陶瓷工艺学第一章原料.ppt

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1、陶瓷工艺学第一章陶瓷原料原料是陶瓷生产的基础，人们最初使用的主要是天然的矿物或岩石原料。矿物是地壳中的一种或多种化学元素在各种地质作用下形成的天然单晶或化合物，是组成岩石和矿石的基本单位。早期：单一的黏土矿物原料，就地取材随着陶瓷工艺技术的发展及对制品性能要求的提高，人们逐渐地在坯料中加入了其他矿物原料，即除用黏土作为可塑性原料外，还适当添加石英作为瘠性原料，添入长石以及其他含碱金属及碱土金属的矿物作为熔剂原料。一般按原料的工艺特性分为：可塑性原料、瘠性原料、熔剂性原料和功能性原料四大类。导论1.可塑性原料可塑

2、性原料的矿物成分主要是黏土矿物，均属于层状构造的硅酸盐，其颗粒一般属显微粒度以下（<10µm），并具有一定可塑性的矿物。如高岭土、多水高岭土、膨润土、瓷土等。作用：塑化和结合，赋予坯料可塑性和注浆成形性能，保证干坯强度及烧后的各种使用性能如机械强度、热稳定性、化学稳定性等，它们是成形能够进行的基础，也是黏土质陶瓷的成瓷基础。2.瘠性原料瘠性原料的矿物成分主要是非可塑性的硅、铝的氧化物及含氧盐。如石英、蛋白石、叶蜡石、黏土煅烧后的熟料、废瓷粉等。作用：起减黏作用，降低坯料的黏性，烧成后部分石英溶解在长石玻璃中，提

3、高液相黏度，防止高温变形，冷却后在瓷坯中起骨架作用。3.熔剂性原料熔剂性原料的矿物成分主要是碱金属、碱土金属的氧化物及含氧盐。如长石、石灰石、白云石、滑石、锂云母、伟晶花岗岩等。作用：助熔，高温熔融后可以溶解一部分石英及高岭土分解产物，熔融后的高黏度玻璃可以起到高温胶结作用。常温时也起减黏作用。4.功能性原料除上述的三大类原料以外的其他原料及辅助原料统称为功能性原料。如氧化锌、锆英石、色料、电解质等。它们在生产上不起主要作用，也不是成瓷的必要成分，一般是少量加入即能显著提高制品某些方面的性能，有时是为了改善坯釉

4、料工艺性能而不影响到制品的性能，从而有利于生产工艺的实现。陶瓷生产中，对于陶器每吨产品约需消耗原料1.5t；对于瓷器每吨产品约需消耗原料1.63t。陶瓷生产中釉用原料的消耗量一般为坯消耗量的1/7~1/15。生产陶瓷产品的成本结构中，原料部分占8%~10%。原料是陶瓷工业的基础，原料的质量是影响坯釉料工艺性能、生产工艺控制及产品性能的一个重要因素。研究和掌握各类原料的性能和作用，对我们制订理想的配方，合理使用原料及确定适当的生产工艺流程都有重要的意义。天然原料的不均匀性：地质成矿条件复杂多变，天然原料往往共生或

5、伴生有不同种类、含量的杂质矿物，使得天然原料的化学组成、矿物组成和工艺性能产生波动。人工合成原料：新型陶瓷材料及新的品种不断涌现，对陶瓷性能日益增高的要求，对陶瓷原料的要求也越来越高，一般需采用均一而又高纯的人工合成原料。1.1黏土类原料黏土（clay）是一种颜色多样、细分散的多种含水铝硅酸盐矿物的混合体，其矿物粒径一般小于2µm，主要由黏土矿物以及其它一些杂质矿物组成。色彩上：黏土可呈白、灰、黄、红、黑等各种颜色；状态上：有的疏松柔软，且在水中自然分散；有的则呈致密坚硬块状。黏土的可塑性主要取决于其所含黏土矿

6、物的结构与性能。黏土矿物主要是一些含水铝硅酸盐矿物，其晶体结构是由硅氧四面体组成的[Si4O10]4-层和由铝氧八面体组成的[AlO(OH)2]层相互以顶角连接起来的层状结构，这种层状结构在很大程度上决定了各种黏土矿物的性能。除可塑性外，黏土通常还具有较高的耐火度、良好的吸水性、膨胀性和吸附性。（1）黏土具有可塑性，在工艺上称其为可塑性原料。将黏土与适量的水调合后，可塑造成各种形状，干燥后能保持塑成的形状，经高温煅烧后仍能不失原状，且变得岩石般坚硬。（2）黏土是一类岩石的总称，这有利于区分黏土、黏土矿物、高岭土

7、、高岭石等这些名词的不同。（3）黏土的颗粒微细，一般小于10µm。（4）黏土中的主要矿物为含水的铝硅酸盐矿物，这类矿物均属于层状构造硅酸盐，如高岭石、水云母、蒙脱石等。黏土的特征1.1.1黏土的成因与产状地球外壳的主要成分为硅酸盐，从地表至地下15km处的地层几乎均有各种硅酸盐矿物构成，其平均成分如下：SiO259.1%，Al2O315.4%，Na2O3.8%，MgO3.5%，K2O3.1%，Fe2O36.9%，CaO5.1%，TiO21.1%，P2O50.3%。黏土是自然界产出的多种矿物混合体，普遍存在于各种

8、类型的沉积岩中，占沉积岩矿物组成的40%以上各种富含铝硅酸盐的岩石，如长石、伟晶花岗岩、斑岩、片麻岩等，经过漫长地质年代的风化或热液蚀变作用，均可形成黏土。经风化或蚀变作用而生成黏土的岩石统称为黏土的母岩。母岩经风化作用而形成的黏土产于地表或不太深的风化壳以下，而经热液蚀变作用而形成的黏土常产于地壳较深处。长石及绢云母通过风化作用转化为高岭石的反应：风化生成的基本产物是Al2Si2O5