陶瓷的配料及计算洛阳理工学院 2011.2l一、陶瓷坯釉料配比和组成的表示方法l二、企业各种配方的价值与意义l三、陶瓷坯体配方计算陶瓷的配料及计算一、陶瓷坯釉料配比和组成的表示方法l陶瓷的配料包括坯料和釉料的配料两种，坯 料和釉料的表示方法相近但有差异l陶瓷配料的表示方法主要有四种：示性矿物 组成、实验式表示法、化学组成和配料量表 示法我们在企业看到的主要是配料量表示 法；在许多参考书中看到的化学组成和实验 式表示法；示性矿物组成表示法一般只在说 明坯体的性质时才使用，没有实际意义l一、陶瓷坯料和釉料配比的表示方法l1、示性矿物组成表示法l如：某瓷器的组成是：长石25％、石英35％、粘土40％，属于长石瓷l2、化学组成表示法 l邯郸陶瓷研究所研制的瓷器配方：SiO272.4％、TiO20.11％、Al2O3、21.5 ％、Fe2O30.11％、Na2O0.69％、K2O3.24％、CaO1.3％、MgO1.3％、 其它氧化物6.53％ l我国瓷的化学组成一般在下列之间波动：SiO265～75％、Al2O319～25％ 、RO＋R2O4～6％l一般瓷的化学组成不固定，SiO2含量高时Al2O3就低，我国和日本的瓷器 就是如此；反之也成立，SiO2低时Al2O3含量就高，欧美的瓷器就是这样 。
一、陶瓷坯釉料配比和组成的表示方法l3、实验式表示法l釉式是以R2O＋RO摩尔数（mol数）总和为1，再计算其他的三价氧化物和SiO2 的数值，写出釉式我国日用瓷、古瓷及著名产瓷区的釉式如下：（R2O＋RO） ·（1.9～4.5）Al2O3·（12～20）SiO2，烧成温度约1300℃l康熙年间的斗彩青花釉实验式：l（0.185K2O＋0.151Na2O＋0.548CaO＋0.116MgO）·（0.664Al2O3＋ 0.034Fe2O3）·0.4879SiO2l少数国内瓷器和多数国外瓷器的釉式如下：l（R2O＋RO）·（4～6）Al2O3·（20.5～27.5）SiO2，烧成温度约1400℃l坯式则是以三价氧化物摩尔数（mol数）总和为1，再计算碱性氧化物和SiO2的数 值，写出坯式l瓷器坯体的实验式表示法如下：（我国康熙瓷的实验式）l（0.86K2O＋0.12Na2O＋0.082CaO＋0.030MgO）·（0.978Al2O3＋0.022Fe2O3 ）·4.15SiO2 一、陶瓷坯釉料配比和组成的表示方法l4、配料量表示法（釉料和坯料都可以采用该方法表示， 但初学者不容易分清坯、釉式），即在陶瓷配方中，用原 料的质量分数(或质量)来表示配方组成的方法。
例如：鲁 青瓷配方如下，煅烧滑石75％、长石12％、新汶高岭土 10％、莱阳土3％、碱0.3％粉；某厂坯料配料量，石英29 ％，长石21％，大同砂石32％，界牌土15％，滑石3％ 现在许多工厂都以某种矿物的产地来命名及计算添加量l这四种表示方法除了示性矿物组成表示方法太粗外，其它 三种方法之间是可以相互转化的，转化的方法就是化学百 分比和mol数百分比之间的转化 一、陶瓷坯釉料配比和组成的表示方法二、企业各种配方的价值与意义l陶瓷的烧结温度主要与配比有关，指的是化学组成化学组成一致的 坯体烧结温度相同，这也是我们研制的测温三角锥的根据，陶瓷的很 多生产技术和使用性质都由此而来；耐火材料也是如此但陶瓷的生 产不单是依靠烧结一种条件来控制制品的质量，陶瓷在生产加工过程 中还要成型，必须考虑其成型性能 l陶瓷的工艺性能主要与所使用的原料有关，从理论上讲，单独的瓷石 可以烧结为陶瓷，但因工艺性能差而不能单独使用l对于日用瓷而言，一般常用塑性成型，坯料的塑性很重要，通过添加 塑性粘土和瘠性物料的比例来改变坯体的塑性；对于卫生瓷而言，多 常用注浆成型，泥浆的流变性（流动性和触变性）很重要，泥浆中往 往有一定数量的蒙脱石；而墙地砖则多常用压制成型，对可塑性要求 不高，可少量使用高可塑性粘土，但如果坯体中没有粘土类矿物或粘 土类矿物过少，则坯体强度低，成型后的坯体易开裂、破损而影响产 品合格率，影响制品的产量和质量。
l我们在企业看到的多是物料组成，单这个配方对我们价值不大！ （配方中各物料的自由水和结合水含量是多少？各物料的工艺性 能是什么，它们各自的化学组成是多少及成分波动，对这种瓷器 的物理化学性能要求是什么？等这些问题都非常清楚时，这个配 方才真正有价值l如果知道一个企业的完整配方，则需要知道矿物配比和每种矿物 的化学组成和工艺性能，这种配方才具有价值！（知道化学组成 就知道这种陶瓷的烧结温度、知道工艺性能则了解加工方法！） 许多陶瓷工艺课本都给出了陶瓷坯体和釉料的化学组成和矿物组 成，也给出一些陶瓷的物料组成，但没有对应关系我们要努力 找出它们的对应关系，这样的话，到工厂去，我们人人都是专家 l实际工作中，我们经常看到一个企业请了一个专家，请了一个人 去管理这个企业， 这个人除了具有专业知识外还要具备较强的管 理能力和做人的本领（为人处事的本领），这样才能管理好二、企业各种配方的价值与意义l在此，主要介绍测温三角锥对坯釉烧成温度的意义l我们把试样的化学组成换算为实验式，通过实验式可以大致判断试样 的烧结温度，判断试样的耐火度，进而估计试样的烧成温度l方法是：把试样中的碱金属和碱土金属氧化物mol％含量计算出来并 加和，把Al2O3、Fe2O3、Cr2O3等三价化合物归结为Al2O3，把剩余的 四价及其更高价化合物都归结为SiO2，把这些计算数据按照‘R2O＋ RO总和为1’分别计算试样中Al2O3和SiO2的含量，写出实验式；同时 ，把测温三角锥的化学组成也按照该方法计算，得到各三角锥的实验 式；通过试样的实验式与测温三角锥实验式对比，与试样最接近的那 个三角锥耐火度也近似是试样的耐火度，再考虑试样中杂质比较多， 适当下调耐火度对应的温度，根据耐火度与烧结温度的关系，估计出 试样的烧结温度 。
二、企业各种配方的价值与意义l单一的天然原料很难满足陶瓷生产的化学成分和工艺性能要求， 往往需要几种物料配合陶瓷坯体配方的计算是采用满足主要化学 成分和工艺性能要求来逐步计算的l产品的物理性质和使用性能要求是考虑坯料和釉料组成的主要依 据，如：日用瓷要求坯体的白度、釉的透明度和光泽度，整套的 瓷器器形规整、色泽一致；而电瓷则要求较高的力学性能和电器 绝缘性能，釉面砖则规格一致、表面平整并有一定的吸水率在 拟定陶瓷的配方时，可采用一些工厂或研究单位积累的经验和数 据，以节省时间且提高效率 l在进行配料计算时，还要了解各种物料的工艺性能（可塑性、触 变性和流动性等）和化学成分对试样化学组成的影响，了解原料 对试样成型性能、干燥性能和烧成性能的影响还要选择来源广 泛、价格低廉、性能稳定、运输方便的原料l在初步选定所使用的原料后，再进行配料配比的计算 三、陶瓷坯、釉料的配方计算 l在计算前，把所有的物料按化学组成都换算成灼烧基（把吸附水 、结晶水及一些有机物杂质等都除去）；把所有的物料都按化学 组成换算为mol组成（不换算也可），按满足法去计算坯体的配料 量：一般是采用长石矿物满足坯体中钾钠含量的要求，再用粘土 满足试样中剩余Al2O3的用量要求，最后用石英满足剩余SiO2的用 量要求。
但采用这种方法没有考虑试样的工艺性能，一般试样中 蒙脱石（膨润土）的含量不大于4％，在配料计算时，应该首先计 算添加蒙脱石后剩余试样的各成分含量，再用满足法计算三、陶瓷坯、釉料的配方计算 三、陶瓷坯、釉料的配方计算l（一）、从化学组成计算实验式l若知道了坯料的化学组成，可按下列步骤计算成为实验式l①若坯料的化学组成包含有灼减量成分，首先应将其换算成不含灼减量的化学组成l② 以各氧化物的摩尔质量，分别除各该项氧化物的质量分数，得到 各氧化物的量n(mol)；l③以碱性氧化物或中性氧化物总和，分别除各氧化物的量，即得到 一套以碱性氧化物或中性氧化物为1mol的各氧化物的数值；l④将上述各氧化物的量按RO、R2O3和RO2的顺序排列为实验式l下面是某瓷坯的化学组成，试计算其实验式 组成SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2O灼减合计含量63.3724.870.811.150.322.051.895.54100三、陶瓷坯、釉料的配方计算l[解]①先将该瓷坯的化学组成换算成不含有灼减量的化学 组成lw(SiO2)=63.37/(100-5.54)×100％=67.09％lw(Al2O3)=24.87/(100-5.54)×100％=26.33％lw(Fe2O3)=0.81/(100-5.54)×100％＝0.8575％lw(CaO)＝1.15/(100-5.54)×100％＝1.217％lw(MgO)＝0.32/(100-5.54)×100％=0.3388％lw(K2O)＝2.05/(100-5.54)×100％＝2.170％lw(Na2O)＝1.89/(100-5.54)×100％＝2.001％l ∑＝100.00％三、陶瓷坯、釉料的配方计算l②将各氧化物质量分数除以各种氧化物的摩尔质量，得到各 种氧化物的量(mol)ln(SiO2)＝67.09/60.1＝1.116(mol)ln(Al2O3)=26.33/101.9＝0.2583(mol)ln(Fe2O3)＝0.8575/159.7＝0.0054(mol)ln(CaO)=1.217/56.1=0.0217(mol)l n(MgO)=0.3388/40.3＝0.0084(mol)ln(K2O)＝2.17/94.2=0.0230(mol)ln(Na2O)=2.001/62＝0.0323(mol)l③将中性氧化物的总量算出：0.2583十0.0054＝0.2637(mol)三、陶瓷坯、釉料的配方计算l④用0.2637除各氧化物的量，得到一套以R2O3系数为1的各氧化物系数。
lSiO2＝1.116/0.2637＝4.232 Al2O3＝0.2583/0.2637＝0.9795lFe2O3＝0.0054/0.2637＝0.0205 CaO＝0.0217/0.2637＝0.0823lMgO＝0.0084/0.2637＝0.0319 K2O＝0.0230/0.2637＝0.0872lNa2O＝0.0323/0.2637＝0.1224l⑤将各氧化物按照规定的顺序排列，得到瓷坯的坯式l0.0872K2Ol0.1224Na2O 0.9795Al2O3 4.232SiO2l0.0823CaO 0.0205Fe2O3l0.0319MgO三、陶瓷坯、釉料的配方计算l（二）、由实验式计算坯体的化学组成l若已知道坯料的实验式，可通过下列步骤的计算，得到坯料的化 学组成l①用实验式中各氧化物的量分别乘以该氧化物的摩尔质量，得到 该氧化物的质量l②算出各氧化物质量之总和；l②分别用各氧化物的质量除以氧化物质量之总和，可获得各氧化 物所占质量分数l下面是我国雍正薄胎粉彩碟的瓷胎实验式为：l 0.088CaOl 0.010MgO 0.982 Al2O3 4.033SiO2l 0.077Na2O 0.018 Fe2O3l 0.120K2O 试计算该瓷胎的化学组成三、陶瓷坯、釉料的配方计算l[解]①计算出各氧化物的质量：l m(CaO)＝0.088×56.1＝4.937(g)l m(MgO)＝0.010×40.3＝0.403(g)l m(Na2O)＝0.077×62.0=4.774(g)l m(K2O)＝0.120×94.2=11.30(g)l m(Al2O3)＝0.982×101.9=100.1(g)l m(Fe2O3)＝0.018×159.7=2.875(g)l m(SiO2)＝4.033×60.1=242.4(g)l②计算出各氧化物质量总和为366.8g三、陶瓷坯、釉料。