jié) 輔助原料第六節(jié) 原料處理,1.1.1 原料的分類方法,根據(jù)工藝特性分：可塑性原料，非可塑性原料（瘠性）， 熔劑性原料。 根據(jù)用途分：坯用原料，釉用原料，色料和彩料。 根據(jù)礦物組成分：粘土原料，硅質(zhì)原料，長石原料，鈣質(zhì)

16、 原料，鎂質(zhì)原料。 根據(jù)原料的獲得方式分：礦物原料，化工原料。,,,第一節(jié) 原料的分類及要求,,傳統(tǒng)陶瓷制品所用原料多為天然礦物原料；陶瓷制品的 性質(zhì)不僅與工藝過程有關(guān)，而且與原料的種類有關(guān)。 陶瓷制品的性能由瓷胎結(jié)構(gòu)決定，瓷胎結(jié)構(gòu)則由原料的種類和工藝決定。 原料的合理選擇十分重要。,1.1.2 原料是基礎(chǔ),,質(zhì)量達(dá)標(biāo)（不是越純越好） 儲量要大（保證長期

17、供應(yīng)） 價格合理（不能太貪便宜） 性能穩(wěn)定（穩(wěn)定壓倒一切） 運輸方便（避免等米下鍋）,1.1.3 對原料的基本要求：,第二節(jié)   硅質(zhì)原料,SiO2礦物種類 SiO2多晶轉(zhuǎn)變的特性 SiO2在陶瓷生產(chǎn)中的作用 習(xí)題,1.2.1 石英 —— 二氧化硅 SiO2 俗稱瑪瑙、水晶；我們專業(yè)接觸最多的——硅酸鹽專業(yè)；在地殼中的豐度為60%；是最常見的礦物：泥、沙石等多數(shù)是硅酸鹽礦物。,第二

18、節(jié)   硅質(zhì)原料,1.2.1 石英 —— 二氧化硅 SiO2 由于地質(zhì)產(chǎn)狀不同，石英呈現(xiàn)為多種狀態(tài)，其中最純的石英稱為水晶。因水晶產(chǎn)量很少，除了制造石英玻璃外，一般無機非金屬材料制品無法采用。 在陶瓷、玻璃、耐火材料生產(chǎn)中采用得較多的石英類原料主要有脈石英、砂巖、石英巖、石英砂、硅藻土、隧石等。,第二節(jié)   硅質(zhì)原料,1.2.1 石英——氧化硅 SiO2 含SiO2的礦物

19、種類：,脈石英 石英砂 砂巖 石英巖 燧石 硅藻土,第二節(jié)   硅質(zhì)原料,1.2.1 石英——氧化硅 SiO2 全國各地硅質(zhì)原料舉例：,SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O 燒失山東泰安 99.48 0.36 0.10 /

20、 / / 痕跡 0.03湖南長沙 99.50 0.10 0.30 / / / / /廣東潮安 99.53 0.19 痕跡 / 0.04 / /

21、 /內(nèi)蒙包頭 99.79 痕跡 0.06 0.18 / / / 0.34山西聞喜 98.05 / / / 0.10 / / /,,,,第二節(jié) 

22、;  硅質(zhì)原料,1.2.1 石英——SiO2——脈石英,致密結(jié)晶態(tài)，火成巖。 外觀特點：純白，半透明呈油脂光澤，斷口呈貝殼狀。 SiO2>99%，是生產(chǎn)日用細(xì)瓷、釉料的良好原料。 比重2.65左右，熔點1700℃以上。,第二節(jié)   硅質(zhì)原料,1.2.1 石英——SiO2——砂巖,碎屑沉積巖，石英顆粒由膠結(jié)物結(jié)合，根據(jù)膠結(jié)物不同分為：石灰質(zhì)砂巖，粘土質(zhì)砂巖，石膏質(zhì)砂巖，云母

23、質(zhì)砂巖，硅質(zhì)砂巖。 陶瓷中僅用：硅質(zhì)砂巖。 SiO2 含量 90～ 95%。,第二節(jié)   硅質(zhì)原料,1.2.1 石英——SiO2——石英巖,硅質(zhì)砂巖經(jīng)變質(zhì)作用，石英顆粒再結(jié)晶形成的巖石。 外觀特點：灰白色，光澤鮮明，斷面致密，強度大， 硬度高。 SiO2 ＞ 97％。 加熱晶型轉(zhuǎn)變困難。 用于制作一般陶瓷，質(zhì)量好的可做細(xì)瓷。,第二節(jié)  &#

24、160;硅質(zhì)原料,1.2.1 石英——SiO2——燧石,隱晶質(zhì)SiO2 ，SiO2 液經(jīng)化學(xué)沉積在巖石夾層中， 硬度高。 陶瓷工業(yè)常做研磨材料： 砌筑球磨機內(nèi)襯，研磨體球石用。 SiO2>98%。,第二節(jié)   硅質(zhì)原料,1.2.1 石英——SiO2——石英砂,花崗巖、偉晶巖風(fēng)化的產(chǎn)物，可簡化工藝。雜質(zhì)多，成分變化波動較大。河床砂用于墻地磚，大缸大生產(chǎn)，可減小其變形。平潭海

25、砂：大量用于玻璃工業(yè)生產(chǎn)。東山海砂：是我國水泥行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)砂。,第二節(jié)   硅質(zhì)原料,1.2.1 石英——SiO2——硅藻土,溶于水的部分二氧化硅,被微細(xì)的硅藻類水生物吸取,沉淀演變而成為含水的非晶質(zhì)二氧化硅。 具有多孔隙。 可做絕熱材料，多孔陶瓷等。,第二節(jié)   硅質(zhì)原料,1.2.2 石英——SiO2 —物理性質(zhì),外觀：視其種類不同而異，大多呈乳白色，有的呈灰白色，半透明

26、狀態(tài)，斷面具有玻璃光澤或脂肪光澤。 硬度：莫氏硬度為7。 密度：晶型不同密度不同，變動范圍2.22—2.65。 化學(xué)穩(wěn)定性：具有強耐酸侵蝕力（除HF外）；與堿作用，生成可溶性硅酸鹽；與堿金屬氧化物作用生成硅酸鹽與玻璃態(tài)物質(zhì)。 熔融溫度范圍：1400?C—1770?C，由SiO2的形態(tài)和雜質(zhì)含量決定。,應(yīng)用,1.2.2 ——SiO2 ——多晶轉(zhuǎn)變 常壓下有七種結(jié)晶態(tài)和一種玻璃態(tài)，在一定條件下相互轉(zhuǎn)化：,?—石英　 ?

27、—鱗石英 ?—方石英 熔融態(tài)石英 　　 ?—鱗石英 石英玻璃?—石英 ?—鱗石英 ?—方石英,870℃,,,,,,,,,1713℃,1470℃,573℃,±0.82%,&

28、#177;0.2%,117℃,163℃,±4.7%,±0.2%,±16%,±2.8%,180~270℃,急冷,第二節(jié)   硅質(zhì)原料,1.2.2 ——SiO2多晶轉(zhuǎn)變的特點,高溫型的遲緩轉(zhuǎn)化（橫向轉(zhuǎn)化或一級轉(zhuǎn)化）　 由表面向內(nèi)部逐步進行，結(jié)構(gòu)變化。因為形成新的穩(wěn)定晶型，所以需較高的活化能；轉(zhuǎn)變速度慢；體積變化較大，所以需較高溫度及較長時間。 低溫型的迅速轉(zhuǎn)變（縱向

29、轉(zhuǎn)變或二級轉(zhuǎn)變） 由表及里瞬間同時轉(zhuǎn)化，體積變化小，結(jié)構(gòu)不特殊變化，位移型轉(zhuǎn)變（鍵之間的角度稍做變動為位移型轉(zhuǎn)變），易進行，且轉(zhuǎn)化可逆。,第二節(jié)   硅質(zhì)原料,1.2.2 ——SiO2多晶轉(zhuǎn)變特性,自然界中石英大部分以?—石英存在，很少以鱗石英或方石英的介穩(wěn)狀態(tài)存在。 石英多晶轉(zhuǎn)變的體積效應(yīng)： 一級轉(zhuǎn)變的體積變化大，但由于其轉(zhuǎn)化速度慢，體積效應(yīng)小，且在高溫下有液相存在，對坯體影響不大。

30、 二級轉(zhuǎn)變的體積變化小，但轉(zhuǎn)化速度快，瞬間完成，體積效應(yīng)大，無液相，對坯體影響大，必須嚴(yán)格控制。,第二節(jié)   硅質(zhì)原料,第二節(jié)   硅質(zhì)原料,1.2.2 ——SiO2多晶轉(zhuǎn)變特性,石英理論晶型轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)條件：慢升溫，維持晶型轉(zhuǎn)化在平衡態(tài)下進行。 陶瓷生產(chǎn)實際轉(zhuǎn)化情況：升溫快（快速燒成），無論是否有礦化劑，都經(jīng)過半安定方石英這一過渡狀態(tài)，參見實際轉(zhuǎn)化示意圖。,1.2.

31、2 ——SiO2晶型實際轉(zhuǎn)化示意圖,,,半安定方石英,無礦化劑,有礦化劑,干轉(zhuǎn)化,濕轉(zhuǎn)化,半安定方石英,,,?—方石英,?—鱗石英,1050 ℃開始，1200—1300 ℃強烈,1470℃,1200—1400 ℃,700—900 ℃開始，1200—1470 ℃明顯,第二節(jié)   硅質(zhì)原料,? 石 英 ?　石英,,第二節(jié)   硅質(zhì)原料,1.2.2 ——Si

32、O2晶型實際轉(zhuǎn)變情況,實際轉(zhuǎn)化時升溫快，常出現(xiàn)過渡狀態(tài)（半安定方石英）但無論是否有礦化劑，?—石英的轉(zhuǎn)化過程都經(jīng)過半安定方石英階段。 有礦化劑存在時，最終有鱗石英形成；無礦化劑時，最終形成方石英。 礦化劑：RO，R2O；礦化劑來源：熔劑性原料。 在普通陶瓷生產(chǎn)過程中，石英的轉(zhuǎn)化主要是二級轉(zhuǎn)化，而不是一級轉(zhuǎn)化。 實際生產(chǎn)中，由于燒成溫度的限制（一般在1300 ℃），最終石英以半安定方石英存在，即所說的方石英。,第二節(jié)

33、0;  硅質(zhì)原料,問題一：為什么普通陶瓷胎體中無鱗石英？,礦化劑：游離的鉀鈉離子礦化作用最強，其次為鈣鎂離子。但鉀鈉離子以 長石形式加入，鉀鈉離子與長石結(jié)合牢固，起不到礦化劑的作用，所以無鱗石英。當(dāng)長石和CaO同時加入做礦化劑， CaO取代長石中的鉀離子，則鉀離子游離出來，起到礦化劑的作用。 濃度：由于?—石英? ?—鱗石英為析晶過程，必須有一個飽和濃度，而半安定方石英溶解速度大，在陶瓷生產(chǎn)配方范圍內(nèi)難達(dá)飽和，

34、不可能形成鱗石英。 在陶瓷實際生產(chǎn)過程中，無鱗石英產(chǎn)生的條件，所以在瓷相的顯微結(jié)構(gòu)中無鱗石英。,第二節(jié)   硅質(zhì)原料,1.2.3 ——SiO2晶型轉(zhuǎn)化與生產(chǎn)應(yīng)用,石英預(yù)燒，利于粉碎：1000 ?C煅燒 ? 急冷 ? 變松 ，利用石英573 ?C晶型轉(zhuǎn)化時的體積變化效應(yīng)。 炻器、建材、彩釉磚，盡量減少石英用量，或使石英顆粒盡量細(xì)，以適應(yīng)快速燒成的特點。 陶瓷的燒成過程，必須注意升降溫速度的問題，之

35、所以要控制升降溫速度就是由于一些原材料在加熱或冷卻過程中伴隨著體積的膨脹或收縮。如果控溫不當(dāng)，這些膨脹或收縮在極短的時間完成，會造成坯體或制品開裂。,第二節(jié)   硅質(zhì)原料,1.2.3 ——SiO2在陶瓷生產(chǎn)中的作用,燒成前，石英為瘠性料，可調(diào)節(jié)泥料的可塑性，是生坯水分排出的通道，降低坯體的干燥收縮，增加生坯的滲水性，縮短干燥時間，防止坯體變形；利于施釉。 燒成時，石英的加熱膨脹可部分抵消坯體的收縮；高溫時

36、石英部分溶解于液相，增加熔體的粘度，未溶解的石英顆粒構(gòu)成坯體的骨架，防止坯體軟化變形。 可提高坯體的機械強度，透光度，白度。 釉料中,SiO2是玻璃質(zhì)的主要成分，提高釉料的機械強度，硬度，耐磨性，耐化學(xué)侵蝕性；提高釉料的熔融溫度與粘度。,第二節(jié)   硅質(zhì)原料,1.2.4 ——陶瓷工業(yè)對硅質(zhì)原料的質(zhì)量要求,控制 SiO2含量：細(xì)瓷，釉料，高壓電瓷＞98%； 墻地磚要求＞ 8

37、5%。 控制雜質(zhì)（Fe2O3與TiO2）含量： 高檔白瓷：白度大于75?，F(xiàn)e2O3 ? 0.3%； 高壓電瓷： Fe2O3+TiO2 ? 0.6%（ Fe2O3高溫分解， 有氣體產(chǎn)生，留下氣孔，高壓下易被擊穿。 其它炻器、衛(wèi)生瓷據(jù)白度而定。,第二節(jié)   硅質(zhì)原料,習(xí)題,常見的石英的類型？ 石英橫向和縱向晶型轉(zhuǎn)化的體積效應(yīng)？ 在長石質(zhì)瓷中石英實

38、際轉(zhuǎn)化的情況如何？ 在陶瓷生產(chǎn)過程中石英的晶型轉(zhuǎn)化對生產(chǎn)有哪些影響？ 石英的作用？,第三節(jié)   熔劑性原料,定義與分類 長石類熔劑 對長石質(zhì)量要求 長石的作用 其它熔劑性原料 習(xí)題,主要內(nèi)容,第三節(jié)   熔劑性原料,定義：小于1400?C燒成溫度范圍內(nèi)，某一原料本身產(chǎn)生熔體，或與其它原料共熔形成熔體，由于熔體的產(chǎn)生使產(chǎn)品在低溫下燒成,具有這一特性的原料叫熔劑性原料

39、。分類：自熔性熔劑：在燒成溫度下，原料本身自動產(chǎn)生熔體，形成液相。如：長石。共熔性熔劑：在燒成溫度下，不能形成液相，而與其它原料共熔形成熔體。如：骨灰（骨灰熔點：1700 ?C ，但骨灰+石英：1240 ?C ）,1.3.1 —— 定義與分類,第三節(jié)   熔劑性原料,種類：長石(feldspar)為架狀硅酸鹽結(jié)構(gòu)，據(jù)結(jié)構(gòu)特點分為：鉀長石：K2O?Al2O3?6SiO2鈉長石：Na2O?Al2O3?

40、6SiO2鈣長石：CaO?Al2O3?2SiO2鋇長石：BaO?Al2O3?2SiO2產(chǎn)狀：自然界中，純的長石較少，共生礦物有：石英，云母，霞石，角閃石。其中云母，角閃石為有害雜質(zhì)。含石英，霞石的可考慮做原料使用。產(chǎn)地：湖南平江，陜西洛南，福建將樂、建寧、仙游。,1.3.2——長石類熔劑,第三節(jié)   熔劑性原料,我國長石資源豐富，分布很廣，其化學(xué)組成和礦物組成也有很大差別，下表列出了我國幾種優(yōu)質(zhì)長石

41、的化學(xué)組成： 名 稱 SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O 燒失 海城長石 65.52 18.59 0.40 / 0.58 / 11.80 2.49 0.21 平江長石 63.41 19.18 0.17 / / 0.76 13.

42、97 2.36 0.46 忻縣長石 65.66 18.38 0.17 / / / 13.37 2.64 0.33 聞喜長石 64.62 19.98 0.17 0.26 0.62 0.32 8.72 4.51 0.35 理論鉀長石 64.7 18.4

43、 16.9理論鈉長石 68.6 19.6 11.8,1.3.2——長石類熔劑,,,,第三節(jié)   熔劑性原料,鉀長石 KAS6 ：1150±20℃分解為白榴子石，全部熔融，范圍

44、 寬，高溫粘度大。鈉長石NaAS6 ：1120 ℃開始熔融，粘度低，易變形；鈣長石CaAS2： 熔點高達(dá)1550 ℃，熔融范圍寬，熔體不透明， 機械強度大。鋇長石 BaAS2： 熔點高達(dá)1715 ℃，熔融范圍不寬，可人工合 成，電學(xué)性能好 ?；烊厶匦裕簬追N基本類型的長石，由于其結(jié)構(gòu)關(guān)系，彼此可混合

45、 形成共熔體。,1.3.2——長石類熔劑——種類,,,,,,鉀長石 小于10% 不互溶 小于10%,鈉長石 鈣長石,,高溫互溶低溫分離,,互溶,,,互溶,1.3.2——長石類熔劑——互溶特性,第

46、三節(jié)   熔劑性原料,第三節(jié)   熔劑性原料,鉀長石+鈉長石：鉀長石和鈉長石常以固熔體存在 鉀長石和 鈉長石高溫互溶，低溫分離；據(jù)含量不同，晶體折射不同；鉀鈉長石的固熔體，鈉長石含量少時形成晶斑；含量多時，形成條紋 。實際生產(chǎn)中，常用的為鉀鈉長石。所謂的鉀長石指以鉀長石為主的的鉀鈉長石。所謂的鈉長石指以鈉長石為主的鉀鈉長石。鉀鈉長石的命名方法：

47、 鈉長石含量 50% 透長石 900-950℃ 鈉長石含量 30% 正長石 650-900℃ 鈉長石含量 20% 微斜長石 650℃,1.3.2——長石類熔劑——互溶特性,第三節(jié)   熔劑性原料,鈉長石 + 鈣長石：鈉長石和鈣長石高溫下任意比互溶，低

48、溫下也不分離。鈉長石和鈣長石命名方法： 鈉長石 ? 90% 鈉長石 鈣長石 ? 90% 鈣長石 其余稱斜長石。,1.3.2——長石類熔劑——互溶特性,第三節(jié)   熔劑性原料,鉀長石 + 鈣長石：鉀長石和鈣長石的固溶性差，小于10%，在任何溫度下幾乎不互溶。在實際應(yīng)用時，鉀長石中可引入少量鈣長石，可降低鉀長石的熔融溫度（1150?C

49、? 1050 ?C ），所以調(diào)整配方時，鉀長石中加入少量鈣長石，利于降低燒成溫度，尤其對于釉，利于釉的熔化和鋪展。,1.3.2——長石類熔劑——互溶特性,第三節(jié)   熔劑性原料,鉀鈉長石（含鉀長石較多的） 外觀：顏色為肉紅色，粉紅，個別的為白，灰，淺黃。 密度： 2.56 — 2.59 硬度： 6 — 6.5 斷口呈玻璃光澤，解理清楚。鈉

50、鈣長石 外觀：顏色一般為白色，灰白色。 其它物理性質(zhì)與鉀鈉長石相似。,1.3.2——長石類熔劑——物理性質(zhì),第三節(jié)   熔劑性原料,長石在坯料和釉料中做為主要成分，起熔劑的作用。為使坯體既易燒結(jié)，又不變形，則希望長石有較低的熔化溫度，較寬的熔化溫度范圍。為使釉料在坯料燒結(jié)溫度下成熟，要求釉料具有較高的始熔溫度，較寬的熔融溫度范圍。這就要求在燒成過程中，長石既具有良好的熔

51、劑作用（即較高的溶解其它物質(zhì)的能力），又使熔融液相具有較高粘度（坯體不易變形坍塌；釉料不易流釉）。,1.3.2——長石類熔劑——熔融特性,第三節(jié)   熔劑性原料,熔化溫度范圍：作為純的鉀鈉鈣長石有固定的熔點，但實際上常是幾種長石的互溶物，加之一些雜質(zhì)在內(nèi)，使之無固定熔點，只有一個熔化溫度范圍： 鉀長石 1130?C — 1450?C ?T=320 ?C 鈉長

52、石 1120?C — 1250?C ?T= 130?C 鈣長石 1250?C — 1550?C ?T=300 ?C 從以上可以看出：鉀長石的始熔溫度不是太高，且其熔融溫度范圍寬，這與鉀長石熔融反應(yīng)有關(guān)。,1.3.2——長石類熔劑——熔融特性,,粘度差異形成的原因： KAS6 ? KAS4（白榴石）+ SiO2（熔體） 1130ºC開始軟化，在1220º

53、;C時分解，白榴石新晶相和二氧化硅熔體的生成使其粘度變大，高溫粘度系數(shù)變小，不易變形。 鈉長石升溫，始融溫度低于鉀長石，無新晶相產(chǎn)生，隨溫度升高粘度變小，溶解快，易變形。但其對莫來石，石英，粘土，溶解能力大（約為鉀長石的1.5倍）溶解速度快（為2~3倍）。所以鈉長石利于坯體致密，機械性能和電性能增強，使瓷化程度提高，半透明性提高。 適宜比例：鉀長石：鈉長石= 3：1,第三節(jié)   熔劑性

54、原料,1.3.2——長石類熔劑——熔融特性,第三節(jié)   熔劑性原料,高溫粘度和高溫粘度系數(shù)要求: 一般要求高溫粘度大，高溫粘度系數(shù)小。 對于快速燒成，則高溫粘度不應(yīng)太大。常用鈉長石達(dá)到低溫快燒的目的 。組成的要求（國標(biāo)）： 化學(xué)組成： %。,1.3.2——長石類熔劑——質(zhì)量要求,注意：,控制鉀鈉的比例，要求K2O: Na2O = 4:1~2?1 日用瓷 3~4，小

55、而薄的制品比值要大。 電瓷 ? 3 大而厚的制品要小。由于CaO 、MgO 能明顯降低 K-Na長石二元系統(tǒng)熔融溫度和高溫粘度，對于精細(xì)白瓷CaO<1%，原因，鈣長石高溫體積穩(wěn)定性差，易變形，所以要嚴(yán)格控制CaO 的含量。 Fe2O3<0.5%可生產(chǎn)高檔白瓷。,第三節(jié)   熔劑性原料,1.3.2——長石類熔劑——質(zhì)量要求,礦物組成的要求:,坯料：對于云母含量高的長石坯料，要慎

56、用，禁用。云母不易研磨（片狀結(jié)構(gòu)，片層?。?，且云母使坯體易炸裂。 釉料：熔塊釉中，白云母影響不大，黑云母禁用。黑云母高溫時溶解為粘稠液體，且不與長石互溶，而以黑斑獨自存在，影響白度。鑒定礦物純度的方法：長石放如1260℃電爐中燒。,物理性能的控制:,熔點的控制，長石的熔化溫度30-50 ℃,第三節(jié)   熔劑性原料,1.3.2——長石類熔劑——質(zhì)量要求,第三節(jié)   熔劑性原料

57、,在高溫下熔融，形成粘稠的玻璃體，是坯料中堿金屬氧化物的主要來源，能降低陶瓷坯體組分的熔化溫度，利于成瓷和降低燒成溫度。熔融后的長石熔體能溶解部分高嶺土分解產(chǎn)物和石英顆粒；液相中Al2O3和SiO2互相作用，促進莫來石的形成和長大，提高瓷體的機械強度和化學(xué)穩(wěn)定性。長石熔體能填充坯體孔隙，減少氣孔率，增大致密度，提高坯體機械強度，改善透光性能及電學(xué)性能。作為瘠性原料，提高坯體滲水性，提高干燥速度，減少坯體的干燥收縮和變形。在釉料中

58、做熔劑，形成玻璃相。,1.3.2——長石類熔劑——作用,第三節(jié)   熔劑性原料,偉晶花崗巖礦物成分：石英，長石及少量的雜質(zhì)。其中石英的成分波動大。由石英和雜質(zhì)的含量決定能否使用。一般要求：Fe2O3在0.5%以下，堿成分不小于8% ，CaO不大于2% ，K2O/Na2O質(zhì)量比不小于2；石英：25%—30%，長石：60%—70%。,1.3.3 ——其它熔劑原料長石的代用品：,第三節(jié)  

59、; 熔劑性原料,霞石正長巖礦物成分：長石，霞石(Na,K)AlSiO4，雜質(zhì)。特點：1060 ?C開始熔化，隨堿含量的不同在1150 —1200 ?C范圍內(nèi)波動；K2O為主要成分，高溫粘度系數(shù)小。Al2O3的含量比正長石高（一般在23%左右），幾乎不含游離石英，且高溫下能溶解石英，所以，熔融后高溫粘度大；含鐵多，需精選。 結(jié)論：適于快燒，且燒成溫度范圍寬，霞石正長巖代替長石，可使坯體生產(chǎn)燒成時不易沉塌變形，熱穩(wěn)定性

60、好，機械強度高。,1.3.3 ——其它熔劑原料,第三節(jié)   熔劑性原料,酸性玻璃熔巖礦物成分：屬火成玻璃質(zhì)巖石，主要由玻璃質(zhì)組成，含SiO2、堿金屬氧化物較多。一般為65～75%，RO為8～9%。含F(xiàn)e、Ti等著色氧化物較少。主要為：珍珠巖，松脂巖，黑曜巖，浮巖。,1.3.3 ——其它熔劑原料,第三節(jié)   熔劑性原料,滑石：Mg硅酸鹽類化學(xué)式：硅酸鎂礦物，3MgO

61、3;4SiO2·H2O理論組成： MgO 31.88%，SiO2 63.37%，H2O 4.74%結(jié) 構(gòu)：單斜晶系，晶體為六方或菱形板狀，層間僅以微弱的鍵力吸引，聯(lián)系很不牢固，層間極易裂成薄片。常見的有兩種形態(tài)：粗鱗片狀與細(xì)鱗片致密塊狀集合體（塊滑石）。,1.3.3 ——其它熔劑原料,第三節(jié)   熔劑性原料,滑石：Mg硅酸鹽類外觀：純滑石為白色，含雜質(zhì)為淡綠，

62、 淺黃，淺灰，粉紅，淡褐。脂肪光澤， 有滑膩感。莫氏硬度為１，密度2.7～2.8。加熱時于600 ?C左右開始脫水，880～970 ?C范圍內(nèi)完全排除，滑石分解為偏硅酸鎂和二氧化硅： 3MgO·4SiO2·H2O?3（MgO·SiO2）+SiO2+H2O片狀結(jié)構(gòu)不易粉碎，成型時定向排列易開裂，預(yù)燒破壞其片狀結(jié)構(gòu)：,1.3.3 ——其它熔劑原料,600-8

63、50℃,970-1000℃,滑石　　 脫水　 層狀結(jié)構(gòu)　 鏈狀（原頑輝石）,,,,第三節(jié)   熔劑性原料,滑石 —— 作用熔劑：降低燒成溫度，在較低溫度下形成液相，促進莫來石的生長，同時擴大燒成溫度范圍。提高坯體白度，透明度，機械強度，和熱穩(wěn)定性。提高釉的彈性，熱穩(wěn)定性，加寬釉的熔融溫度范圍。應(yīng)用：日用瓷，釉面磚，電瓷（滑石瓷），堇青石質(zhì)陶瓷，或堇青石質(zhì)窯具。產(chǎn)地：遼寧海城，山

64、東棲霞，廣西陸川，江西廣豐等。,1.3.3 ——其它熔劑原料,第三節(jié)   熔劑性原料,硅灰石-透輝石-透閃石化學(xué)式： 硅灰石- CaO?SiO2 透輝石- CaO·MgO·2SiO2 透閃石- Ca2Mg5[SI4O11]2[OH]2,1.3.3 ——其它熔劑原料,第三節(jié)   熔劑性原料,硅灰石理論組成： CaO48.25%、SiO2

65、 51.75%結(jié) 構(gòu)：三斜晶系。單晶體板狀，片狀，集合體為片狀，纖維狀，塊狀，柱狀。應(yīng) 用：日用瓷，釉面磚，電瓷（滑石瓷），堇青石質(zhì)陶瓷，或堇青石質(zhì)窯具。,1.3.3 ——其它熔劑原料,第三節(jié)   熔劑性原料,硅灰石——在坯體中作用—低溫快燒本身不含揮發(fā)分，也不熱分解，干燥燒成收縮小，熱膨脹系數(shù)小，可快速燒成。降低燒成溫度，節(jié)省能耗，高溫下可與粘土生成鈣長石及方石英（約900-1000℃

66、）。改善生坯質(zhì)量，提高產(chǎn)品性能：晶體針狀，長柱狀，纖維狀，成型后晶體呈網(wǎng)狀交織，水分可快速干燥，提高生坯強度，反應(yīng)生成鈣長石起增強加固作用，膨脹系數(shù)小，提高抗熱震性。燒成范圍窄：易生成鈣質(zhì)玻璃，其粘度隨溫度升高迅速降低，易使產(chǎn)品變形；可加入Al2O3，SiO2，ZrO2等提高液相粘度，從而擴大燒成范圍。坯體白度降低：硅灰石鏈狀結(jié)構(gòu)能固溶Fe, Mn等離子，但高溫相變時，結(jié)構(gòu)發(fā)生了相變，由鏈狀變?yōu)榄h(huán)狀，原來固溶的離子就溶出形成著色氧

67、化物，造成白度降低。,1.3.3 ——其它熔劑原料,第三節(jié)   熔劑性原料,透輝石理論組成：CaO·MgO·2SiO2 CaO 25.9%、MgO 18.6%、SiO2 55.5%性 質(zhì)：熔點1391 ?C ，密度3.3，硬度5～6，玻璃光澤，呈灰、黃、淺綠到深綠等色。應(yīng) 用：建筑衛(wèi)生陶瓷。,1.3.3 ——其它熔劑原料,第三節(jié)   熔劑

68、性原料,透輝石——在坯體中作用—低溫快燒降低燒成溫度：降溫幅度150～200℃。快速燒成：針狀、柱狀等晶型提供坯體水分快速逸通路,可快速干燥；不含有機物、結(jié)晶水、吸附水等，無明顯吸熱、放熱效應(yīng)，不發(fā)生快速相變，膨脹系數(shù)小,能夠快速燒成。減少燒成收縮：透輝石質(zhì)面磚燒成收縮約為0.3％～0.5％，而普通釉面磚的收縮率為1％～1.5％左右。提高機械強度：透輝石質(zhì)釉面磚主要以透輝石、石英為骨架，鈣長石、方石英及少量的莫來石與玻璃體填充空

69、隙而構(gòu)成交織結(jié)構(gòu)，因而使制品具有較高的機械強度。熱穩(wěn)定性好：坯釉料結(jié)合較好。,1.3.3 ——其它熔劑原料,第三節(jié)   熔劑性原料,主要為含堿土金屬的碳酸鹽礦物原料，一般做為熔劑使用，在釉料中還可作為無光釉的無光劑。常用的有：方解石、石灰?guī)r、大理石（CaCO3）,菱鎂礦、苦土（MgCO3），白云石（CaCO3·MgCO3）,碳酸鋇（BaCO3）等碳酸鹽礦物或工業(yè)純原料。,1.3.3 ——其它熔

70、劑原料——碳酸鹽,第三節(jié)   熔劑性原料,方解石、石灰石、大理石（CaCO3）化學(xué)式：CaCO3理論組成：CaO56%，CO244%。產(chǎn)狀：無色透明的方解石稱冰洲石；石灰石成分與方解石相似，純度比方解石差，作用與方解石相同，多為灰白色，灰黑色。在石灰?guī)r洞中生成的有鐘乳石，石筍和石幔； 海洋生物遺骸形成軟泥狀沉積的為白堊；河流湖泊沉積的稱石灰華。,1.3.3 ——其它熔劑原料——碳酸鹽,第三節(jié) 

71、;  熔劑性原料,方解石、石灰石、大理石（CaCO3）結(jié)構(gòu)：三方晶系，晶體呈菱面體，有時呈粒狀，板狀。性質(zhì)：一般為白色或無色。玻璃光澤，性脆，硬度3，密度2.6—2.8高溫下(860---970℃)發(fā)生分解反應(yīng)： 850 ℃左右開始分解，放出CO2，950 ℃劇烈反應(yīng)： CaCO3 CaO+CO2,1.3.3 ——其它熔劑原料——碳酸鹽,,第三

72、節(jié)   熔劑性原料,方解石、石灰石、大理石（CaCO3）作用：燒成前，瘠性料骨架作用，縮短生坯干燥時間，減少干燥收縮分解后，熔劑作用。在坯料中，與粘土和石英在較低溫度下反應(yīng)，縮短燒成時間，提高透明度，使坯釉結(jié)合緊密。釉料中，提高釉的折射率，從而使光澤度提高，改善透光性。使用不當(dāng)易乳濁（析晶），單獨使用時，在用油或煤做燃料時易引起陰黃，煙熏。,1.3.3 ——其它熔劑原料——碳酸鹽,第三節(jié)