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1、陶瓷材料工艺学（1） 坯料组成、设计及配料计算,一、坯料组成的表示方法 二、设计配方的依据 三、配料计算,主 要 内 容,一、坯料组成的表示方法,（1）配料比（量）表示法 （2）矿物组成(又称示性矿物组成)表示 （3）化学组成表示 （4）实验公式(赛格式)表示 （5）分子式表示法,（1）配料比（量）表示法,这是最常见的方法，列出每种原料的重量百分比。,刚玉瓷的配方：工业氧化铝95.0、苏州高岭土2.0、海城滑石3.0。 卫生瓷乳浊釉的配方：长石33.2、石英20.4、苏州高岭土3.9、广东锆英石13.4、氧化锌4.7、煅烧滑石9.4、石灰石9.5、碱石5.5。,优点：具体反映原料的名称和数量，
2、便于直接进行生产或试验。 缺点：各工厂所用及各地所产原料成分和性质不相同或即使是同种原料，只要成分不同，配料比例也须作相应变更。无法互相对照比较或直接引用。,（1）配料比（量）表示法,（2）矿物组成(又称示性矿物组成)表示,普通陶瓷生产中，常把天然原料中所含的同类矿物含量 合并在一起，用粘土矿物、长石类矿物及石英三种矿物的重 量百分比表示坯体的组成。,依据：同类型的矿物在坯料中所起的主要作用基本上是相同。,优点：用矿物组成进行配料计算时较为简便。 缺点：矿物种类很多，性质有所差异。它们在坯料中的作用 也是有差别的。这种方法只能粗略地反映一些情况。,（3）化学组成表示,根据化学全分析的结果，用各
3、种氧化物及灼烧减量的 重量百分比反应坯和釉料的成分。,例： SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O ZnO 灼减量 日用瓷坯 66.88 21.63 0.47 0.61 0.37 2.94 0 .62 5.47 日用瓷釉 70.10 12.52 0.31 2.72 1.53 5.85 2.52 1.44 2.95,缺点：由于原料和产品中这些氧化物不是单独和孤立存在的，它们之间的关系和反应情况又比较复杂，因此这种方法也有其局限性。,优点：利用这些数据可以初步判断坯、釉的一些基本性质。再用原料的化学组成可以计算出符合既定组成的配方。,（3）化学组成表示,（4）
4、实验公式(赛格式)表示,根据坯和釉的化学组成计算出各氧化物的分子式，按照 碱性氧化物、中性氧化物和酸性氧化物的顺序列出它们的分 子数。这种式子称为坯式或釉式。,坯式通常以中性氧化物R2O3为基准，令其分子数为1， 则可写成下列形式： （xR2O+yRO）1R2O3zSiO2 釉式以碱金属及碱土金属氧化物R 2O及RO的分子数之和为基准，令其为1，则釉式可写成： 1（R2O+RO）mR2O3nSiO2,电子工业用的陶瓷常用分子式表示其组成。,例如最简单的锆钛铅固溶体的分子式为： Pb（ZrxTi1-x）O3 它表示PbTiO3中的Tj有x分子被Zr取代。,如：Pb0.920Mg0.040Sr0.
5、025Ba0.015（Zr0.53Ti0.47）O3 +0.500 重量CeO2+0.225重量MnO2,上式表示：Pb（Zr0.53Ti0.47）O3中的Pb有4分子被Mg取代， 2.5分子被Sr取代，1.5%分子被Ba取代；在PbTiO3中的Ti 有53分子被Zr取代，或者说PbTiO3中的Zr有47被Ti取代。 外加的CeO2和MoO2为改性物质。,（5）分子式表示,二、设计配方的依据,确定陶瓷配方时，应注意下列几个问题：,产品的物理化学性质、使用要求是考虑坯、釉料 组成的主要依据。 在拟定配方时可采用一些工厂或研究单位积累的数据 和经验，这样可以节省试验时间，提高效率。 了解各种原料对
6、产品性质的影响是配料的基础。 配方要能满足生产工艺的要求。 希望采用的原料来源丰富，质量稳定、运输方便、 价格低廉。,三、配料计算,1. 基本项目的计算 2. 由化学组成计算配方 3. 由矿物组成计算配方 4. 由实验公式坯式(或分子式）计算配方 5. 更换原料时配方计算,1.基本项目的计算,目的：掌握坯式、釉式、原料及坯料矿物组成的计算是配 方计算的基本训练 。,由坯、釉的化学组成计算坯、釉式 由坯、釉式计算它们的化学组成 由化学组成计算矿物组成,由坯、釉的化学组成计算坯、釉式,计算步骤： （1）用氧化物的百分含量除以其分子量，得到各氧化物的分子数。 （2）坯式：以各氧化物的分子数除以R2O
7、3分子数。 釉式：各氧化物的分子数除以（R2ORO）的分子数之和 所得到的数字就是坯式或釉式中各氧化物前面的系数（相对分子数）。 （3）按照碱性氧化物、中性氧化物及酸性氧化物顺序列出各氧化物的相对分子数，即坯釉式。 （4）若原始组成中含有灼减量，则应先换算为不含灼减的组成，再按上述步骤计算。,例1 某瓷坯的化学组成如表1所示，试求该瓷坯的实验式。 表1 某瓷坯的化学组成,O,67.07 26.33 0.86 1.22 0.34 2.17 2.00 100 Al2O3摩尔数：26.33/101.96=0.2582； Fe2O3摩尔数： 0.86/159.7=0.0054 0.2582+0.005
8、4=0.2636 0.2582/0.2636=0.9795 0.0054/0.2636=0.0205 SiO2摩尔数： 67.07/60.09=1.1162 1.1162/0.2636=4.232 同理获得其他氧化物前的摩尔数。 经上述计算步骤可得该瓷坯实验式为：,例2 某锆质釉配方： 长石：25.6 石英：32.2 粘土：10.0 白垩：18.4 氧化锌：2 锆英石：11.8 各原料的化学组成列表如下，计算釉式。,由釉的化学组成计算釉式,原料 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O ZnO ZrO2 灼减 总计 长石65.04 20.4 0.24 0.8 0.18
9、 3.74 9.38 0.11 99.89 粘土49.82 35.74 1.06 0.65 0.6 0.82 0.95 10 99.64 石英98.54 0.28 0.72 0.25 0.35 0.2 100.34 白垩1.0 0.24 54.66 0.22 100 43.0 99.16 氧化锌 100.00 锆英石38.81 5.34 0.4 0.2 55.1 99.85,解： （1） 把原料组成百分比乘各原料中化学组成，即得釉料中各氧化 物含量。,原料 釉料配比 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O ZnO ZrO2 L 长石 25.6 6.65 5.22 0
10、.06 0.2 0.05 0.95 2.4 0.02 粘土： 10 4.98 3.57 0.11 0.06 0.06 0.08 0.1 1.05 石英： 32.2 31.76 0.09 0.23 0.08 0.11 0.06 白垩： 18.4 0.18 0.04 0.06 0.04 7.99 氧化锌：2 2 锆英石：11.8 4.58 0.63 0.05 0.03 6.50 总计： 100 58.15 9.55 0.4 10.45 0.29 1.03 2.5 2 6.50 9.12 除去灼减： 64.00 10.51 0.44 11.50 0.32 1.13 2.7 2.2 7.15 ,解：
11、（1） 把原料组成百分比乘各原料中化学组成，即得釉料中各氧化 物含量。,原料 釉料配比 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O ZnO ZrO2 L 长石 25.6 6.65 5.22 0.06 0.2 0.05 0.95 2.4 0.02 粘土： 10 4.98 3.57 0.11 0.06 0.06 0.08 0.1 1.05 石英： 32.2 31.76 0.09 0.23 0.08 0.11 0.06 白垩： 18.4 0.18 0.04 0.06 0.04 7.99 氧化锌：2 2 锆英石：11.8 4.58 0.63 0.05 0.03 6.50 总计：
12、 100 58.15 9.55 0.4 10.45 0.29 1.03 2.5 2 6.50 9.12 除去灼减： 64.00 10.51 0.44 11.50 0.32 1.13 2.7 2.2 7.15 ,解： （1） 把原料组成百分比乘各原料中化学组成，即得釉料中各氧化 物含量。 （2）釉式的计算：,原料 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O ZnO ZrO2 64.00 10.51 0.44 11.50 0.32 1.13 2.7 2.2 7.15 分子量：60.1 102 160 56.1 40.3 62 94.2 81.4 123.2 分子数 1.06
13、5 0.103 0.027 0.205 0.028 0.018 0.029 0.027 0.058 R2O+RO =0.287 釉式的 分子数 3.781 0.259 0.009 0.714 0.028 0.063 0.101 0.094 0.202,解： （1） 把原料组成百分比乘各原料中化学组成，即得釉料中各氧化 物含量。 （2）釉式的计算. （3） 计算所得釉式为：,由坯、釉式计算它们的化学组成,计算步骤： （1）将坯式或釉式中各氧化物的分子数乘以其分子量，得到其重量。 (2）各氧化物的重量除以氧化物重量之和，得到它们的重量百分比。,例3 求下列坯式的化学组成。,解：列表计算结果 SiO2 Al2O3. Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O 分子数 4.15 0.978 0.022 0.082 0.030 0.120 0.086 分子量 60.1 102 160 56.1 40.3 62 94.2 氧化物重量249 99.76 3.52 4.59 1.20 7.44 8.08 其重量和 373.59 各氧化物重量249/ 373.59 百分比 =66.67 26.65 0.91 1.25 0.33 2.00 2.15 所以所求坯式化学组成为 ： SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O 66.67
