衛(wèi)生陶瓷坯料配方設(shè)計(jì)

1、衛(wèi)生陶瓷坯料配方設(shè)計(jì)、試樣制備及其性能測(cè)試1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)陶瓷工藝設(shè)計(jì)性綜合實(shí)驗(yàn)，達(dá)到：（1）深刻常用陶瓷原料在陶瓷坯料中的作用；（2）掌握坯料配方設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)研究方法；（3）掌握實(shí)驗(yàn)技能，提高動(dòng)手能力；（4）提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力；（5）為畢業(yè)論文實(shí)驗(yàn)、進(jìn)一步深造或從事專業(yè)技術(shù)工作奠定良好的基礎(chǔ)。2. 實(shí)驗(yàn)安排2.1查資料，進(jìn)行坯體配方設(shè)計(jì)和計(jì)算，完成實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)報(bào)告2.2實(shí)驗(yàn)過(guò)程（實(shí)驗(yàn)流程如圖2-1）2.2.1 原料處理（粉碎機(jī)或研缽）（顆粒小于1mm或全部通過(guò)20目篩）配料、球磨、烘干、造粒配料量300g成型按模具尺寸、每個(gè)7g原料成型試樣33個(gè)以上，測(cè)試燒結(jié)溫度范圍用20個(gè)， 按

2、燒成溫度燒成10個(gè)。配料料：球冰=120.6球80目過(guò)篩|烘干|1 1“ 一 11 * 1 _ 120目40目噴霧造粒"研磨過(guò)篩壓制成型>燒成溫度測(cè)定1試樣燒成性能測(cè)試圖2-1 實(shí)驗(yàn)流程2.3完成實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告（2周）3. 設(shè)計(jì)內(nèi)容3.1前言3.1.1 課題背景縱觀我國(guó)陶瓷發(fā)展史，自改革以來(lái)，衛(wèi)生陶瓷工業(yè)快速發(fā)展起來(lái)，多年位居世 界第一，成為世界衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)大國(guó)。目前，中國(guó)的衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)可謂諸侯林立，企業(yè)大部分集中在河南，河北和廣 東地區(qū)，這三個(gè)地區(qū)年產(chǎn)量均超過(guò)1000 萬(wàn)件，合計(jì)產(chǎn)量占全國(guó)總產(chǎn)量的70.3% ， 其價(jià)格相差也十分懸殊，一套坐便器從幾十元到兩三千不等，從產(chǎn)量上來(lái)說(shuō)

3、河南是 最大的，而從產(chǎn)品的檔次和出口來(lái)講，則是廣東獨(dú)占鰲頭。在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)陶瓷飛速發(fā)展的同時(shí)，歐盟衛(wèi)生陶瓷行業(yè)也出現(xiàn)新的變化與發(fā)展， 中國(guó)大量出口衛(wèi)生陶瓷的同時(shí)也大量進(jìn)口外國(guó)高檔衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品，國(guó)外著名的衛(wèi)生 陶瓷品牌紛紛在中國(guó)建廠，搶占中國(guó)高檔衛(wèi)生陶瓷市場(chǎng)。而如今，廣大人民的辛福生活已離不開(kāi)衛(wèi)生陶瓷帶來(lái)的無(wú)線便捷，生活的一部 分不僅僅是柴米油鹽，而更多的是居室安逸程度。行內(nèi)人士都知道，陶瓷坯釉料配方 是陶瓷生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)和技術(shù)管理中非常重要的部分，所以衛(wèi)生陶瓷廣泛的應(yīng)用注定 了坯釉料必定是眾多廠家研發(fā)的主要項(xiàng)目。3.1.2 目的和意義本人在這里僅就其坯料為研究對(duì)象，通過(guò)查閱文獻(xiàn)選擇一種衛(wèi)生陶瓷坯料配

4、方， 來(lái)完成實(shí)驗(yàn)，致力總結(jié)出較合適的坯料配方。3.2配方設(shè)計(jì)和計(jì)算過(guò)程配方設(shè)計(jì)（1）查閱文獻(xiàn)得到一種衛(wèi)生陶瓷的坯料化學(xué)成分（表3-1）表3-1 某衛(wèi)生陶瓷的坯料化學(xué)成分（質(zhì)量%）【2SiO 2Al 2 O 3Fe 2 O 3TiO 2CaOMgOK2ONa 2O合計(jì)70.0923.480.760.510.471.052.800.6499.80（2）實(shí)驗(yàn)原料的化學(xué)組成（表3-2）表3-2 實(shí)驗(yàn)原料的化學(xué)組成（質(zhì)量%）原料SiO 2Al 2 O 3Fe 2 O 3TiO 2CaOMgOK2ONa 2O燒失量石英98.50.70.10.1-0.3-0.3長(zhǎng)石64.318.90.1-0.60.213.

5、72.10.5生砂石44.239.50.20.10.2-15.8堿矸37.539.30.61.41.41.80.22.115.7滑石粉62.00.40.1-1.530.5-5.5洪江土49.534.40.4-0.30.11.20.413.3蘇州土46.4339.870.50-0.320.10-12.30計(jì)算過(guò)程（1）將原料化學(xué)組成中帶有燒失量”者換算成為不含燒失量的各氧化物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。上述原料經(jīng)換算后的原料化學(xué)成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)如表3-3（ K2O、Na2O以合量計(jì)）表3-3 換算后原料化學(xué)組成wt% 單位： %原料 SiO 2 AI2O3 Fe 2O3 TiO 2 CaOMgO OO+Na 總計(jì)

6、O石英 98.80.700.100.10-0.30-100.00長(zhǎng)石 64.6219.00.10-0.600.2015.88100.40生砂石52.4946.910.240.120.24-100.00堿矸44.4846.620.711.661.662.142.7299.99滑石粉65.610.420.11-1.5932.28-100.01洪江土57.0939.680.46-0.350.121.8599.55蘇州土52.9445.460.570.360.1199.44(2 )列表用化學(xué)組成滿足法進(jìn)行配料計(jì)算，其配料中軟質(zhì)粘土(采用蘇州土)用 量規(guī)定不超過(guò)15%，茲定為14%。計(jì)算過(guò)程見(jiàn)表3-4。

7、表3-4 配料量計(jì)算過(guò)程項(xiàng)目SiO 2Al 2 O 3Fe 2 O 3TiO 2CaOMgOK2O+Na2O化學(xué)組成某衛(wèi)生陶瓷70.0923.480.760.510.471.053.44蘇州土 14%7.416.360.08-0.050.02-余量62.6817.120.680.510.421.033.44滑石粉100 X1.03/32.282.090.01微量0.051.03=3.19%余量60.5917.110.680.510.3703.44長(zhǎng)石100 X3.44/15.8814.004.120.020.130.043.44=21.66%余量46.5912.990.660.510.24-0

8、.040生砂石100 X12.99/46.9114.5312.990.060.030.07=22.11%余量32.0600.600.480.17-0.040石英100 X32.06/98.80=24.29%余量32.060.230.030.030.10-0.230.570.450.17-0.14(3) 將計(jì)算所得到的配料質(zhì)量分?jǐn)?shù)，按原料組成中本來(lái)含有燒失量者換算成為含燒失量在內(nèi)的原料配料質(zhì)量分?jǐn)?shù)，全部按百分比折算一次即得到配料量如 表3-5所示，然后計(jì)算制備300g坯料所用的原料質(zhì)量。表3-5 換算前后配料質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算值換算值配料質(zhì)量分?jǐn)?shù)蘇州土1 4%1 5. 96%14. 98%滑石粉3.

9、1 9%3. 38%3. 1 7%長(zhǎng)石21.66%21. 77%2 0. 43%生砂石2 7. 69%32. 89%3 0. 87%石英32. 45%32. 55%3 0. 55%1 0 6. 55%1 0 0. 00%制備300g坯料所用的原料質(zhì)量：石英：300 X30. 55% =9 1. 65g長(zhǎng)石:300 X2 0. 43% =61. 29g滑石粉：300 X3. 1 7% = 9. 51 g蘇州 土： 3 0 0 X1 4. 98 % =44. 94 g生砂石：300 X3 0. 87%=92. 61 g3.3最終設(shè)計(jì)的配方如表3-6所示表3-6 最終設(shè)計(jì)配方項(xiàng)目原料石英長(zhǎng)石滑石粉蘇

10、州土生砂石坯料質(zhì)量分?jǐn)?shù)30. 55%20. 43%3. 17%1 4. 98%30. 87%原料質(zhì)量91. 6561.299. 514 4. 949 2. 613. 4性能測(cè)試泥漿流變性的測(cè)定泥漿的流動(dòng)性與相對(duì)粘度成反比，流動(dòng)度（V）與相對(duì)粘度（n的關(guān)系式為 V =1/ n。流動(dòng)性好的泥漿,才能保證坯體的質(zhì)量,防止坯體變形。當(dāng)泥漿粘度過(guò)大時(shí),流動(dòng)性差，吃漿速度較快,坯體溏軟,容易出現(xiàn)泥漿縷，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致坯體坍塌,泥漿流 入模型內(nèi)會(huì)造成坯體薄厚不均和漿面不平整，并在排漿時(shí)不能流凈,燥時(shí)易產(chǎn)生坯裂 等缺陷,給生產(chǎn)尤其是成形造成很大的困難；反之粘度過(guò)小,流動(dòng)性太好,泥漿中的粗 顆粒會(huì)產(chǎn)生沉淀,使坯體組

11、織不均勻，干燥收縮不均，易開(kāi)裂,另外吃漿速度減慢,半成 品脫模晚,坯體板硬，加工性差，加工時(shí)很容易出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象。1衛(wèi)生瓷泥漿的相對(duì)粘 度一般在4 '30 5 '40 （用恩氏粘度計(jì)測(cè)定流出200ml泥漿所需時(shí)間）。（1 ）相對(duì)粘度的測(cè)定 配 制電解 質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液：配制百分 濃度為5%或10%的Na 2CO 3、NaSiO 3兩種 電解質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)溶液。電解質(zhì)應(yīng)在使用時(shí)配制，尤其是水玻璃極易吸收空氣中CO 2而 降低稀釋效果。Na2CO3也應(yīng)保存于干燥的地方，以免在空氣中變成NaHCO 3而成 凝聚劑。 粘土試樣須經(jīng)細(xì)磨、風(fēng)干過(guò)100目篩。 泥漿需水量的測(cè)定：稱取200克干粘土，用滴定

12、管加入蒸餾水，充分?jǐn)嚢柚?泥漿開(kāi)始呈微流動(dòng)為止（不同粘土的加水量波動(dòng)于30 - 70% ）,記錄加水量。 電解質(zhì)用量初步試驗(yàn)：在上述泥漿中，以滴定管將配好的電解質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液仔 細(xì)滴入，不斷攪拌和勻，記下泥漿明顯稀釋時(shí)電解質(zhì)的加入量。 取5只泥漿杯編好號(hào)，各稱取試樣300克（準(zhǔn)確至0.1克），各加入所確定 的加水量，調(diào)至呈微流動(dòng)。 在5只泥漿杯加入所確定的電解質(zhì)加入量，其間隔為0.5ml1ml。5只泥漿 杯中所加電解質(zhì)質(zhì)量不同但溶液體積相等，用電動(dòng)攪拌機(jī)攪拌半小時(shí)。 洗凈并擦干粘度計(jì)，加入蒸餾水至兩個(gè)尖形標(biāo)志，調(diào)整儀器水平，將具有刻 度線的100ml 容量瓶口對(duì)準(zhǔn)粘度計(jì)流出孔，拔起木棒，同時(shí)記錄時(shí)

13、間，測(cè)定流出 100ml水的時(shí)間，然后用木棒塞住流出孔，做三個(gè)平行實(shí)驗(yàn)，取平均值，作為100ml 水流出時(shí)間。 將上述五只泥漿杯中的泥漿用上法各做三個(gè)平行實(shí)驗(yàn)，取平均值，求得相對(duì) 粘度B （泥漿從流出孔流出，不要觸及承受瓶的瓶徑壁，應(yīng)成一股泥漿流下）。（2）結(jié)果計(jì)算：相對(duì)粘度計(jì)算公式B=Cs/Ws式（1）式中：Cs 100ml泥漿流出時(shí)間，秒Ws 100ml 水流出時(shí)間，秒B 相對(duì)粘度以泥漿的相對(duì)粘度為縱坐標(biāo)，以電解質(zhì)的不同加入量為橫坐標(biāo)繪制曲線圖（如圖 3-1 ）。相對(duì)粘庚圖3-1 相對(duì)粘度-電解質(zhì)含量曲線圖342泥漿吸漿速率的測(cè)定在泥漿中固體顆粒的比表面積、泥漿濃度、泥漿溫度、泥漿與石膏模

14、間的壓力 差一定的條件下，單位時(shí)間內(nèi)單位模型面積上所沉積的坯體重量稱為吸漿速度。工 藝上吸漿速度以石膏坩鍋法和石膏圓柱體法測(cè)定之，前者以石膏坩鍋內(nèi)壁單位面積 上單位時(shí)間內(nèi)沉積的干坯重量表示吸漿速度，后者以石膏圓柱體外表面單位面積上 單位時(shí)間內(nèi)聚積坯泥的重量表示吸漿速度。（1）燒成過(guò)程的變化及燒成溫度的確定燒成過(guò)程的變化物理變化：體積收縮至穩(wěn)定，氣孔率大變小至很小穩(wěn)定，強(qiáng)度增大，密度增大?；瘜W(xué)變化：高嶺土t莫來(lái)石、無(wú)定形鋁硅化合物、液相長(zhǎng)石t 液相、析出二次莫來(lái)石英 T液相、石英燒成溫度的確定燒成溫度：達(dá)到性能要求所需的熱處理溫度。瓷化溫度：氣孔率最小、密度最大時(shí)的溫度(范圍)，此時(shí)強(qiáng)度最大。確

15、定方法：測(cè)定不同溫度小收縮率、氣孔率(吸水率)，作溫度-收縮率，溫 度一吸水率圖。(2 )吸水率、燒成線收縮率測(cè)定 吸水率計(jì)算公式W= ( G1-G0 ) /Go X100%式(2)式中：W試樣的吸水率，%G o 試樣干重，克G 1 試樣吸水飽和后的重量，克 將泥漿注入干燥的模型中，待吃漿完成后，取出試條，烘干后測(cè)量尺寸Lo , 單位mm。將干燥試條放在窯爐的窯車上燒成，冷卻后取出試條，測(cè)量尺寸L ,單 位mm。則燒成線收縮率計(jì)算公式Y(jié)= ( Lo-L ) /L 0 X100% 【5式(3 )式中：Y 試樣的燒成線收縮率，%Lo 試樣干燥后長(zhǎng)度，mm L 試樣燒成后的長(zhǎng)度，mm在2oo13oo

16、 C范圍內(nèi)選取時(shí)選取25個(gè)溫度點(diǎn)，設(shè)計(jì)升溫曲線，分別在這 些溫度點(diǎn)測(cè)試試樣的吸水率和燒成線收縮率，并繪制溫度-收縮率，溫度-吸 水率曲線(如圖3-2 )確定燒成溫度。ZOO43 060080Dwoo82C01400溫度 T/t!)圖3-2 吸水率、收縮率曲線（3）吸漿速度測(cè)定（石膏坩堝法）：將泥漿注入已知重量的石膏坩堝內(nèi)靜止25分鐘，然后將多余的泥漿倒出在木 架上倒置30分鐘。將坩堝連同附在內(nèi)壁的坯體一同置于105110 C下干燥至恒重， 冷卻，稱量。4則得吸漿速率計(jì)算公式V=（G i-Go）/At式（4）式中：V 吸漿速度，g/cm 2 secGo 測(cè)試前石膏坩鍋重，gG 1 測(cè)試后坩鍋重+

17、干坯重，gA 坩鍋內(nèi)表面積，cm 2 t 泥漿注入坩鍋后靜置時(shí)間，sec3. 4. 3抗彎強(qiáng)度測(cè)定（三點(diǎn)彎曲法）克II點(diǎn)間距圖3-3 三點(diǎn)彎曲圖抗彎強(qiáng)度計(jì)算公式6Rf=3PL/2bh(5)式中：Rf 抗彎強(qiáng)度，N/m2P試樣斷裂時(shí)負(fù)荷，NL支撐刀口間距，mb試樣斷口處寬度，mh 試樣斷口處厚度，m確定燒成溫度后，在該溫度燒制試樣1 0個(gè)，分別用抗彎強(qiáng)度測(cè)試儀測(cè)定它們的抗彎強(qiáng)度，并取平均值。參考文獻(xiàn)1 馬鐵成，繆松蘭，林紹賢，朱振峰陶瓷工藝學(xué)M.北京.中國(guó)輕工業(yè)出版社.2011.12 周子彥，周立虹.低質(zhì)坯料稀土乳白釉衛(wèi)生陶瓷的研制J.唐山德盛陶瓷 有限 公司，063020.陶瓷3 王瑞生，于之