陶瓷工艺学复习重点样本.doc

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原料分类
按原料的工艺特性分为: 可塑性原料; 非可塑性原料( 也称瘠性原料) ; 熔剂性原料。
粘土: 凡粒径多数小于2μm, 主要由粘土矿物组成的土状岩石均称为粘土, 为细而分散的含多种含水铝硅酸盐矿物的混合体, 其主要化学组成为SiO2、 Al2O3和结晶水。
母岩: 粘土是由富含长石等铝硅酸盐矿物的岩石经过风化作用或热液蚀变作用而形成的。这类经风化或蚀变作用而生成粘土的岩石统称为粘土的母岩。
成因: 风化残积型; 热液蚀变型; 沉积型粘土矿床。
粘土的分类: 1、 按成因分类: 原生粘土、 次生粘土2、 按可塑性分类: 高可塑性粘土、 低可塑性粘土
粘土的主要矿物类型: 高岭石类、 蒙脱石类、 伊利石类
高岭石的化学式: Al2O3•2SiO2•2H2O( 地(迪)开石、 珍珠陶土和多水高岭石)
蒙脱石: Al2O3·4SiO2 ·nH2O、 特性: 1) 吸湿膨胀性: 吸水后体积可膨胀20-30倍; 2) 离子交换性: 在水中呈悬浮和凝胶状, 具有良好的阳离子交换特性。
问题: 描述粘土的组成( 1) 矿物组成; ( 2) 化学组成; ( 3) 颗粒组成。
为什么粘土中的细颗粒愈多愈好? 由于细颗粒的比表面积大, 其表面能也大, 因此粘土中的细颗粒愈多时, 则其可塑性愈强, 干燥收缩大, 干后强度高, 在烧成时也易于烧结, 烧后的气孔率也小, 有利于成品的力学强度、 白度和半透明度的提高。
可塑性概念: 可塑性是指粘土与适量的水结合后所形成的泥团, 在外力作用下产生变形但不开裂。当外力去掉后仍保持其形状不变的能力
提高坯料可塑性的措施: 1) 将坯料原矿进行淘洗, 除去所夹杂的非可塑性物料, 或进行长期风化。2) 将浸润了的粘土或坯料长期陈腐。3) 将泥料进行真空处理, 并多次练泥。4) 掺用少量的强可塑性粘土。5) 添加糊精、 胶体SiO2 、 羧甲基纤维素等胶体物质。
降低措施1) 加入非可塑性粘土, 如石英、 瘠性粘土、 熟瓷粉等。2) 将部分粘土预先煅烧。
结合性: : 指粘土能粘结一定细度的瘠性物料, 形成可塑泥团并有一定干燥强度的性能。
触变性: 粘土泥浆或可塑泥团受到振动或搅拌时, 粘度会降低而流动性增加, 静置后逐渐恢复原状。另外, 泥料放置一段时间后, 在维持原有水分的情况下也会出现变稠和固化现象, 这种性质统称为触变性
干燥收缩和烧成收缩: 粘土泥料干燥时, 因包围在粘土颗粒间的水分蒸发, 颗粒相互靠拢引起体积收缩, 称为干燥收缩。粘土泥料在煅烧时, 由于发生一系列的物理化学变化( 如脱水作用、 分解作用、 莫来石的生成、 易熔杂质的熔化, 以及这些熔化物充满质点间空隙等等) , 引起粘土再度收缩, 称为烧成收缩。
烧结温度: 开始烧结温度、 烧结温度( T2) 、 软化温度
耐火度: 是指材料在高温作用下达到特定软化程度时的温度。它反映了材料抵抗高温作用的性能。
粘土烧成温度变化: 脱水阶段、 脱水后产物继续转化阶段
★粘土在陶瓷生产中的作用1) 粘土的可塑性是陶瓷坯泥赖以成形的基础。2) 粘土使注浆泥料与釉料具有悬浮性与稳定性。3) 粘土一般呈细分散颗粒, 同时具有结合性。4) 粘土是陶瓷坯体烧结时的主体。5) 粘土是形成陶器主体结构和瓷器中莫来石晶体的主要来源。
石英晶型转化的特点: 高温型的缓慢转化、 低温型的快速转化
石英在陶瓷生产中的作用: ①在烧成前是瘠性原料, 可对泥料的可塑性起调节作用, 能降低坯体的干燥收缩, 缩短干燥时间并防止坯体变形。②在烧成时, 石英的加热膨胀可部分地抵消坯体收缩的影响, 当玻璃质大量出现时, 在高温下石英能部分熔解于液相中, 增加熔体的粘度, 而未熔解的石英颗粒, 则构成坯体的骨架, 可防止坯体发生软化变形等缺陷。
③在瓷器中, 合理的石英颗粒能提高瓷器坯体的强度。同时, 石英也能使瓷坯的透光度和白度得到改进。 ④在釉料中, 二氧化硅是生成玻璃质的主要组分, 增加釉料中石英含量能提高釉的熔融温度与粘度, 并减少釉的热膨胀系数。同时它是赋予釉以高的力学强度、 硬度、 耐磨性和耐化学侵蚀性的主要因素。
长石种类: 钠长石Na2O•Al2O3•6SiO2钾长石K2O•Al2O3•6SiO2钙长石CaO•Al2O3•2SiO2钡长石BaO•Al2O3•2SiO2
★长石在陶瓷生产中的作用: ①长石在高温下熔融, 形成粘稠的玻璃熔体, 能降低陶瓷坯体组分的熔化温度, 有利于成瓷和降低烧成温度。②熔融后的长石熔体能熔解部分高岭土分解产物和石英颗粒。液相中的Al2O3和SiO2相互作用, 促进莫来石晶体的形成和长大, 赋予了坯体的力学强度和化学稳定性。③长石熔体能填充于各结晶颗粒之间, 有助于坯体致密和减少空隙。冷却后的长石熔体, 构成了瓷的玻璃基质, 增加了透明度, 且有助于坯体的力学强度等性能的提高。④在釉料中, 长石是主要熔剂。⑤长石作为瘠性原料, 在生坯中还能够缩短坯体干燥时间, 减少坯体的干燥收缩和变形等。
坯料釉料组成的表示方法: 1、 实验式表示法( 摩尔) 2、 化学组成表示法( 质量分数) 3、 示性矿物组成表示法4、 配料量表示法
★釉的作用: ①使坯体对液体和气体具有不透过性, 提高了其化学稳定性。②覆盖于坯体表面, 给瓷器以美感。③防止沾污坯体。④使产品具有特定的物理和化学性能。如抗菌性能、 生物活性等。⑤改进陶瓷制品的性能。
釉料制备方法分类: 生料釉、 熔块釉、 挥发釉。
熔块配方计算: 1) 当采用易溶于水的碳酸钠、 碳酸钾、 硼砂、 硼酸等原料配釉时, 在施釉过程中釉容易被坯体吸收, 使坯体的烧结温度降低, 而釉的成熟温度因釉浆成分改变而提高。坯体干燥后, 这些水溶性盐类又随水分蒸发而集中在坯体表面, 烧后产生缺陷。2) 在釉中常要引入一些毒性原料, 它们作为生料直接引入釉中会造成生产工人操作中毒。
坯釉适应性: 是指熔融性能良好的釉熔体, 冷却后与坯体紧密结合成完美的整体, 釉面不开裂和不剥脱的特性。
影响坯釉适应性因素主要有四方面: 坯釉二者膨胀系数差、 坯釉中间层、 坯釉的弹性和抗张强度以及釉层厚度。
基本施釉方法 1) 浸釉法: 即将产品用手工全部浸入釉料中, 使之附着一层釉浆。日用瓷器皿手工中小型制品2) 喷釉法: 喷釉法是利用压缩空气将釉浆喷成雾状, 使之粘附于坯体上。器壁较薄小件易碎的生坯3) 浇釉法: 将釉浆浇到坯体上以形成釉层。大件器皿 4) 刷釉法: 用于在同一坯体上施几种不同釉料。艺术陶瓷生产、 补釉
★影响球磨效率的因素: 1、 球磨转速。2、 研磨介质。3、 水量及电解质4、 加料粒度5、 加料方式6、 装载量
筛分机种类: 摇动筛;回转筛;振动筛.
★泥浆脱水方法: 压滤脱水和喷雾干燥脱水。
陈腐: 经脱水后的泥饼或经粗练后泥料在一定的温度和湿度的环境中放置一段时间, 这个过程称为陈腐。
练泥作用: 能够排除饼中的残留空气, 提高泥料的致密度和可塑性, 并使泥料组织均匀, 改进成形性能, 提高干燥强度和成瓷后的力学强度。
成型方法: 对已制备好的坯料, 经过一定的方法或手段, 迫使坯料发生形变, 制成具有一定形状大小坯体的工艺过程称为成型, 其中所应用的方法或手段。
成型方法分类: ①注浆成型法, 坯料含水量30~40%。 ②可塑成型法, 坯料含水量18~26%。 ③干压成型法, 坯料含水量6~8%。④等静压成型法, 坯料含水量1.5~3%
可塑成型方法: 1、 滚压成型2、 旋压成型3、 车坯成型4、 挤压成型5、 塑压成型6、 其它可塑成型方法: 雕塑、 印坯、 拉坯。
挤压成型: 是采用真空练泥机、 螺旋或活塞式挤坯机, 将可塑料团挤压向前, 经过机嘴定形, 达到制品所要求的形状。经过更换机嘴, 以挤出各种形状的坯体。
干燥: 热物理方法去湿的过程
干燥方法: 自然干燥法, 人工干燥法
干燥过程的四个阶段: 1) 加热阶段: 物料表面被加热, 温度升高, 水分开始蒸发, 干燥速度不断增加; 2) 等速干燥阶段: 物料中非结合水排出, 产生收缩。该阶段终了时, 物料中所含平均水分量称为临界水分, 它是该阶段进入降速干燥阶段的转折点。3) 降速干燥阶段: 主要排除吸附水, 物料不再产生收缩, 故只增加气孔。该阶段结束时, 物料所含水分称为最终水分。4) 平衡状态: 当坯体水分达到最终含水量时, 坯体水分与环境的交换呈平衡状态, 此时, 干燥速度为零, 延长干燥时间仅仅是增加热能的消耗。
坯、 釉在烧成过程中的物理化学变化: ( 一) 低温预热阶段( 1) 质量减轻: 水分排出所致。
( 2) 气孔率增加: 水分排出, 孔隙增多。( 3) 体积收缩: 随着水分的排除, 固体颗粒紧密靠拢。( 二) 氧化分解阶段( 300～950℃) 其主要反应是有机物及碳素的氧化、 碳酸盐分解、 结晶水排除及晶型转变。坯、 釉在这一阶段, 随着物理化学变化会出现吸热及放热反应。
三) 高温玻化成瓷阶段( 从950℃到最高烧成温度) ( 四) 冷却阶段( 从烧成温度降至常温) ( 1) 随着温度的降低, 液相析晶, 玻璃相物质凝固。( 2) 游离石英晶型转变。
烧成制度的制定: 烧成制度包括温度制度、 气氛制度和压力制度。对一个特定的产品而言, 制定好温度制度和控制好烧成气氛是关键。压力制度起保证前两个制度顺利实施的作用。三者之间互相协调构成一个合理的烧成制度。
★快速烧成的意义( 简答)
1) 节约能源2) 充分利用原料资源3) 提高窑炉与窑具的使用寿命4) 缩短生产周期, 提高生产效率。5) 快速烧成可使坯体中晶粒细小, 从而提高瓷件的强度, 改进某些介电性能。
烧成方式: A.一次烧成是将施好釉的生坯( 也称釉坯) 经一次煅烧直接得到产品的方法。B.二次烧成是为了减少釉面和产品其它缺陷而发展起来的方法。它分两种类型1高温素烧, 低温( 中温) 釉烧2低温素烧, 高温釉烧
烧成方式的选择:
(1)主要是根据产品大小、 形状和性能要求, 窑炉制造技术水平和综合经济效益等。(2)近年来烧成技术发展很快, 许多特殊的烧成方法应运而生。