陶瓷工艺原理3章釉之形成反应

《陶瓷工艺原理3章釉之形成反应》由会员分享，可在线阅读，更多相关《陶瓷工艺原理3章釉之形成反应（77页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第五节釉层形成过程的反应 主讲人：胡晓洪陶瓷工艺原理要 目v 3.5 釉层形成过程的反应 v3.5.1釉料在加热中的变化 v 3.5.2 釉料与坯体的作用 v 3.5.3 釉层的显微结构 v 习 题由配釉的原料转变为最终的釉层是非常复杂的过 程，难以解释清楚。 釉层形成过程的反应为：原料的分解、化合与固 相反应、氧化物的挥发、烧结、熔化及凝固（包 括析晶) 交叉或重复出现。 3.5.1 釉料加热时的变化 3.5.2 釉层冷却时的变化 3.5. 3 釉层中气泡的产生 3.5釉层形成过程的反应3.5.1 釉料加热时的变化 物理化学变化归为(1)原料的分解；(2)化合与固相反应； (3)氧化物挥发；

2、(4)烧结；(5)熔融；3.5.1.1 原料的分解 包括碳酸盐、硝酸盐、硫酸盐及氧化物的分解和原料中 吸附水、结晶水的排出。 釉用原料如粘土脱水，有机物挥发挥发 ，碳酸盐盐、硫酸盐盐、磷酸盐盐、硝酸盐盐、硼砂、硼酸、石灰石、方解石等分解。杂质钠、钾氧化物等使分解温度降低。 在575900 范围内、碳酸盐、硫酸盐、纯碱等分解，应缓慢升温，充分地排除气态产物以防止气泡产生及釉面针孔、裂纹等缺陷形成。粘土吸附的炭素。3.5釉层形成过程的反应3.5.1 釉料加热时的变化3.5.1. 2 化合与固相反应 温度升高时，易熔氧化物同Al2O3 和SiO2等发生反应，形成了 新的共熔物，碱土金属碳酸盐与石英形

3、成硅酸盐： Na2CO3与SiO2在500以下生成Na2SiO3 CaCO3与SiO2形成CaSiO3 CaCO3与高岭土800生成CaSiO3 PbO与SiO2在600700 PbSiO3固相反应ZnO与SiO2 2ZnOSiO2 低共熔液相出现会促进上述反应进行。 3.5釉层形成过程的反应3.5.1 釉料加热时的变化3.5.1.3 釉中组分的挥发 挥发的大小取决于各组分蒸气压、加热时间、窑炉气氛等因素。 氧化铅、硼砂，硼酸、钠和钾盐、氧化锑、芒硝等均会有不同程 度的挥发，这些物质中硼酸和钾盐类较易挥发。 液相出现会促进上述反应进行。 硼450；铅850；铬1000。玻璃熔体中，Al2O3挥

4、发 量为0.5-5， 氧化硼为1一5，而Na2O和K2O 的挥发昆可达5 硒镉红釉超过1020，显色效果不佳，包裹釉料1250 仍大红颜 色3.5.1.4 烧结 烧结是指将粉末状态的物质经过加热转化为具有一定强度的凝集块状物质的过程。本质：降低颗粒表面能的过程。3.5釉层形成过程的反应3.5釉层形成过程的反应3.5.1 釉料加热时的变化 3.5.1.4 烧结 影响因素 烧结温度和保温时间的影响。烧结温度愈高，保温时间 愈长，越有利于烧结，多晶材料应注意品粒的“异常生 长”。 原料粒度的影响。原料颗粒愈细，则熔点降低，有利于 烧结。反之，则不利于烧结 添加剂的影响。根据添加剂的不同可促进或阻止烧

5、结过 程。 原料类型不同，烧结速率就商很大差别。 颗粒表面如粘附着熔融物，则有利于烧结。 在合适的温度下，扩散作用可以补偿结构缺陷，粒子边 缘的破碎也受其影响 小颗粒的原料由于表面能较大，不断向大颗粒移动，大 小颗粒结合而形成一更大颗粒。3.5.1.1 釉料加热时的变化3.5.1.5 熔融 由于温度升高，最初出现的液相由固相反应逐渐转变为有 液相参与，不断溶解釉料成分，最终使液相量不断增加，绝大部分变成熔液。熔融后的对流状态使釉均匀。 自熔：指釉料中长石，碳酸盐、硝酸盐、氧化铅及熔块等易 熔物的融化； 共熔：指釉料中几种物质形成各种低共熔物。3.5.1釉层形成过程的反应3.5.1 釉料加热时的

6、变化3.5.1.5 熔融 釉料及熔块的熔融均匀及彻底程度直接影响着釉面质量。 影响其熔化速度及均匀程度的因素为： 釉料内部的高温排气：在高温下，釉料内气泡的排出会在釉熔 体中起搅拌作用,从而釉层均化较好。 釉料吸附水的排出：和第一种因素相比，影响要微弱得多。 原料的状态：原料颗粒越细，混合的越均匀，熔化温度越低， 缩短熔化时间，增强均匀程度。 釉烧时间和温度：釉烧时间长，温度高，会使釉熔化和均化更充分。3.5釉层形成过程的反应3.5.2 釉料冷却时的变化3.5.2.1 凝固 熔融的釉料冷却时经历的变化和玻璃一样，首先由低粘度的高 温流动状态转变到粘稠状态，粘度随温度的降低而增加，再继 续冷却则

7、釉熔体变成凝固状态，呈脆性。 3.5.2.2 产生应力 在粘稠状态态的温度范围围内釉熔体尚可移动动，使呈现现的应应力消除，在冷却、凝固过过程中坯与釉的体积积都在变变化，而且变变化的速率不相同，则则会形成应应力。 3.5釉层形成过程的反应第一阶段，粘度小于10Pas，温度与粘度大致成直线关系，釉处 于熔融状态。第二阶段，随温度降低，熔体粘度增加，粘度在10- 100Pas，为硬化阶段或转变区域。第三阶段，粘度大干100Pas， 温度低于转变温度点(Tg)时，釉面由粘性状态进入脆性状态。应力3.5.3 釉层中气泡的产生仔细观察光滑釉面，有小针孔6.1.3.1产生原因 （1）由于坯釉本身的原因产生的

8、气泡： 坯釉烧前内部颗粒之间的堆积空隙，形成气泡 3.5釉层形成过程的反应坯体釉层 3.5.3 釉层中气泡的产生6.1.3.1产生原因 （1）由坯釉化学反应产生的气孔 坯釉中含有CO32-，SO42-，NO3-，Pb3O4、OH-、各种H2O等在高温下分解、挥发；熔块吸附水分高温下逸出。 Fe2O3分解，歧化反应，油滴釉就是釉组分高温分解放出气体在 釉层表面形成缺陷，然后Fe2O3在缺陷处析晶而形成油滴。（2）碳素和有机物的燃烧等；都要排出气体。3.5釉层形成过程的反应3.5.3 釉层中气泡的产生3.5.3.1产生原因 （3）由于工艺因素形成的气泡： 干燥后的釉层透气性较差，坯体孔隙中的气体不

9、易排出，而在 高温时坯中气体通过釉面而产生气泡。 在施釉时将一部分气体封闭在釉层中，也会产生气泡，或者在 釉中加入一些添加剂而引入气泡。 釉层厚度增加，气泡增多。 快速烧成时，坯釉中气体来不及排出，被已烧融并硬化的釉层 封闭在其中形成气泡。 3.5釉层形成过程的反应3.5.3 釉层中气泡的产生3.5.3.2气泡对釉面性能的影响 （1） 对外观性能的影响： 在外观品质上，气泡的存在使釉面透光度降低，同时针孔、凹 坑及不平整等缺陷增加，使外观品质下降。 釉中气泡的大小也会对釉的外观产生很大影响，3.5釉层形成过程的反应3.5.3.2 气泡对釉面性能的影响 （1）对外观性能的影响 凹凸不平 透光度下

10、降 光泽度下降气泡大小与釉面外观状态关系表3.5釉层形成过程的反应 机械强度下降：以抗折强度为例，气泡相当于微裂纹，受力后 沿气泡断裂。3.5.3.2 气泡对釉面性能的影响 （2）对内在性能的影响 耐磨性下降 耐酸碱能力下降 耐酸碱能力下降气泡釉层气孔率增加釉面不平增加了酸 碱与釉的接触面积耐磨性下降3.5釉层形成过程的反应3.5.3.3 气泡的克服方法（2）烧成过程控制（1） 配方控制 提高釉的始熔温度； 增加釉中熔剂含量，降低釉的高温粘度； 合理选择原料： 选择不产生气体的原料或熔块釉； 选择有利于气体排除的原料；（排气温度低的原料）3.5釉层形成过程的反应 低温阶段：加强通风，中火保温。

11、 高温阶段：均匀升温，高火保温。3.5.3.3 气泡的克服方法（3）釉浆制备过程工艺控制 釉料不要磨得太细； 在釉浆中加入消泡剂： 例如：在釉浆中加入PVA时，虽然提高了釉浆的施釉性能 （粘接作用），但是在搅拌中回出现泡沫； 加入0.01-0.05%(PVA为基准)的辛醇或磷酸三丁酯。3.5釉层形成过程的反应第六节 釉的析晶v 指陶瓷釉层析出各种种类、大小不 同的晶体，而产生各种釉面效果或缺陷 的现象，有需要的又有不需要的。如透 明釉的失透；结晶釉、乳浊釉、无光釉 、金属光泽釉的产生艺术效果等。 3.6.1 釉熔体的析晶过程 3.6.2 影响釉熔体析晶的因素 3.6.3 析晶对釉面光学性质的影

12、响 v 指陶瓷釉层析出各种种类、大小不同的晶体，而产 生各种釉面效果或缺陷的现象，有需要的又有不需要 的。如透明釉的失透；结晶釉、乳浊釉、无光釉、金 属光泽釉的产生等。 3.6 釉的析晶3.6 釉的析晶 3.6 釉的析晶 3.6 釉的析晶 3.6 釉的析晶 3.6 釉的析晶 3.6 釉的析晶 3.6 釉的析晶 3.6 釉的析晶 3.6.1 釉熔体的析晶过程 熔体的粘度及冷却速度是析晶的必要条件 晶核的形成和晶体的生长都是过冷程度与粘度的函数。 (1)晶核的形成 速度IV 釉层中未完全融化的残余微晶 ，如乳浊剂 釉熔体原子重新排列硅酸盐熔体的成核最大速度在较低温度下，而晶体生长的最大速度在较高的

13、温度下 (2)晶核长大 速度 uTT3.6 釉的析晶 TV Tu TV TTTu 釉料的组成 液相分离釉熔体的分相 烧成制度 3.6.2 影响釉熔体析晶的因素3.6 釉的析晶 釉料的组成 组成是其析晶的内在能力 釉料组成对应于相图中一定化合物的组成，则釉料易析晶 釉料组成对应于相图界线上或低共熔点上，则会析出两种或 两种以上的晶体，它们会互相干扰，从而阻碍析晶 控制釉料组成的方法 加入晶核剂 TiO2、ZrO2、P2O5、Cr2O3、Fe2O3、V2O5等 易导致玻璃分相、析晶 引入某成分使其与玻璃基质中的组分形成化合物析出晶体 引入能够降低粘度的成份3.6.2 影响釉熔体析晶的因素3.6 釉

14、的析晶 A BC(1)相图中的位置； (2)加入晶核剂SnO2、ZrO2等； (3)加入引起析晶的氧化物 ZnO、CaO、BaO、Al2O3 (4)引入能够降低粘度的成份； 7.3.2 影响釉熔体析晶的因素釉料的组成釉的粘度釉的粘度是抑制或促进熔体中生成较大结晶或微晶的重要因素，因 而通过粘度的调整，也可获得乳浊釉和透明釉。一般说来，釉熔体 粘度大的，其扩散阻力大，因而不利于晶体长大；反之，釉熔体粘 度小，其扩散作用就十分明显，则有利于粒子的定向排列，有利于 晶体生长。因而，结晶釉往往是粘度较小的釉。 粘度 流釉，协调好两者的矛盾关系 液相分离釉熔体的分相7.3.2 影响釉熔体析晶的因素 分相

15、提供玻璃成核的推动力 熔体分解的液相比原始相更接近化学计量，更易析晶 分相产生的界面提供成核的有利部位 分相后两液相中的一个相具有比均匀母相更大的原子迁移率和成核速度 晶核剂易富集于一相中，易结晶。分相加入的晶核剂富集在一相中，当富集到一定程度时，起着晶核的作用 结晶釉 分别在成核速度和生长速度较大的温度范围保温一段时间，有利于析晶。7.3.2 影响釉熔体析晶的因素 烧成制度防止釉面析晶 晶核形成较低温度升温加快 快速冷却，防止析晶，晶粒生长高温残余晶体成为析晶 中心 7.3.3 析晶对釉面光学性质的影响v 析晶使釉显示低光泽度效果，制作无光釉和亚光釉。无光釉生烧无光釉 HF腐蚀无光釉 析晶无光釉（常用）无光釉一般出现在高硅低铝区或高铝低硅区，在高硅低铝区主 要是由于析出了石英类晶体，而在高铝低硅区则主要是由于析 出了长石类晶体而呈现无光，例如析出了钙长石或钡长石。7.3.3 析晶对釉面光学性质的影响 （1）钛无光釉 釉中加入1015的TiO2和少量ZnO可得到无 光釉。 （2）锌无光釉 釉中加入一定量的ZnO，析出硅锌矿晶体表