陶瓷工艺学第二章坯料汇编

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1、第二章 坯 料,第一节 坯料的类型 第二节 坯料组成的表示方法 第三节 配料计算 第四节 坯料的成型性能 第五节 坯料的制备 第六节 调整坯料性能的添加剂, 长石质瓷 绢云母质瓷 骨灰瓷 镁质瓷,第一节 坯料的类型,1、长石质瓷,属长石石英高岭土为主的三组分配料。 一般烧成温度在1250 -1350。 岩相组成（T1450 ） 玻璃相5060%，莫来石 10-20% ，残余石英 8-12% ，方石英 6-10%。,长石质瓷白度高；具有半透明性；烧成温度在1250 以上的长石质瓷，成瓷后，不透气，吸水率低，瓷质坚硬，断面呈光泽的贝壳状，机械强度高，化学稳定性好。,瓷的特点,淄博长石质瓷,由于配料

2、中粘土含量高，所以坯料的可塑性好，易于成型。 玻璃相含量高，但由于玻璃相为钾玻璃，烧成温度范围宽。其熔体的高温粘度大，高温粘度系数小，尽管玻璃熔体含量大，但出现速度慢且粘度大，所以，高温变形小，烧成容易控制。 产品一般做日用瓷，餐，茶，酒具，工艺美术瓷，要求性能不高的工业瓷。,工艺性能,2、绢云母质瓷,绢云母KAl2(AlSi)4O10(OH)2nH2O+SiO2 作为熔剂。 绢云母通过瓷石引入。瓷石原料熔融后粘度高。 原因：含石英，石英溶于液相提高液相的高温粘度；绢云母可分解为玻璃相和白榴石，具有长石的特性。,岩相组成,瓷的特点,石英，方石英，莫来石，玻璃相。,半透明性好，瓷体中熔体含量高；

3、 相同烧成条件下，烧成温度低，石英颗粒细，易熔；还原焰烧成，瓷质白里泛青。,工艺性能,绢云母质瓷的成瓷范围： 绢云母3050%，石英 1525% ，高岭土 3050%，其它510% 。 实际配方：瓷石7030%，高岭土3070% 。 绢云母可形成莫来石，且形成莫来石温度较低而量多，具有粘土的特征，具有一定的塑性。随绢云母含量不同烧成温度不同，一般在13001350。 烧成用还原焰，成瓷后色调柔和。,3、磷酸盐质瓷（骨灰瓷、骨质瓷）,以骨灰（磷酸盐），高岭土，长石，石英配料。 岩相组成 玻璃相40%，-Ca3（PO4）240%，Ca-长石20%，少量的方石英，气孔，莫来石。,主要化学成分：P2O

4、5，SiO2，Al2O3，CaO。其中的CaO ，P2O5由骨灰引入。,化学组成,配方坯式的大致范围,1.979.08 SiO2 1.158.3RO Al2O3 0.352.67 P2O5,磷酸盐质瓷 （骨灰瓷、骨质瓷）,瓷质特点,半透明性好 -Ca3（PO4）2 ，Ca-长石晶相与玻璃相折射率接近，散射不大，所以，在玻璃相不太高的情况下，具有很好的半透明性。 白度高，粘土用量少，原料中铁含量极低，且少量的铁在磷酸盐中以6配位存在，此时铁离子不显色。其白度一般在80 以上。 光泽好，采用二次烧成，特别是高温素烧，低温釉烧时，因为釉烧过程中基本无素烧时的化学反应，所以不再有气体排除。 机械强度低

5、，热稳定性差。 主要由-Ca3（PO4）2晶相和Ca-长石晶相决定（晶相的机械强度低，线胀系数大）。,工艺特点,坯料中瘠性料含量多，需加入一定量的粘土，以保证成型性能和生坯的干燥强度。但用量不能太多，否则，半透明性减弱，失去骨灰瓷的特点。所以需加高可塑性的粘土。 烧成温度范围窄。 （1）在接近烧成温度附近，生成的钙长石溶于液相，且速度快，则此时液相急剧增加，导致烧成温度范围窄， （2）磷酸盐玻璃高温粘度小，高温粘度系数大，导致烧成温度范围窄。 通常采取在烧成温度下延长时间保温，即低温保温，防止液相增加太快导致制品变形过大。,4、镁质瓷,滑石质瓷岩相组成 晶相:原顽火辉石为主晶相，少量斜顽火辉石

6、和方石英，少量的玻璃相。 配方:滑石6778%，粘土1520%，长石610%。,包括滑石质瓷、镁橄榄石瓷、尖晶石瓷和堇青石瓷。,第二节 坯料组成的表示方法, 配料量表示法 化学组成表示方法 实验式表示法 示性矿物组成表示法,1、配料量表示法,用原料的质量百分数（或质量）来表示配方组成的方法。 最常见的表示方法。直观，易记。 石英 13% 长石 22% 宽城土 65% 滑石 1%,2、化学组成表示方法,SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O I.L 总计 63.37 24.87 0.81 1.15 0.32 2.05 1.89 5.54 100,单位：wt,以坯料中的

7、各组成氧化物的质量百分比来表示配方组成的方法。或称氧化物质量百分比表示法。,它列出化学组成中对坯体性能起主导作用的SiO2和Al2O3的含量，有害杂质Fe2O3、TiO2的含量，能降低烧成温度的熔剂如K2O、Na2O、CaO、MgO的含量以及灼减量的含量。,这种表示方法的优点是能较准确地表示出坯料的化学组成，同时能根据其含量多少估计出这个配方的烧成温度的高低、收缩大小、产品色泽以及其它性能的大致情况。 例如坯料中的SiO2和Al2O3含量多，说明坯体的烧成温度较高，坯体难以烧结和玻化；若坯体中K2O和Na2O的含量多，则坯体易烧结，烧成温度较低；如坯料中Fe2O3和TiO2 多，则表示其着色氧

8、化物成分多，产品的白度必然下降等等。,以各种氧化物的摩尔数的比例来表示。 2 23 4 (碱性 ) (中性或两性=1 ) (酸性),3、化学实验式表示法,化学实验式表示法反映了各氧化物之间的相互关系，使各类氧化物的组成一目了然，便于识别。此外，还能估计出有害杂质与降低熔融温度的成分对坯体的影响，还能表明其高温化学性能。, 习惯上，对陶瓷坯料的实验式，往往取中性氧化物的摩尔数之总和为1。(即c=1） 0.860K2O 0.120Na2O 0.978Al2O3 0. 082CaO 0.022Fe2O3 0.030MgO 在釉料的实验式中，往往取碱性氧化物的摩尔数的总和为1。（即a+b=1) 0.5

9、48CaO 0.116MgO 0.664Al2O3 0.151Na2O 0.034Fe2O3 0.185K2O,4.150SiO2,0.4879SiO2,4、示性矿物组成表示法,坯料配方组成以纯理论的粘土，石英，长石等矿物来表示的方法。 粘土矿物 63.08% 长石矿物 28.62% 石英矿物 8.3%,普通陶瓷生产中，把使用的各种原料所含的同类矿物合并在一起，用粘土、石英、长石三种矿物的质量百分比计算出来。但这些矿物的种类很多，性质上也有差异，因此只能粗略地反映一些情况。, 从化学组成计算实验式： 由实验式计算化学组成： 由配料量计算实验式： 由化学组成计算配料量 由实验式计算配料量： 由示

10、性矿物组成计算配料,第三节 配料计算,（坯）化学组成,实验式（坯式）,示性矿物组成,配料量 （知原料化学组成）,1、从化学组成计算实验式,计算步骤,（1）化学组成含灼减成分时，换算为不含灼减的化学组成； （2）计算各氧化物的摩尔数； （3）计算各氧化物的摩尔数值； （4）将各氧化物的摩尔数值按ROR2O3RO2的顺序排列为实验式。,例1：瓷坯的化学组成为,组成 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O 灼减 总计 % 63.37 24.87 0.81 1.15 0.32 2.05 1.89 5.54 100 求瓷坯的实验式。,解（1）将该瓷坯的化学组成换算为不含灼减的

11、化学组成百分数。 组成 SiO2 AL2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O 总计 % 67.09 26.33 0.8575 1.217 0.3388 2.170 2.001 100,（2）将各氧化物百分数除以各氧化物的摩尔质量，得到各氧化物 的摩尔数。 摩尔数 SiO2 AL2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O mol 1.16 0.2583 0.0054 0.0217 0.0084 0.0230 0.0323,（3）将中性氧化物的摩尔总数算出： 0.2583+0.0054 = 0.2637 （4）用0.2637分别除各氧化物的摩尔数，得到一套以R2O3系数为

12、1的各个氧化物的系数,氧化物 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O 系数 4.232 0.9795 0.0205 0.0823 0.0319 0.0872 0.1224,（5）将所得的氧化物的系数按规定的顺序排列，得实验式。,4.232 SiO2,0.9795 Al2O3 0.0205 Fe2O3,0.0872 K2O 0.1224 Na2O 0.0823 CaO 0.0319 MgO,2、由实验式计算化学组成,步骤 （1）实验式中各氧化物的摩尔数分别乘以各该氧化物的摩尔质量，得到氧化物的质量。 （2）计算各氧化物的质量之和。 （3）分别用各氧化物的质量除以各氧化

13、物质量之和，得到各氧化物所占质量的百分数。,例2：瓷胎实验式为：,4.033SiO2,0.928 Al2O3 0.018 Fe2O3,0.088 CaO 0.010 MgO 0.077 Na2O 0.120 K2O,解：(1)计算各氧化物的质量及总和 ; 氧化物 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O 总计 质量 242.4 100.1 2.875 4.937 0.403 11.3 4.747 366.8,(2)计算各氧化物所占的质量百分数即为各氧化物的化 学组成 组成 SiO2 AL2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O 总和 % 66.09 27.

14、29 0.78 1.364 0.1099 3.081 1.301 100.00,3、由配料量计算实验式,步骤 （1）知道所用的各种原料的化学组成，并换算为不含灼减的化学百分组成； （2）将每种原料的配料量（质量）乘以各氧化物的百分数，即得各种氧化物的质量； （3）将各种原料中共同氧化物加在一起，得到坯料中各氧化物的总质量；,（4）用各氧化物的质量除以各氧化物的摩尔质量，得到各氧化物的摩尔数； （5）各氧化物的摩尔数除以中性氧化物的摩尔总数，得到一系列以中性氧化物系数为 1 的一套各氧化物的摩尔系数； （6）按规定的顺序排列各种氧化物，得到所要求的实验式。,例3：坯料配料量为： 石英13% 长石

15、22% 宽城土65% 滑石1%。 求此坯料的实验式。,解 (1)将原料的化学组成换算为不含灼减的，如表2-25所示。 (2)计算各种原料中每种氧化物的含量，并求每种氧化物 的总质量，列表。 氧化物 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O 石英 12.81 0.094 0.035 0.048 0.033 长石 14.47 4.28 0.16 0.04 1.98 1.07 宽城土 42.09 21.61 0.22 0.34 0.31 0.34 0.085 滑石 0.64 0.013 0.0015 0.033 0.31 总和 70.01 25.997 0.4165 0.461 0.653 2.32 1.155,(3)各种氧化物的质量除以该氧化物的摩尔质量