先进陶瓷材料和进展陶瓷的制备工艺专业知识讲座.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。,教学基本要求,了解,陶瓷的基本制备工艺。,掌握,传统陶瓷的制备工艺。,掌握,先进陶瓷的制备工艺。,2.0 教学基本要求 第二章 陶瓷的制备工艺,四大,步骤,原料的制备。,坯料的成型。,坯料的干燥。,制品的烧成或烧结。,通常还把表面加工作为最后一道工序。,2.1 陶瓷的基本制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,一 原料的制备,天然原料,。开发出来以后，一般需要加工，即通过筛选、风选、淘洗、研磨以及磁选等，分离出适当颗粒度的所需矿物组分。,人工合成原料,。如生产电工陶瓷、磁性陶瓷等特殊陶瓷制品所用的原料。,2.1 陶瓷的基本制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,天然原料,可塑性原料,。主要成分是高岭土、伊利石、蒙脱石等，多为细颗粒的含水铝硅酸盐，具有层状晶体结构。用水混合时，有很好可塑性，起塑化和粘合作用，赋予坯料以塑性或注浆成型能力，并保证干坯的强度及烧成后的使用性能，如机械强度、热稳定性和化学稳定性等。,2.1 陶瓷的基本制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,弱塑性原料,。有叶蜡石,（,Al,2,O,3,4SiO,2,H,2,O,）,和滑石,（,3MgO4SiO,2,H,2,O,），,具有层状结构特征，与水结合时具有弱的可塑性。陶瓷中常讲到减塑剂及助熔剂，前者对可塑性有影响，后者则对烧成过程起作用。石英砂和粘土烧熟料是典型的减塑剂，长石是典型的助熔剂,。,2.1 陶瓷的基本制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,非塑性原料,。二氧化硅（,SiO,2,）排在首位，它质硬、化学稳定性高、难熔、能降低坯料的粘度或可塑性。烧成时部分石英溶解在长石熔体中，能提高液相的粘度，防止坯料高温变形，冷却后在瓷坯中起骨架作用。另一重要大类是含碱及碱土金属离子的原料，陶瓷泥料中的这些组分就由相应原料引入，它们对烧成性能起决定性作用。,2.1 陶瓷的基本制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,合成原料,陶瓷在发展过程中对原料的要求越来越高，对某些制品人们希望采用均一而纯净的原料。天然矿物原料不能满足要求；某些新型陶瓷材料所用原料自然界几乎没有或完全没有。化学工业提供了大量的这方面的原料。,2.1 陶瓷的基本制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,二 坯料的成型,成型的目的是将坯料加工成一定形状和尺寸的半成品，使坯料具有必要的机械强度和一定的致密度。,按照不同的制备过程，坯料可以是可塑泥料、粉料或泥浆，以适应不同的成型方法。,2.1 陶瓷的基本制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,主要的成型方法有三种,可塑成型,。是在坯料中加入水或塑化剂，制成塑性泥料，然后通过手工、挤压或机械加工成型。,注浆成型,。是将浆料浇注到石膏模中成型。,2.1 陶瓷的基本制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,模 具,压片机,2.1 陶瓷的基本制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,压制成型,。在粉料中加入少量水或塑化剂，然后在金属模具中加较高压力成型。,除上述几种方法外，还有：,注射成型,。将粉末和有机粘结剂混合，用注射成型机将混合料在,130300,下注射入金属模内，冷却后粘结剂固化。,爆炸成型,。是利用炸药爆炸后在瞬间产生的巨大冲击压力作用在粉末体上，使粉体压坯获得接近理论值的密度和很高的强度。,2.1 陶瓷的基本制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,薄膜成型,。有多种薄膜成型技术和方法被用来制备陶瓷薄膜。例如轧膜法，丝网印刷法。,反应成型,。是通过多孔坯体同气相或液相发生化学反应，使坯体质量增加、孔隙减小，并烧结成具有一定强度和精确尺寸的产品，用这种方法可使成型和烧结同时完成。,2.1 陶瓷的基本制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,三 坯料的干燥,通常，成型后坯体的强度不高，常含有较高的水分。为便于运输和适应后续工序，必须进行干燥处理。,2.1 陶瓷的基本制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,干燥可分为三个阶段：,干燥的,初始阶段,，水分能不受阻碍地进入周围空气中，干燥速度保持恒定而与坯体的表面积成比例，大小则由当时空气中的湿度和温度决定。当然，须保持空气流通而使蒸发的水分随时离开坯体表面。这一阶段体积收缩与排除水分量成比例，排除的水分越多，则坯体体积收缩越大。,2.1 陶瓷的基本制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,第二阶段,的干燥主要是排除颗粒间隔中的水分，其特点是干燥速度呈现下降趋势，坯体在继续收缩时已出现气孔，由于水分的输送主要通过毛细管进行，干燥时水分在坯体内蒸发，水蒸气要克服较大的扩散阻力才能进入周围空气中，而且微细的毛细管中的蒸气压也较低。,2.1 陶瓷的基本制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,这些因素都使得干燥速度下降。实际中，干燥只进行到第二阶段即结束，此时坯体已具有一定的机械强度，可以被运输及修坯和施釉等。,2.1 陶瓷的基本制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,第三阶段,主要是排除毛细孔中残余的水分及坯体原料中的结合水，这需要采用较高的干燥温度，仅靠延长干燥时间是不够的。,四 烧结或烧成,坯体经过成型及干燥过程后，颗粒间只有很小的附着力，因而强度相当低，要使颗粒间相互结合以获得较高的强度，通常是使坯体经一定高温烧成。,2.1 陶瓷的基本制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,在烧成过程中往往包含多种物理变化、化学变化和物理化学变化。,2.1 陶瓷的基本制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,伴随烧结发生的主要变化是颗粒间接触界面扩大并逐渐形成晶界；气孔从连通逐渐变成孤立状态并缩小，最后大部分甚至全部从坯体中排除，使成型体的致密度和强度增加，成为具有一定性能和几何外形的整体。,烧结可发生在固体之间，也可在液相参与下进行。前者称为固相烧结，后者称为液相烧结。,2.1 陶瓷的基本制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,在烧结过程中可能会包含有某些化学反应的作用，但烧结并不依靠化学反应的发生。它可以在不发生任何化学反应的情况下，简单地将固体粉料进行加热转变成坚实的致密烧结体，如氧化物陶瓷和粉末冶金制品的烧结就是如此，这是烧结区别于固相反应的一个重要方面。,2.1 陶瓷的基本制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,烧结过程可以用图2-1来说明,。,（,a,）表示烧结前成型体中颗粒的堆积情况。,（,a,）（,b,）表明随烧结温度提高和时间的延长，开始产生颗粒间的键合和重排过程。,（,b,）（,c,）阶段开始有明显传质过程。,2.1 陶瓷的基本制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,（,c,）（,d,）表明，随着传质继续，颗粒界面进一步发育长大，气孔逐渐缩小和变形，最终转变成孤立闭气孔。同时，颗粒粒界开始移动，粒子长大，气孔逐渐迁移到粒界上消失，烧结体致密度增高，如图（,d,）所示。,2.1 陶瓷的基本制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,（a）(b)(c),(d),图 2.1 粉状成型体的烧结过程示意图,2.1 陶瓷的基本制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,烧结过程可分为初期、中期、后期三阶段。,烧结初期使成型体中颗粒重排，空隙变形缩小，但总表面积没有减小，并不能最终填满空隙。,2.1 陶瓷的基本制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,烧烧结中、后期可最终排除气体，使孔隙消失，得到充分致密的烧结体。,2.1 陶瓷的基本制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,烧结方法有多种，除粉末在室温下加压成型后再进行烧结的传统方法外，还有热等静压、水热烧结、热挤压烧结、电火花烧结、爆炸烧结、等离子体烧结、自蔓延高温合成等方法。这些方法各有优缺点。,2.1 陶瓷的基本制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,一 陶瓷原料,长石。,长石是一种碱金属（,K,、,Na,）或碱土金属（,Ca,、,Ba,）的无水铝硅酸盐。长石的主要类型有,4,种，见表,2-1,。各类长石理论组成、相对密度、莫氏硬度、理论熔点以及外观色泽参见,表,2-1,。,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,名称,化学式,相对密度,硬度,熔点/,外观色泽,钾长石,K,2,OAl,2,O,3,6SiO,2,2.56,6,1180,1220,肉红、浅黄、灰白,钠长石,Na,2,OAl,2,O,3,6SiO,2,2.612.64,66.5,1100,无色、灰白,表2-1 长石类矿物的化学组成及性质(续1),2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,钾长石,钠长石,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,名称,化学式,相对密度,硬度,熔点/,外观色泽,钙长石,CaOAl,2,O,3,2SiO,2,2.70,2.76,66.5,1550,无色、白、灰白,钡长石,BaOAl,2,O,3,2SiO,2,3.37,6,1715,表2-1 长石类矿物的化学组成及性质(续2,完),2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,钙长石,钡长石,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,4,种长石在自然界中以前三种居多，钡长石较少见。这几种基本类型长石，由于其结构相似，彼此可以混合形成固溶体，它们之间的互相混溶有一定规律。,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,长石在陶瓷生产中的作用,常温时起减黏作用,。,高温时起助熔作用,。,有助于坯体致密和减少空隙,，有助于瓷坯的机械性能和电气性能提高，并改善瓷透明度和敲击时的声响。,长石在釉料中是,主要熔剂,。,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,石英。,又称硅石，是天然二氧化硅矿物的统称。石英化学组成为,SiO,2,，是自然界中构成地壳的主要成分。,SiO,2,在自然界的存在形式有两种：一种以硅酸盐矿物状态存在，另一部分则以独立状态存在，成为单独的矿物体。,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,石英主要类型有：脉石英、石英砂、硅质砂岩、石英岩、隐晶质石英、无定型石英等。,石英外观视其种类不同而异，有的呈乳白色，有的呈灰色，半透明状态。,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,脉石英,硅质砂岩,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,红色石英砂,高纯石英砂,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,石英砂,外墙保温石英砂,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,石英岩,隐晶质石英,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,石英化学组成为,SiO,2,，一般脉石英和石英岩,SiO,2,含量较高，达,95%99%,；砂岩含,SiO,2,90%95%,；硅藻土含,SiO,2,较低。为,80%90%,。,石英中杂质成分有,Al,2,O,3,、,Fe,2,O,3,、,TiO,2,、,CaO,、,MgO,等。,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,石英具有很强耐酸性，除氢氟酸外，一切酸类对它都不产生作用。,当石英和碱性物质接触时，反应生成可溶性硅酸盐，高温中与碱金属氧化物作用生成硅酸盐与玻璃态物质。,表,2-2,是我国主要产地石英化学组成。,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,原料名称,SiO,2,Al,2,O,3,Fe,2,O,3,CaO,MgO,I.L,辽宁大石桥石英,99.28,0.18,0.21,0.03,河北古冶燧石,99.08,0.52,0.25,表2-2 我国几种主要石英原料化学组成（%）（续1）,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,原料名称,SiO,2,Al,2,O,3,Fe,2,O,3,CaO,MgO,I.L,山东太安石英,99.48,0.36,0.10,0.03,内蒙包头石英,98.08,0.84,0.34,0.19,河南铁门石英,98.84,0.48,0.19,微量,微量,表2-2 我国几种主要石英原料化学组成（%）（续2）,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,原料名称,SiO,2,Al,2,O,3,Fe,2,O,3,CaO,MgO,I.L,江苏苏州石英,98.34,0.76,0.29,0.23,0.42,浙江湖州石英,97.93,0.50,0.78,0.45,0.32,0.19,表2-2 我国几种主要石英原料化学组成（%）（续3）,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,原料名称,SiO,2,Al,2,O,3,Fe,2,O,3,CaO,MgO,I.L,江苏宿迁石英砂,91.90,4.64,0.21,0.20,0.10,0.24,湖南湘潭硅石,95.31,1.93,0.26,0.39,0.40,1.74,江西萍乡石英,97.70,0.22,0.50,4.34,表2-2 我国几种主要石英原料化学组成（%）（续4）,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,原料名称,SiO,2,Al,2,O,3,Fe,2,O,3,CaO,MgO,I.L,江西星子石英,97.95,0.53,0.19,0.33,0.63,山西五台射影,98.71,0.65,0.16,表2-2 我国几种主要石英原料化学组成（%）（续5）,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,原料名称,SiO,2,Al,2,O,3,Fe,2,O,3,CaO,MgO,I.L,四川青川石英,98.89,1.03,0.03,0.17,贵州贵阳石英,98.23,0.18,0.02,微量,贵州普定石英砂,96.77,0.46,0.57,表2-2 我国几种主要石英原料化学组成（%）（续6）,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,原料名称,SiO,2,Al,2,O,3,Fe,2,O,3,CaO,MgO,I.L,新疆尾亚石英,98.40,0.18,0.80,云南昆明石英,97.07,0.56,表2-2 我国几种主要石英原料化学组成（%）（续7）,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,原料名称,SiO,2,Al,2,O,3,Fe,2,O,3,CaO,MgO,I.L,陕西凤县石英,97.00,1.41,山西闻喜石英,98.05,0.10,广东桑浦山石英,99.53,0.19,微量,0.04,表2-2 我国几种主要石英原料化学组成（%）（续8，完）,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,石英在,陶瓷生产中作用,：,烧成前是瘠性原料，可调节泥料可塑性，降低坯体干燥收缩，缩短干燥时间并防止坯体变形。,烧成时，石英加速膨胀可部分地抵消坯体收缩的影响。,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,在烧中，石英对坯体机械强度有很大影响，合理石英颗粒能大大提高坯体强度。同时，石英也能改善瓷坯透光度和白度。,在釉中石英是生成玻璃质主要组分，增加釉料中石英含量能提高釉熔融温度与黏度，并减少釉热膨胀系数。,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,黏土。,是一类含水铝硅酸盐矿物，黏土具有以下,特征,：,黏土具有可塑性，在工艺上称其为可塑性原料。,黏土是一类岩石（沉积岩）的总称。,黏土的颗粒微细，一般小于,10m,。,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,黏土的颗粒微细，一般小于,10m,。,黏土中主要矿物为含水的铝硅酸盐矿物，这些矿物均属于层状构造硅酸盐，如高岭石、水云母、蒙脱石等。,黏土种类繁多。,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,了解黏土的化学组成有,重要的意义,：,化学组成可作为鉴定黏土矿物组成的参考。,可以推断黏土烧后的色泽。参见表,2-3,。,可以估计黏土的耐火度。,可以估计黏土的成型性能。,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,可以推断黏土在烧结过程中产生膨胀或气泡的可能性。黏土中的,Na,2,O,和,K,2,O,，一般存在于云母、长石和伊利石矿物中，也有可能以钠、钾的硫酸盐存在。当以云母状态存在时，它的结构水要在较高温度下（,1000,以上）排出，是引起黏土膨胀原因之一。,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,Fe,2,O,3,含量/%,在氧化焰中烧成时的呈色,适于制造的品种,0.8,白色,细瓷、白炻器、细陶器,0.8,灰白色,一般细瓷、白炻器,1.3,黄白色,普通瓷、炻器,2.7,浅黄色,炻器、陶器,表2-3,Fe,2,O,3,含量对黏土烧后呈色的影响(续1）,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,Fe,2,O,3,含量,/%,在氧化焰中烧成时的呈色,适于制造的品种,4.2,黄色,炻器、陶器,5.5,浅红色,炻器、陶器,8.5,紫红色,普通陶器、粗陶器,10.0,暗红色,粗陶器,表2-3,Fe,2,O,3,含量对黏土烧后呈色的影响（续2，完）,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,黏土在陶瓷生产中的作用：,赋予坯泥一定的可塑性，是陶瓷坯体可塑成型的工艺基础。,使注浆泥料及釉料具有悬浮性和稳定性。,在坯料中结合其它非可塑性原料，使坯泥具有一定干坯强度。,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,黏土是瓷坯化学组成中,Al,2,O,3,的主要来源，也就是烧成时生成莫来石主要来源，莫来石晶体存在及其数量多少决定着瓷的许多使用性能。,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,其它原料,：,长石的代用品。,碳酸盐类原料。,镁硅酸盐原料。,硅灰石。,磷酸盐类原料。,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,陶瓷原料的技术要求：,陶瓷原料的质量要求,。除颜色釉外，凡白色的陶瓷制品，其原料中的烧后着色物质要尽量少，具体来说就是铁、钛、锰等着色元素必须要少（某些制品另加少量着色剂以改善其色调除外。,陶瓷原料的合理使用。,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,二 坯料配方及其计算,原料选定以后，确定各种原料在坯料和釉料中的使用量是一项关键的工作，因为它直接关系到产品的质量以及工艺制度的制定。,陶瓷制品品种繁多，它们的性能要求和所用原料各不相同。,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,三,坯料制备,坯料有不同制备工艺，应当根据所用原料特性、设备使用条件、生产规模、产品质量要求以及制备工艺本身技术经济指标等因素来选择。坯料加工方法或工艺控制不当，不仅会降低生产效率，增加生产成本，而且还会影响坯料的工艺性能和产品使用性能。,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,四 成型,陶瓷制品成型，就是采用不同方法将坯料制成具有一定形状和尺寸坯件。,陶瓷成型方法可分为可塑法注浆法和压制法。,选择成型方法,应考虑,以下几方面：,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,制品的形状大小和厚薄等。,坯料性能。,产品产量和质量要求。,其它方面。,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,五 釉料,釉是熔融在陶瓷制品表面上的一层很薄的均匀玻璃质层。,施釉可使制品获得有光泽、坚硬、不吸水的表面，不仅可以改善陶瓷制品的光学、力学、电学、化学等性能，而且对提高实用性和艺术性也起着重要作用。,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,六 干燥,借助热能使物料脱水的过程称为干燥。,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,坯体干燥的目的在于：降低坯体的含水率，使坯体具有足够的吸附釉浆的能力；提高坯体的机械强度，减少在搬运和加工过程中的破损；使坯体具有最低的入窑水分，缩短烧成周期，降低燃料消耗。,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,七 烧成,原料是基础，烧成是关键。,陶瓷制品烧成过程就是在一定的温度和气氛条件下，对经过成型、施釉、干燥后的陶瓷坯体进行高温处理，使其发生一系列的物理化学变化，形成一定的矿物组成和显微结构，最终获得陶瓷制品的各种特性。,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,常见烧成工艺可分为一次烧成和两次烧成。,一次烧成是将生坯施釉，干燥后入窑经高温一次烧成制品。,两次烧成是将未施釉坯体经干燥后先进行素烧，然后施釉，再进行第二次烧成。,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,影响烧成的因素,坯体在高温烧成过程中的变化规律。,正确地选择和设计窑炉。,科学地制定执行烧成制度。,严格地执行装烧操作规程。,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,八 装饰,通过对陶瓷制品进行适当地装饰加工，不仅可提高制品艺术价值，给人带来美的享受，还能显著改善制品外观质量，提高其经济价值。,陶瓷装饰方法很多，各有其艺术特色。,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,釉上彩圆盘,釉上彩薄胎皮灯,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,釉下彩笔筒,釉下彩写意装饰瓶,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,釉中彩餐具,釉中彩茶具,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,几种装饰,彩绘装饰,。包括釉上彩装饰，釉下彩装饰，釉中彩装饰等。,艺术釉装饰,。包括颜色釉、花釉、结晶釉、无光釉、裂纹釉、变色釉、荧光釉等。,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,颜色釉陶瓷台灯,颜色釉陶瓷手链,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,奋进牛花釉雕塑瓷,唐 花釉执壶,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,结晶釉花瓶,结晶釉茶具,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,无光釉花盆,无光釉小杯,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,手绘菊花裂纹釉知心爱人,手绘菊花裂纹釉一帆风顺,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,变 色 釉,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,雕塑装饰,：包括捏花、堆花、剔花、刻花、镂空、浮雕、暗雕、圆雕以及塑造等。,综合装饰,：包括青花玲珑、晶雕堆花、色釉刻瓷、青花斗彩、有色艺术釉等。,其它装饰方法,：包括色坯、化妆土、色粒坯、渗花、磨光和抛光、丝网印花、拼花装饰等。,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,手工捏花陶瓷,堆花天球瓶,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,元剔花罐,青瓷刻花瓶,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,康熙青花玲珑盘,清乾隆斗彩缠枝莲罐,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,化装土,方形陶瓷拼花,2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,一,粉体制备,粉体,（,Powder,）是大量固体粒子的集合系。粉体由一个个固体颗粒组成，它仍有很多固体属性，陶瓷材料显微结构很大程度上是由粉体特性，如颗粒度、形状、粒度分布等决定。,粉体的制备方法一般可分为,粉碎法,和,合成法,。,2.3 先进陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,粉碎法,通常采用一般机械粉碎、气流粉碎、一般球磨和高能球磨。,合成法,通常包括固相法、液相法和气相法。,2.3 先进陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,气流粉碎机,JCF型机械粉碎机,2.3 先进陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,QM系列行星式球磨机,高能行星式球磨机,2.3 先进陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,固相法,是通过从固相到固相变化来制造粉体，其特征是不象气相法和液相法伴随有气相固相、液相固相那样的状态（相）变化。固相法其原料本身是固体，较之于液体和气体有很大差异。固相法所得固相粉体和最初固相原料可以是同一物质，也可以不是同一物质。,2.3 先进陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,液相法,制备粉体材料共同特点是该法以均相的溶液为出发点，通过各种途径使溶质与溶剂分离，溶质形成一定形状和大小的颗粒，得到所需粉末的前驱体，热解后得到粉体。,2.3 先进陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,气相法,是直接利用气体或者通过各种手段将物质变成气体，使之在气体状态下发生物理变化或化学反应，最后在冷却过程中凝聚长大形成纳米微粒的方法。,2.3 先进陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,二,成型,先进陶瓷成型技术对其制品性能有很大影响，应对成型技术和方法优缺点有较确切了解。,先进陶瓷的大多数配料不含黏土，是非可塑性的。为了满足不同成型要求，坯料中一般要加胶黏剂。,2.3 先进陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,胶黏剂的种类和加入量，由成型方法、原料性质、制品的形状、大小等因素决定。,根据成型方法不同，采用不同模具。,模具,主要作用：保证制品要求的形状、尺寸精度，便于使用、生产效率高、使用寿命长等。,2.3 先进陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,模具设计、计算和加工是很重要的。由于坯体烧结时体积将发生收缩，故模具设计时须考虑收缩系数进行放尺。,先进陶瓷常用成型方法有干压成型、挤压成型、等静压成型、浇注（注浆）成型、轧膜成型、流延成型。,2.3 先进陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,实验室用100T压片机,压片机各种型号模具,2.3 先进陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,干压成型,是将经造粒配料，通过成型压机和模具，把配料压制成具有一定几何尺寸坯件的方法，是应用最广泛的一种成型方法。,挤压成型,是用真空炼泥机将粉料、胶黏剂、润滑剂与水分混炼均匀，混合去除气泡后经由模具将料坯挤出，制成所需形状。,2.3 先进陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,等静压成型,是应用帕斯卡原理，即在密闭容器内充满液体，由于液体不可压缩性和均匀传递压力特点，当液体介质一处受压时，压力将传递到液体各点，且各点压强相等，该方法也叫静水压成型。,2.3 先进陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,浇注成型,是使粉末分散于溶剂中，注入具有吸水率的石膏模型内，使之在模型内固化而形成一定厚度的坯体的方法。,轧膜成型,是将配料粉体与胶黏剂和溶剂等在轧膜机上粗轧混匀，轧制成较厚膜片再精轧，形成要求厚度膜片，再将膜片冲压成一定几何形状坯件的方法。,2.3 先进陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,流延成型,将原料粉末、有机粉和有机粘接剂、增塑剂、悬浮剂、溶剂和水构成泥浆，在流延机中以一定厚度涂于传送带上，通过干燥使溶剂蒸发固化制成坯带方法。又称带式浇注法、刮刀法，是一种比较成熟能够获得高质量、超薄型瓷片成型方法，广泛应用于独石电容器瓷片、厚膜和薄膜电路基片等先进陶瓷的生产。,2.3 先进陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,三 干燥与排胶,干燥,是借助热能使坯料中水分汽化，由干燥介质带走的过程。这个过程是坯料和干燥介质之间传热传质过程。对注浆成型坯件来说，干燥过程尤显重要。,2.3 先进陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,先进陶瓷原料多为瘠性料，成型时多采用有机塑化剂或粘合剂。在煅烧时，粘合剂在坯体中大量熔化、分解、挥发，会导致坯体变形、开裂，机械强度也会降低。有时由于粘合剂中含碳较多，当氧气不足产生还原气氛时，会影响烧结质量，增加烧银、极化的困难，降低制品的最终性能。,2.3 先进陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,排除粘合剂的工艺称为,排胶,。,作用,如下：,排除坯体中粘合剂，为下一步烧成创造条件。,使坯体获得一定的机械强度。,避免粘合剂在烧成时的还原作用。,2.3 先进陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,排胶时必须严格控制温度制度。,借助吸附剂的作用可使坯料中的塑化剂、粘合剂等全部或部分挥发,。,吸附剂,的作用是包围坯体，并将熔化的塑化剂及时吸附并蒸发出来。,2.3 先进陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,吸附剂应是多孔性、有一定吸附能力和流动性，能全部包围产品，在一定温度范围内，不与产品起化学反应的材料。,常用的吸附剂有煅烧氧化铝粉、石英粉、滑石粉、高岭土等，其中以煅烧氧化铝粉的效果为佳。,2.3 先进陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,四 烧结,烧结,是通过一定的高温处理，使成型坯体发生预期物理化学反应和充分致密化，形成需要的化学组成、矿物和微观结构，得到具有要求的物理化学性能陶瓷的全过程。,该过程坯体在高温热能的激活下体系总表面积下降和缺陷浓度减少并使坯体致密化。,2.3 先进陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,真空管式高温炉,2.3 先进陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,烧结过程包括烧结动力和物质传递机构、固相烧结、固,-,液相烧结、晶粒生长、溶质晶界分凝及脱溶和二次再结晶。,影响烧结主要因素是陶瓷配料在高温时液相的产生与作用、陶瓷配料中少量加入物、原料细度和活性对烧结的影响及机理。,2.3 先进陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,烧结过程大致分为,三个阶段,：,从室温至最高烧结温度的升温阶段。,在高温下的保温阶段。,从最高温度至室温的冷却阶段。,有些陶瓷材料还需要烧结后的热处理。,2.3 先进陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,五,陶瓷精加工,所谓,加工,可以这样定义：将一定的能量供给具有某些性能的材料，使形状、尺寸、表面光洁度、物性等达到一定要求的过程。,2.3 先进陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,六 金属化与封接,陶瓷与金属封接是一种特殊的工艺方法。,可以一次封接，但更多的是采用金属化的方法，先在陶瓷表面牢固地粘附一层金属薄膜，从而实现陶瓷与金属封接。,2.3 先进陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺,