無(wú)機(jī)非陶瓷部分之第一二節(jié)課件

對(duì)陶瓷（材料及其制品）都有特定的性能要求。例如對(duì)日用餐具要有一定的強(qiáng)度（strength）、白度(whitness)、抗熱沖擊性（熱穩(wěn)定性,thermalshockresistance）；對(duì)電瓷有強(qiáng)度和介電性能要求對(duì)特種陶瓷的性能及其穩(wěn)定性要求更高。

陶瓷的性能一方面受到其本征物理量（如熱膨脹系數(shù)、電阻率、彈性模量等）的影響，同時(shí)又與其顯微結(jié)構(gòu)密切相關(guān)（陶瓷燒結(jié)體的顯微結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2-5-1）。對(duì)陶瓷（材料及其制品）都有特定的1陶瓷性質(zhì)的變化規(guī)律和玻璃的結(jié)構(gòu)有直接關(guān)系。結(jié)構(gòu)組成性能結(jié)構(gòu)、組成及性能陶瓷性質(zhì)的變化規(guī)律和玻璃的結(jié)構(gòu)有直接關(guān)系。結(jié)2

決定陶瓷顯微結(jié)構(gòu)和本征物理量的是陶瓷的組成及其加工工藝。其中陶瓷組成對(duì)顯微結(jié)構(gòu)乃至性能起決定性作用。為什么？陶瓷材料的組成決定了它的主晶、晶相與液相的比例，氣相的多少。而這些都影響到了其性能。因此，組成、結(jié)構(gòu)、性能應(yīng)當(dāng)相結(jié)起來(lái)考慮。決定陶瓷顯微結(jié)構(gòu)和本征物理量的是陶瓷的組3圖2-5-1陶瓷燒結(jié)體的顯微結(jié)構(gòu)

圖2-5-1陶瓷燒結(jié)體的顯微結(jié)構(gòu)4一、陶瓷性能與材料鍵性、結(jié)構(gòu)的關(guān)系陶瓷材料的鍵性主要是離子鍵與共價(jià)鍵，而且往往是兩種鍵雜交在一起。(1)如島狀硅酸鹽中，陽(yáng)離子和硅氧四面體是以離子鍵相聯(lián)，四面體中Si-O是共價(jià)鍵與離子鍵的混合鍵。(2)多數(shù)氧化物以離子鍵相結(jié)合。

一、陶瓷性能與材料鍵性、結(jié)構(gòu)的關(guān)系5

(3)一些非金屬的碳化物、氮化物中，共價(jià)鍵占主導(dǎo)地位。如SiC的強(qiáng)共價(jià)鍵使其硬度大、耐高溫。Si3N4中Si與四個(gè)N共價(jià)形成堅(jiān)固聯(lián)系的四面體，因而其強(qiáng)度及分解溫度均高，而且熱膨脹系數(shù)小、抗熱震性好。共價(jià)鍵和離子鍵有什么特性？飽和性和方向性(3)一些非金屬的碳化物、氮化物中，共6

陶瓷材料中原子或分子的排列方式和結(jié)構(gòu)也是決定性能的重要依據(jù)例如：具有對(duì)稱中心的晶體不可能具有壓電性。陶瓷材料中原子或分子的排列方式和結(jié)7

結(jié)構(gòu)缺陷對(duì)陶瓷材料的性能也有顯著的影響如點(diǎn)缺陷中的肖脫基缺陷、弗侖克爾缺陷及價(jià)電子位移產(chǎn)生的色心都會(huì)增大離子晶體的導(dǎo)電性。若晶體發(fā)生位錯(cuò)或缺陷，自然會(huì)影響晶體的生長(zhǎng)和材料的機(jī)械強(qiáng)度。結(jié)構(gòu)缺陷對(duì)陶瓷材料的性能也有顯著的影響8肖脫基缺陷、弗侖克爾缺陷都會(huì)增大離子晶體的導(dǎo)電性------半導(dǎo)體陶瓷弗侖克爾缺陷----原子脫離正常格點(diǎn)形成填隙原子和空位。---空位和填隙原子是可以移動(dòng)的。肖脫基缺陷、弗侖克爾缺陷都會(huì)增大離子晶體的導(dǎo)9肖脫基缺陷----晶體內(nèi)部只有孔穴，孔穴是可以移動(dòng)的。肖脫基缺陷----晶體內(nèi)部只有孔穴，孔穴10晶格中的缺陷影響機(jī)械性能晶格中的缺陷影響機(jī)械性能11二、陶瓷強(qiáng)度的控制和脆性的改善1.陶瓷材料強(qiáng)度特征陶瓷材料的實(shí)際強(qiáng)度為理論強(qiáng)度的1/10～1/100。這是因?yàn)槎嗑У奶沾刹牧辖Y(jié)構(gòu)中實(shí)際上存在著多種缺陷，這些缺陷強(qiáng)烈影響著材料的斷裂性能與強(qiáng)度值。

提高陶瓷強(qiáng)度的關(guān)鍵是控制其裂紋和位錯(cuò)。例如，若能將裂紋長(zhǎng)度控制到和原子間距同一數(shù)量級(jí)，則材料可接近理論強(qiáng)度。

二、陶瓷強(qiáng)度的控制和脆性的改善12

B.陶瓷材料在室溫下具有脆性

陶瓷材料的另一個(gè)強(qiáng)度特征是室溫下具有脆性（brittleness），表現(xiàn)為在外加應(yīng)力作用下會(huì)突然斷裂。其抗沖擊強(qiáng)度低，承受溫度劇變能力差。

(1)組成陶瓷材料的化合物往往是離子鍵和共價(jià)鍵的鍵性，這些化學(xué)鍵的原子不象金屬鍵鍵合的原子那樣排列緊密，而是有許多空隙，難以引起位錯(cuò)移動(dòng)。

B.陶瓷材料在室溫下具有脆性13

(2)陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)，其多晶體的晶界也會(huì)阻礙位移的通過(guò)，聚集的位移應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致裂紋的形成，并在超過(guò)一定的臨界值后突然擴(kuò)展。

(3)組成陶瓷材料的晶體和玻璃相也多是脆性的。2.陶瓷強(qiáng)度的控制和脆性的改善

A.降低其總氣孔率，控制好氣孔的大小、形狀和分布。

B.

控制晶粒的大小、數(shù)量和形狀。(2)陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)，其多晶體的晶14

C.

脆性是與強(qiáng)度密切相關(guān)但又不相同的性質(zhì)，它是強(qiáng)度與塑性的綜合反映。提高強(qiáng)度并不會(huì)明顯改善脆性，但降低脆性（即增韌）對(duì)提高強(qiáng)度有利。

D.

增韌的方法一般有表面補(bǔ)強(qiáng)（例如陶瓷表面的施釉、表面離子交換）、復(fù)合增韌（例如金屬與陶瓷的復(fù)合、纖維與陶瓷的復(fù)合）和相變?cè)鲰g（如ZrO2的增韌作用）。C.脆性是與強(qiáng)度密切相關(guān)但又不相同的15作業(yè)：

1陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)中包括哪些相：

、

、

、

。

2為什么陶瓷材料的實(shí)際強(qiáng)度為理論強(qiáng)度的1/10～1/100？

3為什么陶瓷材料具有脆性？如何改善？作業(yè)：16THEENDTHEEND17第二節(jié)陶瓷坯料的配制陶瓷坯料(bodymaterial)一般是由幾種不同的原料配制而成的。性能不同的陶瓷產(chǎn)品，其所用原料的種類和配比也不同，即所謂坯料組成或配方不同。第二節(jié)陶瓷坯料的配制陶瓷坯料(bod18一、陶瓷用原料(一)粘土

1.粘土原料的作用

a.粘土可以提高料漿的懸浮性,使泥漿不沉淀.b.可提高粉料粒子的強(qiáng)度,使粉料保持原有的形狀,增加干坯強(qiáng)度.c.為坯體提供足夠的氧化鋁,以保證坯體的燒結(jié)性能和足夠的機(jī)械強(qiáng)度.一、陶瓷用原料(一)粘土19

2.常見(jiàn)的礦物高嶺土:Al2O3-2SiO2-2H2O

蒙托石:Al2O3-4SiO2-2H2O3.燒失量

------是指粘土經(jīng)過(guò)加熱煅燒（950℃）后重量損失的百分率，稱為燒失量。（二）長(zhǎng)石

1、長(zhǎng)石的作用

a、坯料中粘土原料多，干燥燒成收縮大。2.常見(jiàn)的礦物20長(zhǎng)石作為瘠性料加入，可以增加坯料的透水性，提高干燥強(qiáng)度，減少坯提干燥開(kāi)裂。

b、長(zhǎng)石在1100-1200℃下熔融，形成玻璃相，有利地促進(jìn)坯體燒結(jié)和釉料玻璃化。提高坯體的機(jī)械強(qiáng)度和釉料的透明性。長(zhǎng)石是熔劑原料。

2、常見(jiàn)的長(zhǎng)石礦物鉀長(zhǎng)石：K2O-Al2O3-6SiO2

鈉長(zhǎng)石：Na2O-Al2O3-6SiO23、長(zhǎng)石的工藝性能長(zhǎng)石作為瘠性料加入，可以增加坯料的透水性，提高干燥強(qiáng)度，減少21

長(zhǎng)石原料最主要的工藝性能是熔融溫度和高溫粘度。作為熔劑原料，希望其熔融溫度低，流動(dòng)性好。為什么？早出液相-----有利于燒結(jié)-----有液相參與的燒結(jié)是最有效的燒結(jié)。-------粘度小有利于流動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)遷移快。長(zhǎng)石原料最主要的工藝性能是熔融溫度和高溫粘度。22（三）石英

1、石英的作用石英是陶瓷的主要原料。在墻地磚中含有70-75%，在釉中含有55-60%。

二氧化硅的引入：①來(lái)自粘土，粘土中含有45-50%的二氧化硅。②來(lái)自長(zhǎng)石，長(zhǎng)石中含有65-70%的二氧化硅。③不足部分由石英補(bǔ)足。（三）石英23

2、石英的種類石英巖、石英砂一般情況下陶瓷中石英類原料中二氧化硅的含量要大于98%。

3、石英的作用石英屬于瘠性料，加入坯料中，可以增加濕坯干燥速度，降低生坯干燥收縮，減少生坯開(kāi)裂。坯體收縮是怎樣產(chǎn)生的？2、石英的種類坯體收縮是怎樣產(chǎn)生的？24另外，燒結(jié)時(shí)石英膨脹可以抵消粘土產(chǎn)生收縮，防止坯體低溫?zé)选Ｎ慈鄣氖t構(gòu)成坯體的骨架，使坯體不發(fā)生變形。石英部分溶解在長(zhǎng)石產(chǎn)生的液相中未熔部分，形成骨架支撐坯體。另外，燒結(jié)時(shí)石英膨脹可以抵消粘土產(chǎn)生收縮，防止坯體低溫?zé)选?5二、確定坯料配方的原則（1）充分考慮產(chǎn)品的物理化學(xué)性能和使用性能要求。（2）參考前人的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)。（3）了解各種原料對(duì)產(chǎn)品性質(zhì)的影響。（4）應(yīng)滿足生產(chǎn)工藝的要求。（5）了解原料的品位、來(lái)源和到廠的價(jià)格。什么是品位？二、確定坯料配方的原則什么是品位？26三、坯體組成的表示方法（一）配料量表示法

配料量表示法也稱配料比表示法，是生產(chǎn)中常用的方法。它直接列出所用原料的名稱和質(zhì)量比（各種原料質(zhì)量比之和應(yīng)為100）。例如，某釉面磚配方可表示如下：焦寶石40、石英30、粘土15、滑石5、石灰石7、長(zhǎng)石3。這種方法便于工廠計(jì)量配料，直觀方便。工廠用非常方便。有一定的保密性三、坯體組成的表示方法工廠用非常方便。有一定的保密性27（二）化學(xué)組成表示法即用坯料中各種化學(xué)組分所占的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)來(lái)表示坯料組成（見(jiàn)表2-5-6）。

其優(yōu)點(diǎn)是可以根據(jù)坯料中化學(xué)成分的多少來(lái)推斷或比較坯體的某些性能。表2-5-6某瓷坯的化學(xué)組成研究單位常用（二）化學(xué)組成表示法研究單位常用28（三）示性礦物組成表示法

普通陶瓷坯體一般是由粘土、石英及熔劑類礦物原料組成。用這三類礦物的百分含量可表示坯料的組成，這樣的表示方法叫示性礦物表示法。例如表2-5-6中的釉面磚配方可表示成：粘土類礦物51%，石英28%，熔劑類礦物21%。它有助于了解坯料的一些工藝性能，如燒成性能等。經(jīng)驗(yàn)的成分太多?。。。ㄈ┦拘缘V物組成表示法經(jīng)驗(yàn)的成分太多?。?！29（四）實(shí)驗(yàn)式表示法

實(shí)驗(yàn)式表示法也稱坯式表示法，它是采用各種氧化物摩爾數(shù)來(lái)表示坯料組成的一種方法，將坯料中的氧化物分為堿性、中性和酸性氧化物（見(jiàn)表2-5-7），并計(jì)算出其摩爾數(shù)后按順序排列。例如，某?；u坯式為：0.282K2O0.026Fe2O30.96MgO··

5.616SiO2

0.078CaO0.974TiO2（四）實(shí)驗(yàn)式表示法30實(shí)驗(yàn)式表示法：aR2O

bRO?cR2O3?dRO2當(dāng)a+b=1時(shí)為釉式，c=1時(shí)為坯式。

為區(qū)別期間??！實(shí)驗(yàn)式表示法：?cR2O3?dRO2當(dāng)a+b=131三、配料計(jì)算（一）從化學(xué)組成計(jì)算實(shí)驗(yàn)式

若知道了坯料的化學(xué)組成，可按下列步驟，計(jì)算成為實(shí)驗(yàn)式

1、若坯料中的化學(xué)組成包含有灼減量成分，首先應(yīng)將其換算成不含灼減量的化學(xué)組成，原料中含有一些易揮發(fā)的物質(zhì)，得到化學(xué)組成百分?jǐn)?shù)；

三、配料計(jì)算32

2、以各氧化物的摩爾質(zhì)量，分別除各該項(xiàng)氧化物的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，得到各氧化物的摩爾數(shù)；

3、以堿性氧化物或中性氧化物摩爾數(shù)總和，分別除各氧化物的摩爾數(shù)，即得到一套以堿性氧化物或中性氧化物摩爾數(shù)為1的各氧化物摩爾數(shù)的數(shù)值

4、將上述各氧化物的摩爾數(shù)值按RO?R2O3?RO2的順序排列為實(shí)驗(yàn)式。2、以各氧化物的摩爾質(zhì)量，分別除各該項(xiàng)氧化物的33試求該瓷坯的實(shí)驗(yàn)式。解：（1）先將該瓷坯的化學(xué)組成換算成不含有灼減量的化學(xué)組成百分?jǐn)?shù)：.

例1：某瓷坯的化學(xué)組成如表2-5-7所示：表2-5-7某瓷坯的化學(xué)組成組成氣體排出試求該瓷坯的實(shí)驗(yàn)式。.例1：某瓷坯的化學(xué)組成如表2-5-34

CaO=

MgO=

K2O=

Na2O=1.15100—5.54×100%=1.217%0.32100—5.54×100%=0.339%2.05100—5.54×100%=2.170%1.89100—5.54×100%=2.001%=100.00%1.15100—5.54×100%=135（2）以100克氧化物為計(jì)算基礎(chǔ),將各氧化物百分?jǐn)?shù)除以各種氧化物的摩爾質(zhì)量，得到各種氧化物的摩爾數(shù)：

SiO2=67.09/60.1=1.116Al2O3=26.33/101.9=0.2583Fe2O3=0.8575/159.7=0.0054CaO=1.217/56.1=0.0217MgO=0.3388/40.3=0.0084K2O=2.170/94.2=0.0230Na2O=2.00/62.0=0.0323（3）將中性氧化物的摩爾總數(shù)算出（釉式還是坯式）：

0.2583+0.0054=0.2637

坯式—中性氧化物摩爾數(shù)之和釉式---堿性（2）以100克氧化物為計(jì)算基礎(chǔ),將各氧化物百分?jǐn)?shù)除以各36（4）用0.2637分別除各氧化物的摩爾數(shù)，得到一套以R2O3系數(shù)為1的各氧化物的系數(shù):

SiO2=1.116/0.2637=4.232Al2O3=0.2583/0.2637=0.9795Fe2O3=0.0054/0.2637=0.0205CaO=0.0217/0.2637=0.823MgO=0.0084/0.2637=0.0319K2O=0.0230/0.2637=0.0872Na2O=0.0323/0.2637=0.1224

(5)將所得到的各氧化物按規(guī)定的順序排列，即得到所要求的實(shí)驗(yàn)式：（4）用0.2637分別除各氧化物的摩爾數(shù)，得到一套370.0872K2O0.1224Na2O0.0823CaO0.0319MgO

0.9795Al2O3

0.0205Fe2O3

??4.232SiO2

0.0872K2O0.9795Al2O3??4.38（二）由實(shí)驗(yàn)式計(jì)算坯料的化學(xué)組成若已知道坯料的實(shí)驗(yàn)式，可通過(guò)下列步驟的計(jì)算，得到坯料的化學(xué)組成。

1、用實(shí)驗(yàn)式中各氧化物的摩爾數(shù)分別乘以各該氧化物的摩爾質(zhì)量，得到各氧化物的質(zhì)量；

2、算出各氧化物質(zhì)量之總和；

3、分別用各氧化物的質(zhì)量除以各氧化物質(zhì)量之總和，可獲得各氧化物所占質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)。（二）由實(shí)驗(yàn)式計(jì)算坯料的化學(xué)組成390.088CaO0.010MgO

0.077Na2O

0.120K2O

0.982Al2O30.018Fe2O3

?4.033SiO2試計(jì)算該瓷胎的化學(xué)組成。解：（1）計(jì)算出各氧化物的質(zhì)量：?例2：我國(guó)雍正薄胎粉彩蝶的瓷胎實(shí)驗(yàn)式為：前面的系數(shù)表示什么？？0.088CaO0.982Al2O3?4.03340無(wú)機(jī)非陶瓷部分之第一二節(jié)課件41（2）計(jì)算出各氧化物質(zhì)量總和為366.8。（3）計(jì)算出各氧化物所占的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)：該瓷胎的化學(xué)組成列表如下（表2-5-8）：表2-5-8瓷胎的化學(xué)組成組成SiO2Al2O3CaOMgOFe2O3K2ONa2O合計(jì)%66.0927.291.3460.10990.783.0811.301100.00（2）計(jì)算出各氧化物質(zhì)量總和為366.8。表2-5-842

(三)由實(shí)驗(yàn)式計(jì)算配料量:

例：配制下列釉式：

的各種原料的配料量。計(jì)算步驟見(jiàn)表2-5-9所示。

0.3K2O0.7CaO

?0.5Al2O3?4.0SiO2

釉式的特點(diǎn)？？(三)由實(shí)驗(yàn)式計(jì)算配料量:的各432-5-9配料量計(jì)算釉料組成（mol）K2OSiO2釉料組成(mol)K2OCaOSiO20.30.70.54.00.30.70.54.00.3鉀長(zhǎng)石0.3

0.31.8余量0.7石灰石

0.70.01.8余量0.1生黏土0.00.70.22.2

0.7

0.10.2余量1.8石英

0.0

1.8余量0.1煅燒黏土

0.70.12.0

1.80.10.2余量

0.0Al2O3Al2O3CaO2-5-9配料量計(jì)算釉料組成（mol）釉料組44

首先，采用鉀長(zhǎng)石來(lái)滿足釉式中K2O的需要，這就需要0.3mol的鉀長(zhǎng)石，同時(shí)白釉中引入0.3mol的Al2O3和的SiO2。

其次，從釉料組成中的Al2O3和SiO2量中減去從長(zhǎng)石引入的數(shù)量，剩余的Al2O3和SiO2量再采用0.1mol生粘土來(lái)滿足0.1mol的Al2O3和0.2mol的SiO2，其剩余量再用0.1mol煅燒黏土滿足，其剩下的SiO2可以用石英滿足。

第三，在K2O、Al2O3和SiO2的需要量得到滿足后，還余在0.7mol的CaO尚未滿足，可用0.7mol的CaCO3來(lái)滿足。

最后，將各種原料的摩爾數(shù)乘以摩爾質(zhì)量而得到配料量，再以配料量為基礎(chǔ)換算成質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，如表2-5-10所示。

首先，采用鉀長(zhǎng)石來(lái)滿足釉式中K2O的需要，這就需要0.45原料摩爾數(shù)摩爾質(zhì)量配料量質(zhì)量百分?jǐn)?shù)%鉀長(zhǎng)石0.3556.8166.842.4生粘土0.1258.125.86.6燒粘土0.1222.122.25.6碳酸鈣0.7100.170.117.9石英1.860.1108.227.5表2-5-10配料量計(jì)算原料摩爾數(shù)摩爾質(zhì)量配料量質(zhì)量百分?jǐn)?shù)%鉀長(zhǎng)石0.3556.8146（四）由坯式（或分子式）計(jì)算配方

[例]今欲配制壓電陶瓷的分子式為：Pb0.95Sr0.05(Zr0.5Ti0.5)O3+0.5%Cr2O3+0.3%Fe2O3所采用的原料及純度見(jiàn)表2-5-11，欲配料1kg（不包含外加改性劑），試計(jì)算各原料的配比。原料名稱純度（%）原料名稱純度（%）鉛丹Pb3O498.0二氧化鈦TiO299.0碳酸鍶SrCO397.0三氧化鐵Fe2O398.9二氧化鋯ZrO299.5三氧化二鉻Cr2O399.0表2-5-11原料及純度

（四）由坯式（或分子式）計(jì)算配方表2-5-1147[解]（1）先計(jì)算坯式的分子量。將坯式改寫(xiě)為：（PbO)0.95(SrO)0.05(ZrO)0.5(TiO2)0.5

1摩爾坯料的質(zhì)量如表2-5-12，即1摩爾Pb0.95Sr0.05(Zr0.5Ti0.5)O3的質(zhì)量為318.79g。

表2-5-121摩爾坯料的質(zhì)量[解]（1）先計(jì)算坯式的分子量。將坯式改寫(xiě)為：48（2）計(jì)算各主要原料所需的質(zhì)量（%）PbO：212.05/318.79=66.52%SrO：5.18/318.79=1.62%ZrO2：61.61/318.79=19.33%TiO2：39.95/318.79=12.53%把PbO、SrO數(shù)量折算為Pb3O4及SrCO3的數(shù)量：①由Pb3O4分解生成PbO的百分比為：即需要Pb3O4：②由SrCO3分解生成SrO的百分比為：即需要SrCO3：（2）計(jì)算各主要原料所需的質(zhì)量（%）49（3）計(jì)算外加劑鉛及改性劑的質(zhì)量（%）

在坯料燒結(jié)過(guò)程中氧化鉛會(huì)揮發(fā)一部分，為彌補(bǔ)這個(gè)損失，配料時(shí)通常多加一些氧化鉛，其質(zhì)量約占總質(zhì)量的0.5%～1.5%。這里確定多加入Pb3O41.5%。外加改性劑的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)在分子式中給出為：0.5%Cr2O3，0.3%Fe2O3。（4）按原料純度計(jì)算原料用量，見(jiàn)表2-5-13。（3）計(jì)算外加劑鉛及改性劑的質(zhì)量（%）50

Pb3O4SrCO3ZrO2TiO2Cr2O3Fe2O3純?cè)闲枰浚?）68.11+1.52.319.3212.530.50.3原料純度（%）989799.5999998.9實(shí)際原料用量（%）71.02.3719.412.650.510.3010000.71=710

表2-5-13按原料純度計(jì)算的原料用量（%）

1kg坯料實(shí)際配料量（g）10000.0237=23.710000.194=19410000.1265=126.510000.0051=5.110000.0030=3.0

1kg坯料實(shí)際配料量51（五）由化學(xué)組成計(jì)算配料量

[例]某廠的耐熱瓷坯料及原料的化學(xué)組成如表2-5-14，試計(jì)算此耐熱瓷坯的配料量。

化學(xué)成分原料名稱SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2O耐熱瓷坯料68.5121.202.750.824.351.680.18—膨潤(rùn)土72.3214.110.782.103.132.704.65粘土58.4828.400.800.330.510.3111.16鎂質(zhì)粘土66.912.840.83—22.361.206.35長(zhǎng)石63.2621.190.580.130.1314.41—石英99.450.240.31————氧化鐵——9.30————碳酸鈣———56.00——44.00表2-5-14耐熱瓷坯料及原料的化學(xué)組成（%）

灼減量（五）由化學(xué)組成計(jì)算配料量化學(xué)成分SiO2Al52[解]（1）將原料干燥基化學(xué)組成換算成灼燒基（不含灼減量）的化學(xué)組成。如所給定的坯料組成中有灼減量，也須同樣換算成不含灼減量的各氧化物的百分組成。上述原料經(jīng)換算后的灼燒基化學(xué)組成如表2-5-15（K2O、Na2O以合量計(jì)）。表2-5-15原料灼燒基化學(xué)成分（%）（2）列表用化學(xué)成分滿足法進(jìn)行配料計(jì)算，其坯料中膨潤(rùn)土用量規(guī)定不超過(guò)5%，茲定為4%。計(jì)算過(guò)程見(jiàn)表2-5-16。[解]（1）將原料干燥基化學(xué)組成換算成灼燒基（不含53化學(xué)成分類別SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2O耐熱瓷坯68.5121.202.750.824.351.86膨潤(rùn)土4%3.030.590.030.090.130.11余量鎂質(zhì)粘土1004.22/23.8=17.75%65.4812.7020.610.542.720.160.73—4.224.221.750.23余量

長(zhǎng)石1001.52/14.41=10.57%52.786.6720.072.242.560.060.730.0101.521.52余量粘土10017.83/31.9=55.8%46.1136.717.8317.832.500.500.720.2100余量石英1009.41/99.45=9.48%9.419.4102.000.030.51—

余量氧化鐵1001.97/93=2.1%0

1.971.970.51—

余量氧化鈣0.51%

00.510.51

表2-5-16配料量計(jì)算過(guò)程化學(xué)成分耐熱瓷坯68.5154

（3）計(jì)算原料干燥基的百分含量原料灼燒基比例(%)干燥基比例(%)原料百分含量（%）膨潤(rùn)土4.004.203.85鎂質(zhì)粘土17.7518.9517.40長(zhǎng)石10.5710.579.68粘土55.8062.8057.60石英9.489.488.70氧化鐵2.102.101.93氧化鈣0.510.910.84總計(jì)109.1100.00在計(jì)算粘土用量時(shí)所帶入的MgO及KNaO，如含量很少，可以不予考慮。

55

五、坯料制備

將陶瓷原料經(jīng)過(guò)配料和加工后，得到的具有成型性能的多組分混合物稱為坯料，根據(jù)成型方法的不同，坯料通?？煞譃槿悾?/p>

（1）注漿坯料。其含水率為28%～35%，如生產(chǎn)衛(wèi)生陶瓷用的泥漿-----產(chǎn)品形狀和結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、體積較大。

（2）可塑坯料。其含水率18%～25%。如生產(chǎn)日用陶瓷用的泥團(tuán)（餅）-----產(chǎn)品形狀和結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、體積較小。

（3）壓制坯料。含水率為3%～7%，稱為干壓坯料；含水率為8%～15%，稱為半干壓坯料。如生產(chǎn)建筑陶瓷用的粉料-----產(chǎn)品形狀比較簡(jiǎn)單、平板狀。五、坯料制備56（一）對(duì)坯料的質(zhì)量要求

對(duì)各種坯料的基本質(zhì)量要求是配料準(zhǔn)確，組分均勻，細(xì)度合理，所含空氣量較少。對(duì)某類坯料還有各自的具體要求。1.注漿坯料

注漿坯料一般是各種原料和添加劑在水中懸浮的分散體系。為了便于加工后的貯存、輸送及成型，注漿坯料應(yīng)滿足以下要求：

(1)流動(dòng)性好

流動(dòng)性用100ml的泥漿從恩格拉粘度計(jì)中流出的時(shí)間來(lái)表示。一般的瓷坯是10~15s，精陶坯為15~25s。注漿成型時(shí)希望流動(dòng)性好，但又不希望含水率太高。（一）對(duì)坯料的質(zhì)量要求57

(2)懸浮性好漿料中各種固體顆粒能在較長(zhǎng)的一段時(shí)間懸浮而不沉淀的性質(zhì)稱為泥漿的懸浮性。它是保證坯體組分均勻和泥漿正常輸送、貯放的重要性能之一。粘土的種類和加入量對(duì)泥漿懸浮性影響較大，有時(shí)也用懸浮劑來(lái)提高泥漿的懸浮性能。

(3)濾過(guò)性好濾過(guò)性也稱滲模性，是指泥漿能夠在石膏模中濾水成坯的性能。濾過(guò)性好，則成坯速率較快。當(dāng)細(xì)顆粒過(guò)多時(shí)，易堵塞石膏模表面的微孔脫水通道，不利于成坯。瘠性原料較多時(shí)有利于泥漿的脫水成坯。(2)懸浮性好58

(4)觸變性適當(dāng)受到振動(dòng)和攪拌時(shí)，泥漿粘度會(huì)降低而流動(dòng)性增加，靜置后又恢復(fù)原狀，此外，泥漿放置一段時(shí)間后，在維持原有水分的情況下也會(huì)變稠，這種性質(zhì)稱為觸變性。

泥漿的觸變性是用厚化系數(shù)來(lái)表征的，100ml泥漿在恩格拉粘度計(jì)中靜置30min和30s后，兩者流出時(shí)間的比值就是厚化系數(shù)。

空心注漿（一面有模具）的泥漿厚化系數(shù)為1.1~1.4，實(shí)心注漿（兩面有模具）為1.5~2.2。泥漿觸變性過(guò)大，容易堵塞泥漿管道，且坯體脫模后易塌落變形；觸變性過(guò)小，生坯強(qiáng)度較低，影響脫模和修坯。(4)觸變性適當(dāng)592.可塑坯料

可塑坯料是由固相、液相和氣相組成的塑性-粘性系統(tǒng)。具有彈性–塑性流動(dòng)性質(zhì)。一般要求具有如下性質(zhì)：

(1)良好的可塑性

可塑坯料在一定的外力作用下產(chǎn)生形變但不開(kāi)裂，當(dāng)外力去掉以后仍能保持其形狀不變，這種性質(zhì)就是坯料的可塑性。

坯料的可塑性一般取決于強(qiáng)可塑原料(粘土)或塑化劑的用量。

2.可塑坯料60(2)一定的形狀穩(wěn)定性

指可塑坯料在成型后不會(huì)因自身重力而下塌或變形，尤其是對(duì)大件制品更應(yīng)如此?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)強(qiáng)可塑原料的用量和含水量來(lái)控制。(3)含水量適當(dāng)

可塑坯料的含水量與成型方式有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。產(chǎn)品品種不同時(shí)含水率也可能有差異。劈離磚在硬擠壓成型時(shí)坯料含水率為12%~18%。軟擠壓成型時(shí)為15%~20%。(脫模)

(2)一定的形狀穩(wěn)定性61

(4)坯體的干燥強(qiáng)度和收縮率可塑坯料成型的坯體應(yīng)有較好的干燥強(qiáng)度（不低于1MPa），大件制品應(yīng)有更高的干燥強(qiáng)度。為什么?-----生產(chǎn)上常用干坯的抗折強(qiáng)度來(lái)衡量它的干燥強(qiáng)度。大的干燥強(qiáng)度有利于成型后的脫模、修坯、施釉、送坯等工序。但干燥強(qiáng)度大時(shí)，坯體的收縮率也會(huì)相應(yīng)增大，這一點(diǎn)可能影響坯體的造型和尺寸的準(zhǔn)確性，坯體也容易變形和開(kāi)裂。(燒成)

影響坯體干燥強(qiáng)度和收縮率的主要因素是坯體中強(qiáng)可塑原料的用量和水分含量。(吸附水)(4)坯體的干燥強(qiáng)度和收縮率623.壓制坯料

壓制坯料是指含有一定水分或其他潤(rùn)滑劑的粉料。這種粉料中一般包裹著氣體。為了在鋼模中壓制成型狀規(guī)整而致密的坯體，對(duì)粉料有以下要求：

(1)流動(dòng)性好

要求粉料能在短時(shí)間內(nèi)填滿鋼模的各個(gè)角落，以保證坯體的致密度和壓坯速度。（顆粒的滾動(dòng)、滑動(dòng)－－－顆粒的形狀）3.壓制坯料63(2)堆積密度大

粉料的堆積密度常用單位容積的粉料質(zhì)量來(lái)表示。堆積密度大，氣孔率就小，壓制后的坯體就越致密。噴霧干燥制得的粉料堆積密度約為0.75~0.90t/m3。

(3)含水率和水分的均勻性

水是粉料成型時(shí)的潤(rùn)滑劑和結(jié)合劑。當(dāng)成型壓力較大時(shí)粉料含水可以少些，反之粉料含水可以多些。

墻地磚成型用的粉料含水率一般在6%~9%之間。當(dāng)粉料含水不均勻，即局部過(guò)干和過(guò)濕時(shí)，便會(huì)出現(xiàn)壓制困難(粘膜具)，且磚坯在以后的干燥和燒成中易出現(xiàn)開(kāi)裂和變形。(2)堆積密度大64

造粒工藝技術(shù)對(duì)粉料的性能有決定性的影響。

噴霧干燥制得的粉料團(tuán)粒(假顆粒)是圓形的空心球，且有較好的顆粒分布，故流動(dòng)性好且易壓實(shí)，排氣性能也較佳；

經(jīng)輪碾造粒的粉料雖然堆積密度較大，但形狀不規(guī)整，且細(xì)顆粒多，容易形成拱橋效應(yīng)，增大了粉料的空隙率，不利于壓制排氣，故磚坯質(zhì)量難以保證。造粒工藝技術(shù)對(duì)粉料的性能有決定性的65無(wú)機(jī)非陶瓷部分之第一二節(jié)課件66（二）坯料的制備工藝

粗碎(顎式破碎機(jī))人工選料料倉(cāng)貯存料倉(cāng)貯存配料(鏟車(chē)，地中衡)中碎(輪碾機(jī))除鐵澄清排水(貯漿池與攪拌機(jī))細(xì)磨(濕式球磨機(jī))過(guò)篩(電磁振動(dòng)篩)水和電解質(zhì)貯漿(泥漿池與攪拌機(jī))壓濾(壓濾機(jī))泥漿罐(真空脫泡和攪拌)干燥造粒(噴霧干燥塔)過(guò)篩(振動(dòng)篩)悶料(粉料倉(cāng))壓制粉料粗練陳腐精練可塑泥條注漿用泥漿圖2-5-2

坯料制備的一般工藝流程

軟質(zhì)原料硬質(zhì)原料洗料(洗石機(jī))（二）坯料的制備工藝粗碎(顎式破碎67陶瓷產(chǎn)品介紹及生產(chǎn)流程陶瓷產(chǎn)品介紹及生產(chǎn)流程681.原料的精加工A.原料的精加工是指對(duì)原料進(jìn)行分離、提純和除去各種有害雜質(zhì)的過(guò)程。不同種類的陶瓷對(duì)原料精加工的深度是不一樣的。-------有好的原料是制備出好產(chǎn)品的基礎(chǔ)

B.原料精加工的方法一般包括物理方法、化學(xué)方法和物理化學(xué)方法。

(1)

物理方法水加機(jī)械-------------指用淘洗槽、水力旋流器、振動(dòng)篩和磁選機(jī)等使原料分級(jí)和去除雜質(zhì)。1.原料的精加工69

(2)

化學(xué)方法包括溶解法和升華法兩種。溶解法(又稱為酸洗)是用酸或其他反應(yīng)劑對(duì)原料進(jìn)行處理，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)將原料中所含的鐵變?yōu)榭扇茺}，然后用水沖洗將其除去；升華法是在高溫下使原料中的氧化物(Fe2O3)和氯氣等氣體反應(yīng)，使之生成揮發(fā)性或可溶性的物質(zhì)而除去。(成本很高)

(2)化學(xué)方法70(3)

物理化學(xué)方法包括浮選法和電解法等。浮選法是利用各種礦物對(duì)水的潤(rùn)濕性不同，從懸浮液中將憎水顆粒粘附在氣泡上浮游分離的方法。浮選時(shí)一般要用浮選劑(捕集劑)，如石油碘酸、銨鹽、磺酸鹽等。此法適用于精選含鐵、鈦礦物和有機(jī)物的粘土。電解法是基于電化學(xué)原理除去混雜在原料顆粒中含鐵雜質(zhì)的一種方法。(3)物理化學(xué)方法71

2.原料煅燒和粘土風(fēng)化

（1）原料煅燒的目的穩(wěn)定晶型,有利于原料加工，改變物性,減少產(chǎn)品收縮。（2）何種原料需煅燒

具有特殊層片狀結(jié)構(gòu)不易磨細(xì)的如滑石；

具有高硬度和體積大的如石英。

72（3）原料煅燒的溫度

不同種類的原料（甚至產(chǎn)地不同的同一種原料）應(yīng)采取各不相同的煅燒制度。

石英的煅燒溫度取1000℃左右。

滑石，因遼寧海城產(chǎn)的滑石有較大的薄層狀顆粒，破壞這種結(jié)構(gòu)要求煅燒到1400~1450℃；而山東掖縣產(chǎn)的滑石，因呈細(xì)片或粒狀結(jié)構(gòu)，在煅燒到1350~1400℃時(shí)，其片狀結(jié)構(gòu)才被破壞。

ZnO煅燒溫度為1000~1200℃。（3）原料煅燒的溫度73（4）粘土的風(fēng)化

大多數(shù)粘土是由風(fēng)化作用形成的。

風(fēng)化程度較差的粘土開(kāi)采以后若進(jìn)一步風(fēng)化，可以提高粘土的成型性能，如將粘土堆放在露天，夏天受到太陽(yáng)、風(fēng)雨的作用，冬天受到冰凍作用，料塊就會(huì)進(jìn)一步松解崩裂，這樣能使粘土原料的顆粒變細(xì)，可溶性鹽被洗去一些，可塑性增高，其他工藝性能也穩(wěn)定。

此外，風(fēng)化使粘土原料破裂，使其更易粉碎，這點(diǎn)對(duì)硬質(zhì)粘土意義更大（4）粘土的風(fēng)化74

3.原料破碎（1）原料破碎的目的a.使原料中的雜質(zhì)易于分離(如通過(guò)磁選機(jī)除去磁性物質(zhì)，通過(guò)篩網(wǎng)除去片狀云母礦物等)；

b.

使各種原料能夠均勻混合，c.使成型后的坯體致密；增大各種原料的比表面積，d.使其易于進(jìn)行固相反應(yīng)或熔融，提高反應(yīng)速度并降低燒成溫度。

3.原料破碎75（2）原料破碎的設(shè)備和分級(jí)方式

根據(jù)原料的硬度和塊度的不同，破碎設(shè)備和分級(jí)方式是不同的。長(zhǎng)石、石英、石灰石、焦寶石等塊狀硬質(zhì)巖石，要先粗碎、中碎，然后再與其他原料配合后送去細(xì)碎、混合。

A.粗碎

B.中碎(自學(xué))

C.細(xì)碎（2）原料破碎的設(shè)備和分級(jí)方式76（3）影響球磨效率的因素(自學(xué)－－粉體講過(guò))

A.球磨機(jī)轉(zhuǎn)速、內(nèi)襯的材質(zhì)、研磨體（材質(zhì)、直徑和形狀）、料球水比等。有資料認(rèn)為球石直徑配比大約是：45%~50%小直徑球石(20~30mm)，25%~30%中直徑球石(40~50mm)，20%~25%大直徑球石(50~60mm)。

B.采用濕法球磨比干法球磨效果好。主要是因?yàn)橐后w能滲透到固體顆粒縫隙之中，使顆粒脹大、變軟而易于粉碎，此外，液體介質(zhì)潤(rùn)濕粉料時(shí)能滲透到顆粒內(nèi)部(沿裂紋擴(kuò)伸)，加速粉料的劈裂。（3）影響球磨效率的因素(自學(xué)－－粉體講過(guò))77

C.料球水比:對(duì)于普通陶瓷坯料，料球水比約為1:(1.5~2.0):(0.8~1.2)；

釉料的料球水比為1:(2.3~2.7):(0.4~0.6)；

D.加料方式：

兩次加料對(duì)提高球磨效果有明顯的作用。即將硬質(zhì)料(長(zhǎng)石、石英等)和少量粘土(作為懸浮劑)先球磨一段時(shí)間后，再加入粘土混磨。

有人認(rèn)為大量的粘土不宜加入球磨機(jī)，而是只球磨硬質(zhì)料，然后與軟質(zhì)料容積配料后在泥漿池中混合。

C.料球水比:78

E.球磨機(jī)的內(nèi)襯：

橡膠內(nèi)襯比燧石內(nèi)襯壽命長(zhǎng)，磨損小，有效容積較大且節(jié)約電能。但一次性投資較大，而且當(dāng)球磨時(shí)間過(guò)長(zhǎng)(超過(guò)20h)時(shí)會(huì)使內(nèi)襯發(fā)熱。溫度超過(guò)80~90℃時(shí)，易使橡膠老化。另外，橡膠內(nèi)襯會(huì)使注漿料稠度有所增加，生坯強(qiáng)度降低，脫模時(shí)間稍有延長(zhǎng)。近年來(lái)采用陶瓷內(nèi)襯(普通瓷或高鋁瓷)的球磨機(jī)有增加的趨勢(shì)。主要是使其容積擴(kuò)大的同時(shí)，不會(huì)在坯料中引入過(guò)多的雜質(zhì)(如燧石內(nèi)襯會(huì)引入SiO2等)，改變坯料的化學(xué)成分。但陶瓷內(nèi)襯的價(jià)格相對(duì)偏高。E.球磨機(jī)的內(nèi)襯：79

值得注意的是，國(guó)外一些工廠使用的一種連續(xù)濕法研磨設(shè)備──管式球磨機(jī)。該機(jī)使坯用原料和水連續(xù)地從球磨機(jī)一側(cè)進(jìn)入，而料漿從另一側(cè)流出，機(jī)內(nèi)料的質(zhì)量可達(dá)20~30t（指干質(zhì)量）。其前端連有連續(xù)性的計(jì)量和配料系統(tǒng)，一組料倉(cāng)及其喂料裝置在微機(jī)的控制下連續(xù)按比例地讓原料進(jìn)入一個(gè)預(yù)載料倉(cāng)和一個(gè)鏟式攪拌機(jī)(將料、水以及球磨機(jī)出料口返回的篩上料混勻)，然后進(jìn)入連續(xù)式磨機(jī)球磨，泥漿出磨后經(jīng)振動(dòng)篩進(jìn)入漿池。這種類似于水泥旋轉(zhuǎn)磨的設(shè)備比間歇式球磨機(jī)有更高的效率，也有利于坯料質(zhì)量的穩(wěn)定。但是，使用連續(xù)式球磨機(jī)要求所用的每種原料均是標(biāo)準(zhǔn)化的，即要求原料的成分很穩(wěn)定。

值得注意的是，國(guó)外一80

4.過(guò)篩和除鐵

過(guò)篩是控制坯料(泥漿粉料)粒度的有效方法。一般采用振動(dòng)篩，其特點(diǎn)是產(chǎn)量高，不易堵塞。

除鐵對(duì)減少產(chǎn)品的色斑是重要的措施。一般采用磁選機(jī)和恒磁鐵塊除鐵。濕式除鐵(即在泥漿狀態(tài)下除鐵)比在粉料狀態(tài)下的干式除鐵效果好。高檔日用陶瓷和高強(qiáng)度電瓷對(duì)除鐵過(guò)篩要求十分嚴(yán)格。

5.泥漿貯存、攪拌

泥漿貯存有利于改善和均化泥漿的性能。建筑陶瓷坯料泥漿一般需在漿池內(nèi)貯存2~3d再使用。漿池一般是圓形或六角形的，內(nèi)設(shè)攪拌器，以防止泥漿分層和沉淀。4.過(guò)篩和除鐵81

6.泥漿脫水和造粒生產(chǎn)陶瓷時(shí)常采用兩種脫水和造粒的方式：

一是把泥漿用雙缸隔膜泵壓入壓濾機(jī)中成為泥餅(含水20%~25%)，將泥餅烘干后再用輪碾機(jī)壓成粉料（含水8%～9%）；

二是直接將泥漿送入噴霧干燥器中得到含水6%~8%的粉料，一步完成脫水和造粒過(guò)程?，F(xiàn)代化的陶瓷廠均用第二種方法。6.泥漿脫水和造粒82

噴霧干燥是用熱風(fēng)使泥漿脫水的工藝過(guò)程。它是用柱塞泵把泥漿送入特制的噴嘴，霧化成細(xì)小的滴珠，在干燥塔內(nèi)與熱風(fēng)進(jìn)行熱交換，將霧狀滴珠的水分蒸發(fā)，而得到具有不同粒度的圓球形的粉料。此粉料的顆粒度、含水率和顆粒級(jí)配均可以通過(guò)一定手段調(diào)整。

（圖）

噴霧干燥是用熱風(fēng)使泥漿83無(wú)機(jī)非陶瓷部分之第一二節(jié)課件84陶瓷工業(yè)中常用離心式或壓力式噴霧干燥塔，其中壓力式噴霧干燥塔更常用。影響粉料性能和干燥效率的主要因素是:泥漿濃度、進(jìn)塔熱風(fēng)溫度、排風(fēng)溫度、噴霧壓力等。這些因素不但直接影響粉料的性能和干燥效率，而且彼此之間也相互影響。陶瓷工業(yè)中常用離心式或壓力式噴霧干燥塔，其中壓力式噴85六、調(diào)整坯料性能的添加劑

為了使坯料性能符合成型及后續(xù)工序的要求,常向坯料中加入添加劑(additives)。陶瓷坯料用的添加劑分為以下幾類：（一）解凝劑（解膠劑或稀釋劑）(deflocculants)

1.作用：

用來(lái)改善泥漿的流動(dòng)性，使其在低水分的情況下粘度適當(dāng)，便于澆注。六、調(diào)整坯料性能的添加劑86

2.種類：

無(wú)機(jī)電解質(zhì)（用于粘土質(zhì)泥漿），有機(jī)鹽類或聚合電解質(zhì)（用于粘土質(zhì)泥漿或瘠性料漿）。

常用的無(wú)機(jī)解凝劑有(無(wú)機(jī)鈉鹽)硅酸鈉（水玻璃）、碳酸鈉、六偏磷酸鈉和四焦磷酸鈉等；

有機(jī)鹽類的解凝劑有(有機(jī)鈉鹽)腐植酸鈉、單寧酸鈉等；聚合電解質(zhì)有聚丙烯酸鹽、羧甲基纖維素（CMC）等。特陶料漿用的解凝劑見(jiàn)表2-5-17。2.種類：87原料PH解凝劑氧化鋁2.0~4.0HCl、HNO3、AlCl3、MgCl2氧化鋁13~14NaOH、(CH3)4NOH（季胺）二氧化鋯氧化釷、氧化鈹3.0~5.0HCl+MgF2、HCl+AlCl3硅線石、莫來(lái)石3.0~5.0HCl、HNO3、HCl+Na4P2O7二氧化鈦、氧化鉻2.0~4.0HCl尖晶石2.0~4.0HCl氧化鐵2.0HCl氧化鐵9.0KOH、LiOH表2-5-17特種陶瓷料漿用的解凝劑原料PH解凝劑氧化鋁2.088(二)結(jié)合劑(binders)

1.作用：

用來(lái)提高可塑泥團(tuán)的塑性，增強(qiáng)生坯的強(qiáng)度。2.種類：A.粘合劑:在常溫下能將坯料顆粒粘合在一起，使其具有成型能力，而燒成時(shí)，它們會(huì)揮發(fā)、分解、氧化，多數(shù)是有機(jī)物及其溶液。

(二)結(jié)合劑(binders)89

B.粘結(jié)劑:在常溫下可提高坯料的塑性，高溫下仍留在坯體中，多數(shù)為無(wú)機(jī)物質(zhì)，如硅酸鹽和硫酸鹽等。

C.塑化劑(plasticizer)

:在特陶坯料生產(chǎn)中起著提高坯料塑性和生坯強(qiáng)度的作用。生產(chǎn)中使用的塑化劑由粘合劑、增塑劑和溶劑以適當(dāng)比例調(diào)配而成。表2-5-18列出了與成型方法相對(duì)應(yīng)的塑化劑。B.粘結(jié)劑:在常溫下可提高坯料的塑性，高90成型方法粘合劑增塑劑溶劑甘油、鄰苯二甲酸二丁酯、乙酸三甘醇水、乙醇、甲苯

水、汽油、乙醇、甲苯、二甲苯表2-5-18一些成型方法所用塑化劑舉例擠壓法軋膜法流延法壓制法聚乙烯醇、羧甲基纖維素、桐油、糊精甘油、鈦酸二丁酯、乙酸三甘醇、乙基草酸水、無(wú)水酒精、丙酮、醋酸乙酯聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、甲基纖維素、聚乙烯醇縮丁醛聚乙烯醇、聚乙烯、聚丙烯酯酸、聚氯乙烯、聚甲基丙烯樹(shù)酯硬酯酸丁酯、鈦酸二丁酯、乙酸三甘醇、松香酸甲酯丙酮、乙醇、丁醇、苯、甲苯、二甲苯、三氯乙烯、溴氯甲烷聚乙烯醇、聚苯乙烯、石蠟、淀粉、甘油成型方法粘合劑增塑劑溶劑甘油91（三）潤(rùn)滑劑(lubricants)

1.作用：

用于提高粉料的濕潤(rùn)性，減少粉料顆粒之間及粉料與模壁之間的摩擦，以增大壓制坯體的密度，促進(jìn)其均勻化。

2.種類：

通常采用含極性官能團(tuán)的有機(jī)物作潤(rùn)滑劑。實(shí)際上一種添加物往往不只起著一種作用，如石蠟既可粘結(jié)粉料顆粒，也可減少粉料的摩擦力；一些表面活性物質(zhì)既可作解凝劑，又具有濕潤(rùn)作用。（三）潤(rùn)滑劑(lubricants)92（四）對(duì)各種添加物的共同要求：

1.和坯料顆粒不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，不會(huì)影響產(chǎn)品性能；

2.分散性好，便于和坯料混合均勻；

3.有機(jī)物質(zhì)在較低溫度下燒盡，灰分少；

4.氧化分解的范圍較寬，以防引起坯體開(kāi)裂。（四）對(duì)各種添加物的共同要求：93本節(jié)結(jié)束本節(jié)結(jié)束94

對(duì)陶瓷（材料及其制品）都有特定的性能要求。例如對(duì)日用餐具要有一定的強(qiáng)度（strength）、白度(whitness)、抗熱沖擊性（熱穩(wěn)定性,thermalshockresistance）；對(duì)電瓷有強(qiáng)度和介電性能要求對(duì)特種陶瓷的性能及其穩(wěn)定性要求更高。

陶瓷的性能一方面受到其本征物理量（如熱膨脹系數(shù)、電阻率、彈性模量等）的影響，同時(shí)又與其顯微結(jié)構(gòu)密切相關(guān)（陶瓷燒結(jié)體的顯微結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2-5-1）。對(duì)陶瓷（材料及其制品）都有特定的95陶瓷性質(zhì)的變化規(guī)律和玻璃的結(jié)構(gòu)有直接關(guān)系。結(jié)構(gòu)組成性能結(jié)構(gòu)、組成及性能陶瓷性質(zhì)的變化規(guī)律和玻璃的結(jié)構(gòu)有直接關(guān)系。結(jié)96

決定陶瓷顯微結(jié)構(gòu)和本征物理量的是陶瓷的組成及其加工工藝。其中陶瓷組成對(duì)顯微結(jié)構(gòu)乃至性能起決定性作用。為什么？陶瓷材料的組成決定了它的主晶、晶相與液相的比例，氣相的多少。而這些都影響到了其性能。因此，組成、結(jié)構(gòu)、性能應(yīng)當(dāng)相結(jié)起來(lái)考慮。決定陶瓷顯微結(jié)構(gòu)和本征物理量的是陶瓷的組97圖2-5-1陶瓷燒結(jié)體的顯微結(jié)構(gòu)

圖2-5-1陶瓷燒結(jié)體的顯微結(jié)構(gòu)98一、陶瓷性能與材料鍵性、結(jié)構(gòu)的關(guān)系陶瓷材料的鍵性主要是離子鍵與共價(jià)鍵，而且往往是兩種鍵雜交在一起。(1)如島狀硅酸鹽中，陽(yáng)離子和硅氧四面體是以離子鍵相聯(lián)，四面體中Si-O是共價(jià)鍵與離子鍵的混合鍵。(2)多數(shù)氧化物以離子鍵相結(jié)合。

一、陶瓷性能與材料鍵性、結(jié)構(gòu)的關(guān)系99

(3)一些非金屬的碳化物、氮化物中，共價(jià)鍵占主導(dǎo)地位。如SiC的強(qiáng)共價(jià)鍵使其硬度大、耐高溫。Si3N4中Si與四個(gè)N共價(jià)形成堅(jiān)固聯(lián)系的四面體，因而其強(qiáng)度及分解溫度均高，而且熱膨脹系數(shù)小、抗熱震性好。共價(jià)鍵和離子鍵有什么特性？飽和性和方向性(3)一些非金屬的碳化物、氮化物中，共100

陶瓷材料中原子或分子的排列方式和結(jié)構(gòu)也是決定性能的重要依據(jù)例如：具有對(duì)稱中心的晶體不可能具有壓電性。陶瓷材料中原子或分子的排列方式和結(jié)101

結(jié)構(gòu)缺陷對(duì)陶瓷材料的性能也有顯著的影響如點(diǎn)缺陷中的肖脫基缺陷、弗侖克爾缺陷及價(jià)電子位移產(chǎn)生的色心都會(huì)增大離子晶體的導(dǎo)電性。若晶體發(fā)生位錯(cuò)或缺陷，自然會(huì)影響晶體的生長(zhǎng)和材料的機(jī)械強(qiáng)度。結(jié)構(gòu)缺陷對(duì)陶瓷材料的性能也有顯著的影響102肖脫基缺陷、弗侖克爾缺陷都會(huì)增大離子晶體的導(dǎo)電性------半導(dǎo)體陶瓷弗侖克爾缺陷----原子脫離正常格點(diǎn)形成填隙原子和空位。---空位和填隙原子是可以移動(dòng)的。肖脫基缺陷、弗侖克爾缺陷都會(huì)增大離子晶體的導(dǎo)103肖脫基缺陷----晶體內(nèi)部只有孔穴，孔穴是可以移動(dòng)的。肖脫基缺陷----晶體內(nèi)部只有孔穴，孔穴104晶格中的缺陷影響機(jī)械性能晶格中的缺陷影響機(jī)械性能105二、陶瓷強(qiáng)度的控制和脆性的改善1.陶瓷材料強(qiáng)度特征陶瓷材料的實(shí)際強(qiáng)度為理論強(qiáng)度的1/10～1/100。這是因?yàn)槎嗑У奶沾刹牧辖Y(jié)構(gòu)中實(shí)際上存在著多種缺陷，這些缺陷強(qiáng)烈影響著材料的斷裂性能與強(qiáng)度值。

提高陶瓷強(qiáng)度的關(guān)鍵是控制其裂紋和位錯(cuò)。例如，若能將裂紋長(zhǎng)度控制到和原子間距同一數(shù)量級(jí)，則材料可接近理論強(qiáng)度。

二、陶瓷強(qiáng)度的控制和脆性的改善106

B.陶瓷材料在室溫下具有脆性

陶瓷材料的另一個(gè)強(qiáng)度特征是室溫下具有脆性（brittleness），表現(xiàn)為在外加應(yīng)力作用下會(huì)突然斷裂。其抗沖擊強(qiáng)度低，承受溫度劇變能力差。

(1)組成陶瓷材料的化合物往往是離子鍵和共價(jià)鍵的鍵性，這些化學(xué)鍵的原子不象金屬鍵鍵合的原子那樣排列緊密，而是有許多空隙，難以引起位錯(cuò)移動(dòng)。

B.陶瓷材料在室溫下具有脆性107

(2)陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)，其多晶體的晶界也會(huì)阻礙位移的通過(guò)，聚集的位移應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致裂紋的形成，并在超過(guò)一定的臨界值后突然擴(kuò)展。

(3)組成陶瓷材料的晶體和玻璃相也多是脆性的。2.陶瓷強(qiáng)度的控制和脆性的改善

A.降低其總氣孔率，控制好氣孔的大小、形狀和分布。

B.

控制晶粒的大小、數(shù)量和形狀。(2)陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)，其多晶體的晶108

C.

脆性是與強(qiáng)度密切相關(guān)但又不相同的性質(zhì)，它是強(qiáng)度與塑性的綜合反映。提高強(qiáng)度并不會(huì)明顯改善脆性，但降低脆性（即增韌）對(duì)提高強(qiáng)度有利。

D.

增韌的方法一般有表面補(bǔ)強(qiáng)（例如陶瓷表面的施釉、表面離子交換）、復(fù)合增韌（例如金屬與陶瓷的復(fù)合、纖維與陶瓷的復(fù)合）和相變?cè)鲰g（如ZrO2的增韌作用）。C.脆性是與強(qiáng)度密切相關(guān)但又不相同的109作業(yè)：

1陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)中包括哪些相：

、

、

、

。

2為什么陶瓷材料的實(shí)際強(qiáng)度為理論強(qiáng)度的1/10～1/100？

3為什么陶瓷材料具有脆性？如何改善？作業(yè)：110THEENDTHEEND111第二節(jié)陶瓷坯料的配制陶瓷坯料(bodymaterial)一般是由幾種不同的原料配制而成的。性能不同的陶瓷產(chǎn)品，其所用原料的種類和配比也不同，即所謂坯料組成或配方不同。第二節(jié)陶瓷坯料的配制陶瓷坯料(bod112一、陶瓷用原料(一)粘土

1.粘土原料的作用

a.粘土可以提高料漿的懸浮性,使泥漿不沉淀.b.可提高粉料粒子的強(qiáng)度,使粉料保持原有的形狀,增加干坯強(qiáng)度.c.為坯體提供足夠的氧化鋁,以保證坯體的燒結(jié)性能和足夠的機(jī)械強(qiáng)度.一、陶瓷用原料(一)粘土113

2.常見(jiàn)的礦物高嶺土:Al2O3-2SiO2-2H2O

蒙托石:Al2O3-4SiO2-2H2O3.燒失量

------是指粘土經(jīng)過(guò)加熱煅燒（950℃）后重量損失的百分率，稱為燒失量。（二）長(zhǎng)石

1、長(zhǎng)石的作用

a、坯料中粘土原料多，干燥燒成收縮大。2.常見(jiàn)的礦物114長(zhǎng)石作為瘠性料加入，可以增加坯料的透水性，提高干燥強(qiáng)度，減少坯提干燥開(kāi)裂。

b、長(zhǎng)石在1100-1200℃下熔融，形成玻璃相，有利地促進(jìn)坯體燒結(jié)和釉料玻璃化。提高坯體的機(jī)械強(qiáng)度和釉料的透明性。長(zhǎng)石是熔劑原料。

2、常見(jiàn)的長(zhǎng)石礦物鉀長(zhǎng)石：K2O-Al2O3-6SiO2

鈉長(zhǎng)石：Na2O-Al2O3-6SiO23、長(zhǎng)石的工藝性能長(zhǎng)石作為瘠性料加入，可以增加坯料的透水性，提高干燥強(qiáng)度，減少115

長(zhǎng)石原料最主要的工藝性能是熔融溫度和高溫粘度。作為熔劑原料，希望其熔融溫度低，流動(dòng)性好。為什么？早出液相-----有利于燒結(jié)-----有液相參與的燒結(jié)是最有效的燒結(jié)。-------粘度小有利于流動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)遷移快。長(zhǎng)石原料最主要的工藝性能是熔融溫度和高溫粘度。116（三）石英

1、石英的作用石英是陶瓷的主要原料。在墻地磚中含有70-75%，在釉中含有55-60%。

二氧化硅的引入：①來(lái)自粘土，粘土中含有45-50%的二氧化硅。②來(lái)自長(zhǎng)石，長(zhǎng)石中含有65-70%的二氧化硅。③不足部分由石英補(bǔ)足。（三）石英117

2、石英的種類石英巖、石英砂一般情況下陶瓷中石英類原料中二氧化硅的含量要大于98%。

3、石英的作用石英屬于瘠性料，加入坯料中，可以增加濕坯干燥速度，降低生坯干燥收縮，減少生坯開(kāi)裂。坯體收縮是怎樣產(chǎn)生的？2、石英的種類坯體收縮是怎樣產(chǎn)生的？118另外，燒結(jié)時(shí)石英膨脹可以抵消粘土產(chǎn)生收縮，防止坯體低溫?zé)选Ｎ慈鄣氖t構(gòu)成坯體的骨架，使坯體不發(fā)生變形。石英部分溶解在長(zhǎng)石產(chǎn)生的液相中未熔部分，形成骨架支撐坯體。另外，燒結(jié)時(shí)石英膨脹可以抵消粘土產(chǎn)生收縮，防止坯體低溫?zé)选?19二、確定坯料配方的原則（1）充分考慮產(chǎn)品的物理化學(xué)性能和使用性能要求。（2）參考前人的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)。（3）了解各種原料對(duì)產(chǎn)品性質(zhì)的影響。（4）應(yīng)滿足生產(chǎn)工藝的要求。（5）了解原料的品位、來(lái)源和到廠的價(jià)格。什么是品位？二、確定坯料配方的原則什么是品位？120三、坯體組成的表示方法（一）配料量表示法

配料量表示法也稱配料比表示法，是生產(chǎn)中常用的方法。它直接列出所用原料的名稱和質(zhì)量比（各種原料質(zhì)量比之和應(yīng)為100）。例如，某釉面磚配方可表示如下：焦寶石40、石英30、粘土15、滑石5、石灰石7、長(zhǎng)石3。這種方法便于工廠計(jì)量配料，直觀方便。工廠用非常方便。有一定的保密性三、坯體組成的表示方法工廠用非常方便。有一定的保密性121（二）化學(xué)組成表示法即用坯料中各種化學(xué)組分所占的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)來(lái)表示坯料組成（見(jiàn)表2-5-6）。

其優(yōu)點(diǎn)是可以根據(jù)坯料中化學(xué)成分的多少來(lái)推斷或比較坯體的某些性能。表2-5-6某瓷坯的化學(xué)組成研究單位常用（二）化學(xué)組成表示法研究單位常用122（三）示性礦物組成表示法

普通陶瓷坯體一般是由粘土、石英及熔劑類礦物原料組成。用這三類礦物的百分含量可表示坯料的組成，這樣的表示方法叫示性礦物表示法。例如表2-5-6中的釉面磚配方可表示成：粘土類礦物51%，石英28%，熔劑類礦物21%。它有助于了解坯料的一些工藝性能，如燒成性能等。經(jīng)驗(yàn)的成分太多?。。。ㄈ┦拘缘V物組成表示法經(jīng)驗(yàn)的成分太多?。?！123（四）實(shí)驗(yàn)式表示法

實(shí)驗(yàn)式表示法也稱坯式表示法，它是采用各種氧化物摩爾數(shù)來(lái)表示坯料組成的一種方法，將坯料中的氧化物分為堿性、中性和酸性氧化物（見(jiàn)表2-5-7），并計(jì)算出其摩爾數(shù)后按順序排列。例如，某玻化磚坯式為：0.282K2O0.026Fe2O30.96MgO··

5.616SiO2

0.078CaO0.974TiO2（四）實(shí)驗(yàn)式表示法124實(shí)驗(yàn)式表示法：aR2O

bRO?cR2O3?dRO2當(dāng)a+b=1時(shí)為釉式，