陶瓷工艺学--2.1-2.3 坯料的类型,配料的依据及配料计算-09.10

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1、第2章坯料及配料第一节坯料的类型普通陶瓷坯料一般都是以粘土为主要原料，故可通称为粘土质坯料。由于使用的粘土种类以及熔剂原料的种类不同，所以还可以将坯料进一步加以区分。如以长石作为主要熔剂原料的坯料称为长石质坯料。本章以介绍长石质瓷、绢云母质瓷、磷酸盐质瓷和镁质瓷坯料为主，同时也介绍一些其它质地的陶瓷坯料（如硅灰石质陶瓷、锂质陶瓷、叶蜡石质陶瓷等）。一、瓷器坯料（一）长石质瓷坯料它是以长石作助熔剂的“长石-高岭土-石英”三组分系统瓷。以长石、石英、高岭土为主要原料，按一定比例配合成坯料，再在一定的温度范围内烧成瓷。烧成特点：烧成温度范围比较宽，可在1150~1450

2、℃的温度范围内烧成各种瓷器。我国的长石质瓷的烧成温度一般为1250~1350℃。用途：适合于作餐具、茶具、陈设瓷器、装饰美术瓷以及一般的工业技术用瓷器。长石质瓷的瓷胎构成及特点：由玻璃相、莫来石晶相、残余石英晶相及微量气孔构成。其瓷质洁白，薄层呈半透明，断面呈贝壳状，不透气，吸水率低，质地坚硬，力学强度高，化学稳定性和热稳定性好。一般长石质瓷其烧成温度在1450℃以下，瓷的相组成范围为：玻璃相50%~60%，莫来石晶相10%~20%，残余石英8%~12%，半安定方石英6%~10%。1.化学成分在实际生产中，我国瓷的化学成分一般在下述范围内变动：SiO265%~75

3、%，Al2O319%~25%，R2O+RO4%~6.5%（KNaO应不低于2.5%）。国外欧美瓷的组成中，铝含量高些而硅含量相对少些，因此相应的烧成温度比我国及日本瓷高些。2.各种氧化物在瓷中的作用①SiO2。瓷中的SiO2以“半安定方石英”、“残余石英颗粒”、熔解在玻璃相中的“熔融石英”，以及在莫来石晶体和玻璃态物质中的结合状态存在。在瓷中的作用：SiO2是瓷的主要组份，含量很高，直接影响瓷的强度及其它性能。但其含量不能过高，如果超过75%以上接近80%，瓷器烧结后热稳定性变坏，易出现自行炸裂现象。②Al2O3。瓷中的Al2O3主要是由长石和高岭土引入的，是成瓷

4、的主要组分，一部分存在于莫来石晶体中，另一部分熔于熔体中以玻璃相存在。在瓷中的作用：Al2O3可以提高瓷的化学稳定性与热稳定性，提高瓷的物理化学性能和力学性能，提高白度。但是含量多会提高瓷的烧成温度，若过少（低于15%），则瓷坯容易变形。③K2O与Na2O。主要由长石引入，它们也是成瓷的主要组分。起助熔作用，存在于玻璃相中提高其透明度。一般K2O与Na2O的总量控制在5%以下为宜，否则会急剧地降低瓷的烧成温度及热稳定性。④碱土金属氧化物（CaO、MgO等）。在一般情况下含量较少，不是特别引入的。在瓷中的作用：在少量情况下，与碱金属氧化物共同其助熔作用；但引入CaO

5、、MgO等，可以相对地提高瓷的热稳定性和力学强度，提高白度和透明度，改进瓷的色调，减弱铁、钛的不良着色影响。⑤着色氧化物（Fe2O3与TiO2）。使制品着色成不好的色泽，影响其外观品质。因此要求瓷组成中Fe2O3的含量应在1%以下，TiO2的含量应在0.2%以下为宜，并配合一定的工艺措施以减弱它们的有害影响。3.瓷中各氧化物成分之间的关系从瓷的组成实例中可以看出，它们的化学组成波动范围很宽，同时各组分之间也有一定的比例关系。为进一步表征出它们的成分特点以及这种比例关系，可采用坯式中的硅铝比坐标图来加以说明。瓷的组分中Al2O3与SiO2摩尔比例关系有一个基本一致的

6、规律：①n(Al2O3)/n(SiO2)=1：5左右；②坯料中的Al2O3摩尔数不低于2。4.长石质瓷的示性矿物组成与实际配方(1)示性矿物组成是指在能够成瓷的前提下，理论上的长石、石英、高岭土三种矿物的配合比例。我国瓷器的示性矿物组成范围一般为：长石20%~30%，石英25%~35%，粘土物质40%~50%，烧成温度在1250~1350℃，有些南方瓷厂可达到1400℃。(2)实际配方实际配方是在示性矿物组成的基础上，考虑具体原料与生产工艺条件等因素而制定的生产配方。a.为了考虑其成形性能，在使用高岭土的同时，必须使用一定数量的强可塑性粘土。例如可用膨润土作为增塑

7、剂，其用量一般在5%以下。也可用其它塑性强的粘土，用量应通过具体实验而定。有时因为粘土的可塑性太强，而为了提高氧化铝的引入量，必须大量采用时，可将部分粘土（或高岭土）煅烧成熟料使用，视其情况可在10%以下。b.长石与石英的用量主要是根据瓷的性能要求而决定，其次应考虑到成形和干燥性能所要求的减粘作用。瓷坯组成中主要是采用钾长石，它的特点是高温粘度大，熔融范围宽，有利于成瓷，可防止产品变形。而钠长石的高温粘度小，产品易于变形，烧成中不易控制，但它有利于晶体的发育成长。石英在低温下主要起减粘作用，降低坯体的收缩，利于干燥，防止变形。在高温下则参与成瓷反应，溶解在长石玻璃

8、中，提高粘