陶瓷工藝學(xué)第6章坯、釉料的制備

1、第六章 坯、釉料的制備一 、坯料種類 陶瓷原料經(jīng)過配料和加工后，得到具有成形性能的多組分混合物稱為坯料。1.可塑成形料：水分 18-25%（潮州 25%； 景德鎮(zhèn) 21%）2.注漿成形料：水分 28-35%3.半干壓成形：水分 8-15%4.干壓成形：水分 3-7% （佛山 6-8%）5.熱壓注（鑄）坯料：加入石蠟作為結(jié)合劑，不含水分第一節(jié) 坯料的種類和質(zhì)量要求二 、質(zhì)量要求1 、配方準(zhǔn)確按絕干計(jì)算避免雜質(zhì)進(jìn)入2、 組分均勻：混合， 球磨， 陳腐3 、細(xì)度合理：從綜合的性能/成本來確定（過 細(xì)則收縮大）4 、空氣含量少：真空（一）可塑坯料的質(zhì)量要求1.可塑性： 混練后的泥團(tuán)在外力作用下產(chǎn)生變形

2、但不開裂，當(dāng)外力除去后仍能保持形狀不變，這種性質(zhì)稱為可塑性。 一般以工作水分下，受外力作用最初出現(xiàn)裂紋時(shí)的應(yīng)力與應(yīng)變的乘積表示。(cm.kg) 影響泥料可塑性的因素很多，礦物成分、含水率、顆粒分布、加工方法等都會(huì)影響泥料可塑性。 至今沒有統(tǒng)一的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)與方法，只能是企業(yè)內(nèi)部或者本地區(qū)確定一定的可塑性指標(biāo)控制泥料質(zhì)量。 2.含水量適當(dāng) 強(qiáng)可塑性的原料成分多時(shí)，含水量較高（難于減?。?成形方法不同含水率不同 大件制品與手工成型（拉坯）：23%-25% 旋壓成型（刀壓） ：21%-23% 滾壓成型 ：19%-26% 其中：陰模滾壓陽模滾壓希望：含水率低，可塑性好3.細(xì)度 細(xì)度越細(xì)，可塑性越好 過萬

3、孔篩：顆粒直徑小于60m。一般篩余在0.2%-1%。細(xì)度與粒度分布具有不同的概念。細(xì)度相同有可能粒度分布不同。篩制公制：1厘米長(zhǎng)度上的篩孔數(shù)表示篩號(hào)，如100號(hào)篩，100孔/， 10000孔/cm2（萬孔篩）英制：1英寸上的篩孔數(shù)表示篩號(hào)，如250目，250孔/英寸 250目（英制）100號(hào)（公制）4.空氣含量 空氣含量越少，可塑性越好 塑性泥料一般含有7-10%空氣，氣泡降低可塑性，提高彈性，影響泥料的操作性和強(qiáng)度，通過陳腐、真空練泥可排除部分空氣，提高可塑性。5.坯體的干燥強(qiáng)度 通常要求干坯的抗折強(qiáng)度1MPa，0.9-2MPa 干燥強(qiáng)度大，收縮率也會(huì)增大。通過加強(qiáng)可塑性粘土（如膨潤(rùn)土、廣東

4、黑泥等）提高干燥強(qiáng)度，加瘠性料降低干燥強(qiáng)度。6.收縮率 收縮主要由可塑性原料及含水量決定。可通過調(diào)整瘠性料和可塑性料比例進(jìn)行控制。 干燥線收縮率：3.5-7.5%左右 燒成線收縮率：10.0-13.0%左右 總收縮率：15-20%左右（二）注漿坯料的質(zhì)量要求1.流動(dòng)性好 料漿容易充滿模型的各個(gè)部位，檢驗(yàn)時(shí)，將料漿從小孔中流出應(yīng)能連成不斷的細(xì)絲?？捎谜扯扔?jì)測(cè)定。影響流動(dòng)性的因素：固相含量顆粒大小和形狀，一定濃度（含水量相等時(shí)）， 顆粒越細(xì)，流動(dòng)性越差，顆料越不規(guī)則，流動(dòng)性 越差，球形顆粒流動(dòng)性最好。 注漿坯料的細(xì)度一般比其它坯料的細(xì)、料漿穩(wěn)定性更好。但不能過細(xì)，以免形成滲水性差的泥層。溫度上升，

5、流動(dòng)性提高 2.懸浮性好 料漿久置后不會(huì)分層沉淀。 顆粒小，粘土可塑性好，含量高，懸浮性好。3.觸變性適當(dāng) 觸變性過大，容易堵塞泥漿管道，脫模后坯體容易塌落變形。泥漿觸變性過小，生坯強(qiáng)度不夠，影響脫模與修坯質(zhì)量。 觸變性通過泥漿的厚化系數(shù)表征，厚化系數(shù)為100ml泥漿在恩氏粘度計(jì)中靜置30min和30sec后流出時(shí)間的比值，普通漿料為1.2，空心注漿為1.1-1.4，實(shí)心注漿為1.5-2.2。4、濾過性適當(dāng)，濾過性好水分容易擴(kuò)散，遷移，縮短成形時(shí)間，但如果泥層滲透性太好，坯體形成速度過快，不易掌握坯體厚度。5、泥漿含水量少，一般為28-35%。6.泥漿中氣泡少（干燥收縮?。?真空處理、陳腐 氣

6、泡影響吸漿速度，毛細(xì)孔對(duì)氣泡的吸引弱，真空處理后，提高吸漿速度12-15%，坯體質(zhì)量提高。7.坯體有足夠的強(qiáng)度8.干燥收縮小9.空漿性能好 排除剩余泥漿后，注件內(nèi)表面應(yīng)當(dāng)光滑。 注漿過程中泥漿的粘度不能增加過大，與觸變性有關(guān)。10. 提高吸漿速度的途徑細(xì)度與可塑粘土泥：濾過性，含水量，懸浮性溫度：粘度，流動(dòng)性，注漿時(shí)間（每升高10C，注漿時(shí)間縮短1/4）， 濾過性 強(qiáng)可塑性粘土用量少，容易獲得水分疏散快，干燥快，脫?？斓哪酀{，但坯體往往不致密，強(qiáng)度差，易開裂，泥漿懸浮性差，易沉淀，導(dǎo)致坯體各部位成分有差異。(1)優(yōu)化泥漿組成a. 塑性料與瘠性料比例b. 顆粒組成c.含水率d.添加劑，加入解膠劑

7、（碳酸鈉、水玻璃、磷酸鈉等）提高流動(dòng)性，加入絮凝劑（高價(jià)金屬離子、硫酸鹽、有機(jī)絮凝劑等）改善吸漿速度。（2）改善工藝條件a.適當(dāng)提高溫度（泥漿溫度提高10，注漿時(shí)間縮短1/4）b.真空處理泥漿c.泥漿預(yù)榨泥 排除可溶性鹽、可溶性有機(jī)膠體、部分超細(xì)顆粒。d.部分粘土原料進(jìn)行干燥處理e.降低泥漿水分f.強(qiáng)化注漿 真空注漿、壓力注漿、離心注漿等。（3）改善石膏模型性能a.合適的水：膏比，78：100b.真空處理石膏漿，模型強(qiáng)度提高30%左右，吸水率提高8-12%，吸漿速度提高 16-27%（三）壓制坯料1、流動(dòng)性好 顆粒形狀（球形），粒度分布2、堆積密度大 干碾粉0.9-1.1,噴霧：0.75-0.

8、9 干法制粉-節(jié)能節(jié)水，效率高，均勻性較差3 、含水率及水分均勻性 一般為4-7%，有的可為1-4%，有的加有機(jī)粘結(jié)劑（聚乙烯醇等）4、可塑性，要求不嚴(yán)格 石英 長(zhǎng)石 硬質(zhì)粘土 軟質(zhì)粘土 煅燒淬冷 揀選 揀選 揀選 顎式破碎機(jī) 粗碎 粗碎 粉碎比4左右 雷蒙破碎機(jī) 雷蒙破碎機(jī) 雷蒙破碎機(jī) 稱量 干法除鐵 干法除鐵 干法除鐵 稱量 稱量 稱量 按配方入球磨，球磨 過篩除鐵 粉料倉(cāng)陳腐噴霧塔攪拌泥漿池，陳腐（注漿桶）注漿池抽真空注漿料 干壓料 壓濾 粗練泥 精練化漿注漿池抽真空注漿料 可塑坯體 釉料要求原料更加純，球磨細(xì)度高，部分有毒的生料（如：BaO）以及易溶于水的原料Na2CO3、K2CO3、

9、B2O3等，要先制成熔塊。坯料制備的工藝流程第二節(jié) 坯料制備釉料制備的特點(diǎn)1.原料純度高2.采用不溶于水的原料。否則溶于水的成分會(huì)吸收到坯體中。3.普遍采用鈉長(zhǎng)石4.釉漿細(xì)度合適（一般比坯體料細(xì)，100號(hào)篩篩余0.2%;坯料：篩余0.2-1%）過細(xì)：釉的黏附性過強(qiáng)，釉層厚，干燥收縮大，易開裂，降低產(chǎn)品強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性，高溫易熔，釉層中的氣體難排出。堿金屬、鉛、硼等的離子溶出多，并被坯體吸收量增多。過粗：坯釉結(jié)合差,懸浮性差，釉面質(zhì)量差。5.釉漿密度：1.4-1.9 影響施釉時(shí)間和釉層厚度。生坯：1.4-1.45；素坯：1.5-1.7；燒結(jié)坯體：1.7-1.9；精陶：1.5-1.6；粗陶：1.6-

10、1.8 環(huán)境溫度低時(shí)，釉漿粘度大，相對(duì)密度調(diào)低，反之亦然。6.流動(dòng)性與懸浮性細(xì)度懸浮性流動(dòng)性黏附性水含量懸浮性流動(dòng)性黏附性添加劑：?jiǎn)螌幩幔ㄓ址Q鞣酸，是一種多酚化合物）及其鹽，偏硅酸鈉，阿拉伯樹膠等陳腐：對(duì)含粘土的釉漿影響顯著，會(huì)改變屈服值、流動(dòng)性、黏附性和穩(wěn)定性。7.對(duì)于易溶于水的原料以及有毒的原料，可以制備成熔塊后再用熔塊配制原則見P261 注意堿性氧化物在高溫時(shí)會(huì)揮發(fā)。 熔塊釉中的原料部分甚至大部分須制成熔塊，但部分粘土、多余的石英、氧化鋅等易懸浮的原料可作為生料加入。 熔塊釉燒成范圍寬，易熔，適應(yīng)性強(qiáng)，與生料釉比降低了熔融溫度，是不改變成分而降低釉燒溫度的有效方法。第二節(jié) 原料的細(xì)粉碎不

11、同要求的原料采用不同的粉碎方法大小相差較大的原料，硬度差別比較大的原料應(yīng)當(dāng)分開粉碎球磨機(jī) 21m濕法振動(dòng)磨 100.1氣流磨 1000.1顎式破碎機(jī)與輪碾機(jī)粉碎比約為4粉碎比約為10雷蒙磨球磨粉碎 利用球與球之間，球與筒體間的研磨作用，以及研磨體下落時(shí)的沖擊作用進(jìn)行粉碎。影響效率的因素1、球磨機(jī)轉(zhuǎn)速太快，在離心力作用下，研磨體與筒同步轉(zhuǎn)動(dòng)，失去研磨與沖擊作用太慢，則研磨體升不高，沒有沖擊作用 可用公式和實(shí)驗(yàn)來確定轉(zhuǎn)速，由于公式只考慮了磨機(jī)內(nèi)徑，所以實(shí)際運(yùn)用時(shí)要根據(jù)研磨體、粉料、裝料量、料：球：水的比例等情況予以調(diào)整。球磨機(jī)有效內(nèi)徑D1.25m, n=35/D1/2 rpm Dd90d0 d(1

12、/181/24)DD：球磨機(jī)有效直徑d0：物料粒度d：研磨介質(zhì)最大直徑 實(shí)際上，目前佛山地區(qū)研磨墻地磚料的研磨體大多為60%左右Al2O3的中鋁球以及一般瓷球，也有少數(shù)企業(yè)用90%左右Al2O3的高鋁球，球徑為60左右。3、球磨方式濕法：水、酒精等有助磨作用，在毛細(xì)管力的作用下，滲入微裂紋中能產(chǎn)生1MPa大小的力，促使物料破碎。干法：省水，節(jié)能，但在粉塵的治理方面要花比較多的功夫4、料球水的比例 研磨體越多，單位時(shí)間物料被研磨的次數(shù)越多，研磨效率越高，但，研磨體會(huì)占用磨機(jī)的有效空間，降低物料的裝載量，一般料球比為1：1.5至1:2.0， 球的比重大可取下限，比重小取上限，對(duì)難磨的粉料及細(xì)度要求

13、高的粉料，可適當(dāng)提高研磨體的比例。 目前佛山地區(qū)的球料比一般都大于2，加水少則料漿濃，球與料易粘在一起，減少的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，降低效率。加水多則料漿太稀，球料易打滑，也降低效率，同時(shí)增加能耗。一般料：球：水=1 :(1.5-2.0):(0.8-1.2) 某廠磨坯料時(shí)：料：球：水=1 :(2.0-2.5):(0.5-0.8) 某廠磨釉料時(shí)：料：球：水=1:(2.3-2.7):(0.4-0.6) 釉細(xì)度要求高，水分含量少，可能球磨效率要低些。5、裝料方式 除一次裝料外，有二次加料法，即先將難磨的硬質(zhì)材料如長(zhǎng)石、石英、鋯英石等，先磨若干小時(shí)，（加入少量粘土防沉淀），然后再加入粘土原料，釉料的色料應(yīng)當(dāng)先加以

14、提高均勻性。6、球磨機(jī)直徑 筒體大，則效率高，但粉體粒度分布寬，目前國(guó)內(nèi)已有30t（3.4m)，60t(4.0m)，100t(4.0m)的球磨機(jī)。 7、球磨機(jī)內(nèi)襯材質(zhì) 高鋁，一般陶瓷，燧石，橡膠根據(jù)對(duì)物料的要求選擇內(nèi)襯根據(jù)球磨效率與成本（包括能耗）進(jìn)行選擇 橡膠襯：磨損小，使用壽命長(zhǎng)，磨機(jī)的有效容積增大（襯輕則料與球可多裝）、產(chǎn)量增大40%左右，單位產(chǎn)量的電耗降低20%以上，噪音小很多，并且不會(huì)帶入雜質(zhì)，一些對(duì)成分要求嚴(yán)格的粉料可以采用橡膠襯與本料瓷球進(jìn)行球磨。但在相同條件下，橡膠襯球磨機(jī)的研磨效率不如石襯球磨機(jī)（缺少筒體的研磨和有彈性會(huì)緩沖沖擊力），漿料顆粒較粗，對(duì)注漿料有增稠的作用。其它粉

15、碎方法顎式破碎機(jī)、輪碾機(jī)、振動(dòng)磨、氣流磨、攪拌磨助磨劑 一切固體都可以看成是有許多超微裂縫，這些超微裂縫的平均間距為0.01-0.1m，當(dāng)固體受力形變時(shí)，新表面即以超微裂縫為基礎(chǔ)逐漸發(fā)展形成。在裂縫最多的地方發(fā)生破壞，卸載后，在分子力的作用下，已經(jīng)擴(kuò)展的微裂縫又會(huì)重新愈合。 加入助磨劑后表面活性劑滲透到微裂縫的表面上，降低了表面能，阻止了裂縫的愈合，從而使固體的強(qiáng)度和硬度降低。 助磨劑吸附在粉碎后固體微粒上，阻止了微粒的團(tuán)聚，降低了粘度，提高研磨效率。第三節(jié) 篩分與除鐵一、篩分 將一些大顆粒篩出，使成份均勻，或者便于進(jìn)行下一工序。 干篩和濕篩一般較粗的顆粒干篩細(xì)顆粒濕篩 搖動(dòng)篩、回轉(zhuǎn)篩、振動(dòng)篩

16、二、除鐵：金屬鐵，氧化鐵，含鐵礦物 黑云母、普通角閃石、磁鐵礦、褐鐵礦、赤鐵礦等鐵礦石。原料中的鐵質(zhì)礦物可以用浮法選礦和淘洗法除去，但僅對(duì)粗顆粒有效，對(duì)細(xì)顆粒用永磁鐵或者電磁分離器磁選。除鐵一般與粉碎和篩分工序聯(lián)在一起。搖動(dòng)篩 回轉(zhuǎn)篩 振動(dòng)篩 作用在單位質(zhì)量顆粒上的磁力：F=k HdH/dhK: 物料的比磁化系數(shù) m3/g強(qiáng)磁性物質(zhì)：大于3000X10-6中磁性物質(zhì)：300-3000X10-6弱磁性物質(zhì)：25-300X10-6非磁性物質(zhì)：小于25X10-6H：磁場(chǎng)強(qiáng)度 A/mdH/dh:磁場(chǎng)梯度 A/m2電磁除鐵和永磁棒第四節(jié) 泥漿脫水一、機(jī)械脫水法 壓濾機(jī)：由泥漿泵將泥漿送入榨泥機(jī)，開始時(shí)用

17、低壓（約0.3-0.4MPa)輸送，以防壓力過高形成致密泥層，降低壓濾效率，逐步升高壓力到(0.8-1.5MPa)壓濾周期約1-2小時(shí)，泥餅水分約20-25%。過濾介質(zhì)是濾布+泥層，主要為泥層，所以開始時(shí)壓力不能過大，否則效率很低。提高壓濾效率的方法：1、后期提高壓力，采用高壓壓濾機(jī)（7.5MPa）。 壓濾周期可以縮短至15-40分鐘，泥餅水份可以減至15.5%。2 、對(duì)泥漿加溫，降低粘度。3 、在泥漿中加絮凝劑（如CaCl,醋酸等），改善 滲水性能。二、熱風(fēng)脫水（噴霧干燥） 霧化方式：離心 粉料較細(xì)，容重較低，粒度分布范圍較寬壓力 噴嘴容易磨損，需要壓力泥漿泵氣流 高壓氣流霧化，用于產(chǎn)量比較

18、小的特種陶瓷 影響干燥與效率的因素1、泥漿濃度 固含量，目前國(guó)內(nèi)在65%左右，如果提高到70%，最終的水分含量為6%，則： 35-6=29 30-6=24 29-24/24=0.21 即提高效率21% 原來干燥一噸粉料的燃耗，減水后可干燥1.21噸。2、進(jìn)塔的氣體溫度和排出的廢氣溫度。 溫度過高，生成硬殼，容重下降； 一般在450-480C之間，目前為600-700C； 廢氣溫度高，物料水分低，熱效率低。3、噴漿的壓力 壓力越大，顆粒越細(xì)。 噴霧干燥能耗較大相對(duì)于干法制粉 例：可塑成型：泥 22%左右的水分 干壓成型：漿料 35%左右的水分，但干燥的效高， 達(dá)800kcal/kg 水以下， （ 蒸發(fā)1kg水需600kcal潛熱）。第五節(jié) 造粒 噴霧干燥是干燥造粒同時(shí)進(jìn)行。 此外，有輪碾造粒，錘式打粉，輥筒式造粒，高壓造粒，等靜壓壓制后造粒等。第六節(jié) 坯料陳腐和真空處理一、陳腐作用：1、通過毛細(xì)管作用，使水分均勻2、氣體擴(kuò)散（新產(chǎn)生的和原有的）均勻3、通過非可塑性硅酸鹽礦物（長(zhǎng)石、白云母等）的水解，有機(jī)質(zhì)腐爛，提高可塑性。 成份均勻，可塑性增強(qiáng)。 要求密封，有一定的溫度和濕度，防止結(jié)冰和干燥。 時(shí)間長(zhǎng)效果好。但時(shí)間有一限度，超過后改善不明顯。