三、陶瓷坯釉料配方設計

1、陶瓷坯釉料配方設計教學目標：1、掌握各類陶瓷坯釉料的組成2、掌握陶瓷坯釉料表示方法3、掌握坯釉料的工藝要求4、掌握坯釉料的配方設計5、掌握坯釉料的配方計算 一、瓷質坯體的組成和配方 1. 瓷質坯體的特點（1）瓷質坯體的制品通常是?；u、錦磚和部分地磚，吸水率一般小于1。（2）瓷質坯體的燒成收縮較大，燒成過程控制要求高，難度大。（3）瓷質坯體的表面可以施釉裝飾，亦可以無釉裝飾。同時也可以進行印花裝飾。（4）瓷質制品強度高，耐磨蝕能力強，抗凍性好。5)瓷質制品因吸水率低，鋪貼因難。2.瓷質坯體的組成 一般的講，建筑陶瓷中的瓷質坯料與日用瓷中的軟質瓷相類似，即在坯體組成中溶劑的成分較高。其示性坯式為

2、： r2o (0.40.5) al2o3(5.58.3)sio2 ro 這樣選擇是基于下列幾點考慮；(1)降低制品的燒成溫度，從而降低制品的生產(chǎn)成本 (2)為了使不施釉制品表面具有玻璃光澤。(3)制品厚度一般較大,若是采用硬質瓷配方，則不易燒結。(4)墻地磚制品的強度既可以由瓷質來保證，又可以通過制品的適當厚度來保證 3 瓷質坯體的原料組成瓷質坯體的原料組成為： 可塑性粘土 ： lo一30 硬質粘土 ：10一40； 瘠性原料： 030%； 礦化劑 ： 0一30； 熔劑 ： 15一50。4、瓷質坯體的典型配方二、 炻質瓷坯體的組成和配方1 炻質坯體的特點(1)炻質坯體的制品通常是彩袖磚、外墻磚和

3、部分地磚；(2)燒成收縮不大，尺寸公差易于保證，吸水率3一8(國標規(guī)定10)；(3)燒成后的制品具有較高的機械強度(國標規(guī)定245mpa)，較好的熱穩(wěn)定性，(4)成型既可以是半干壓成型，也可以是擠壓成型，(5)制品規(guī)格多；(6)大部分制品采用施釉裝飾和圖案裝飾(7)鋪貼性能優(yōu)于瓷質坯體。2 炻質坯體的組成 炻質坯體的組成，一般具有較低的硅含量，熔劑成分也較瓷質坯體含量少。其示性坯式為： r2o （0.250.5） al2o3（1.84.5）sio2 ro3 炻質坯體的原料通常炻質坯體使用的原料組成為：可塑性粘土 50一65； 熔劑原料 l0一15瘠性原料 15一20； 著色劑等 3一8。主要使

4、用當?shù)氐牧淤|原料。比如紅粘土、紅頁巖、紫頁巖、煤矸石、粉煤灰等。 4 炻質坯體的典型配方 三、陶質坯體的組成和配方1 陶質坯體的特點(1)主要制品是釉面磚(內墻磚)；(2)燒結程度差，是多孔質坯體，有較高的吸水率，國標規(guī)定為20%；(3)燒成收縮小，不易變形，尺寸公差小(4)制品厚度小，多為二次燒成(目前正要發(fā)展一次燒成)(5)表面施低溫釉，常用圖案進行裝飾；(6)鋪貼方便，使用一般的水泥砂漿即可貼牢。 2 陶質坯體主要種類、組成和配方 粘土型精陶坯體(1)分類這類坯體一般包括：純粘土型經(jīng)典配方粘土+長石型改良配方粘土+石灰石型改良配方粘土+混合溶劑型優(yōu)化配方(2)組成長石精陶 1(r2o+r

5、o)(558)al2o3(2635)sio2石灰質精陶 1r2o+ro)(125)al2o3(3510)sio23、粘土型精陶坯體的典型配方 4、葉蠟石精陶坯體典型配方 5、 硅灰石、透輝石型精陶坯體的典型配方 6、以工業(yè)副產(chǎn)品、工業(yè)廢料為主要原料的精陶坯體的典型配方 7、新型工業(yè)礦物為主要原料的精陶坯體典型配方 四、坯料配料的依據(jù) 1、釉面磚要求有一定的吸水率，才能牢固地粘貼在墻面上；在使用環(huán)境下反復升降溫不致開裂、剝落，壽命長；釉面光滑平整，顏色均一，尺寸規(guī)格一致，不僅能使建筑物整體美觀，而且便于施工。（一）坯料和釉料的組成應滿足產(chǎn)品 的物理-化學性質和使用要求 2、地磚要求吸水率較小，但

6、應耐磨、耐酸堿腐蝕和防滑等。3、日用瓷要求有一定的白度和透明度，并對釉面鉛的溶出量有嚴格限制。些具體要求。（二）擬定配方時應考慮生產(chǎn)工藝及設備條件1、坯料的要求：成型性能好，坯體強度高，有較寬的燒成溫度范圍。2、燒成 溫度、氣氛應與窯爐的性能相適應。 3、若釉、坯化學性質相差過大，燒成易出現(xiàn)坯體吸釉，造成干釉現(xiàn)象。釉的熔融溫度應和坯體燒結溫度相近。釉的熱膨脹系數(shù)應比坯體稍小，使冷卻時釉層受到不大的壓應力，利于增加產(chǎn)品的機械強度，防止變形。 4、當采用低溫快速燒成工藝時，配料應選用燒成收縮小，燒減小的原料，減少粘土用量，降低坯料中游離石英總量，增加熔劑成分等。（三）擬定配方時應考慮經(jīng)濟上的合理性

7、原料盡量作到就地取材，綜合利用 （四）借鑒成熟配方 1、利用使用的或研究單位研制的某種產(chǎn)品的成熟配方。 2、不可機械地搬用,一定要慎重分析,并通過試驗驗證,或在成功經(jīng)驗的基礎上進行試驗創(chuàng)新,最后應以試驗測定結果為鑒定的依據(jù)。（五）弄清各原料在陶瓷材料中的作 用 弄清各種原料在陶瓷 材料中的作用及材料性能的影響，是進行配方試驗的基礎 五、坯、釉料表示方法1、配料比：即是直接列出所用的各種原料的質量百分比。 2、釉面磚坯體的配方為：磷礦渣50%、蠟石35%、紫木節(jié)土15%。3、衛(wèi)生瓷乳濁釉的配方為：長石33.2%、石英20.4%、蘇州高嶺土3.9%、廣州鋯英石13.4%、氧化鋅4.7%、煅燒滑石9

8、.4%、石灰石905%、堿石5.5%。（一）配料比表示（二）礦物組成（又稱示性組成）表示1、礦物組成：把生產(chǎn)所用的各種天然原料中的同類礦物含量合并在一起，換算成粘土、長石、石英三種純礦物的質量百分比表示。2、硬質瓷含純粘土物質40%60%，長石20%30%，石英20%30%。3、軟質瓷含純粘土物質20%40%，長石30%60%、石英20%40%。（三）化學組成表示1、化學組成：對坯料或釉料進行化學全分析，并以分析結果表示坯料或釉料的化學組成。2、化學組成項目有sio2、al2o、fe2o3、cao、mgo、k2o、na2o、灼燒減量等 （四）實驗公式（塞格爾式）表示 1、實驗公式：根據(jù)坯或釉化

9、學組成中氧化物含量的百分數(shù)，除以各氧化物的摩爾質量，得到各組分的摩爾數(shù)，將摩爾數(shù)冠于各氧化物分子式前，再按堿性氧化物（r2o+ro）中性氧化物（r2o3）酸性氧化物（r2o）的順序排列起來，并把其中一種的系數(shù)調整為1，即得實驗式（坯式或釉式）。 2、對于坯式是將中性氧化物（r2o3）摩爾數(shù)調整為1。 3、對于釉式則是將堿性氧化物（r2o=ro）的摩爾數(shù)綜合調整為1 4、如何判斷坯式、釉式。 硬瓷的坯式為：1(r2o+ro)(35)al2o3(1521)sio2 硬瓷的釉式為：1(r2o+ro)(0.51.2)al2o3(1023)sio2 軟瓷的坯式為：1(r2o+ro)(1.83.0)al2

10、o3(10230sio2 軟瓷的釉式為：1(r2o+ro)(0.10.4)al2o3(2.04.0)sio2(0.00.5)b2o35、通過計算酸性系數(shù)（ca）可大致判斷材料的物 理性能。酸性系數(shù)以下式計算： ca= 硬瓷釉的酸性系數(shù)為1.82.5，軟瓷釉為1.41.6，可見隨著酸性系數(shù)的增加，軟瓷釉逐漸向硬瓷釉轉變。酸性系數(shù)增大，坯體系數(shù)增大，坯體的脆性增加強度降低，高溫易變形，燒成溫度也降低32223orrooror32223 orroorro六、坯料配方計算 1、已知坯料化學組成計算坯式 計算步驟如下：（1）用個氧化物的相對分子質量去除該氧化物的百分含量，得各氧化物的摩爾數(shù)。（2）以中性

11、氧化物r2o3的摩爾數(shù)為基準，另其和為1，計算各氧化物的相對摩爾數(shù)，并作為相應氧化物的系數(shù)。 （3）按照堿性氧化物、中性氧化物、酸性氧化物的順序排列出坯式。（一）坯式的計算 例1 已知坯料的化學全分析如下表（%質量），試計算其坯式。 sio2 al2o3 fe2o3 tio2 cao 67.08 21.12 0.23 0.43 0.35 mgo k2o na2o 灼減 合計 0.16 5.92 1.35 2.44 99.08解： （1）計算各氧化物的摩爾數(shù) sio2 67.860.06=1.1169 al2o3 21.12101.94=0.2072 fe2o3 0.23159.68=0.00

12、tio2 0.4380.1=0.0054 cao 0.3556.08=0.006 mgo 0.1640.32=0.0040 k2o 5.9294.19=0.0629 na2o 1.3561.99=0.0218 (2)以中性氧化物摩爾數(shù)總和為基準，令其為1，計 算相對摩爾數(shù) 中性氧化物al2o3+fe2o3摩爾數(shù)總和為： 0.2072+0.0014=0.2086 以此數(shù)除各氧化物的摩爾數(shù)，得： sio2 1.11690.2086=5.354 al2o3 0.20720.2086=0.9933 fe2o3 0.00150.2086=0.0072 tio2 0.00540.2086=0.0259 c

13、ao 0.00620.2086=0.0297 mgo 0.00400.2087=0.0192 k2o 0.06290.2087=0.3015 na2o 0.02180.2087=0.10453）按堿性、中性、酸性氧化物的順序排列出坯式 0.3015k2o 0.1045na2o 0.9933al2o3 5.354sio2 0.0297cao 0.0067fe2o3 0.0295tio2 0.0192mgo若化學組成中未包含灼減，則仍照上述程序計算，所得坯式的結果不變，即灼減對實驗式?jīng)]有影響。（二）示性礦物組成計算 具體步驟如下：1、若化學組成中含有一定數(shù)量的k2o、na2o、cao，則可認為是由

14、長石類礦物引入的。若其中na2o比k2o含量是好的多，可認為na2o是雜質而把兩者的合量knao計算為鉀長石2、化學組成中al2o3的總量減去長石帶入的al2o3，剩余的可認為是由高嶺土引入的，但若化學組成中扣除鉀長石量后al2o3量不足時，多余的al2o3可認為是有水鋁石al2o3h2o引入的。 3根據(jù)灼燒減量判斷，若原料中有酸根存在，則mgo可認為是由菱鎂礦mgco3引入， cao可認為是由石灰石caco3引入的。但若不存在碳酸根，則認為灼減量是水，此時mgo可認為由滑石3mgo4sio2h2o或蛇紋石3mgo2sio22h2o引入。 4若灼燒減量主要是結晶水，且在扣除高嶺土及滑石等礦物中

15、的結晶水后還有一定數(shù)量，可認為化學組成中fe2o3是由褐鐵礦fe2o33h2o引入；若灼燒減量已扣完，則fe2o3可作赤鐵礦計算。 5tio2一般可認為由金紅石提供。 6除去以上各種礦物中所含的sio2量后，剩余的sio2可作為游離石英。例3 某粘土的化學全分析如下表（%質量）： sio2 al2o3 fe2o3 cao 59.25 29.70 0.16 0.28 mgo k2o na2o 灼減 微量 0.48 0.05 10.08 試計算其礦物組成 。（三）根據(jù)礦物組成計算配方 在進行配方計算時，若要求坯料達到預想的礦物組成，并已知原料的示性分析時，應根據(jù)原料的組成和性能，確定一定的比例，依次遞減計算，從而得出各種原料的配入量。 例4：要求坯料的礦物組成為；粘土礦物60%，長石15%，石英25%，原料粘土的示性分析為：粘土礦物80%，長石12%，石英8%。除此粘土外，長石及石英的差額由純原料補足。 解：（1）先計算粘土的用量 以100g坯料為計算基準，坯料中粘土礦物為60g ，長