先进陶瓷材料及进展--陶瓷的制备工艺.pptx

第二章陶瓷的第二章陶瓷的制备工艺制备工艺教学基本要求教学基本要求l了解了解陶瓷的基本制备工艺。陶瓷的基本制备工艺。l掌握掌握传统陶瓷的制备工艺。传统陶瓷的制备工艺。l掌握掌握先进陶瓷的制备工艺。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四大步骤步骤l原料的制备。原料的制备。l坯料的成型。坯料的成型。l坯料的干燥。坯料的干燥。l制品的烧成或烧结。制品的烧成或烧结。l通常还把表面加工作为最后一道工序。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 陶瓷的制备工艺一一 原料的制备原料的制备l天然原料天然原料。开发出来以后，一般需要加工，即。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。离出适当颗粒度的所需矿物组分。l人工合成原料人工合成原料。如生产电工陶瓷、磁性陶瓷等。如生产电工陶瓷、磁性陶瓷等特殊陶瓷制品所用的原料。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天然原料l可可塑塑性性原原料料。主主要要成成分分是是高高岭岭土土、伊伊利利石石、蒙蒙脱脱石石等等，多多为为细细颗颗粒粒的的含含水水铝铝硅硅酸酸盐盐，具具有有层层状状晶晶体体结结构构。用用水水混混合合时时，有有很很好好可可塑塑性性，起起塑塑化化和和粘粘合合作作用用，赋赋予予坯坯料料以以塑塑性性或或注注浆浆成成型型能能力力，并并保保证证干干坯坯的的强强度度及及烧烧成成后后的的使使用用性性能能，如机械强度、热稳定性和化学稳定性等。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l弱弱塑塑性性原原料料。有有叶叶蜡蜡石石（Al2O34SiO2H2O）和和滑滑石石（3MgO4SiO2H2O），具具有有层层状状结结构构特特征征，与与水水结结合合时时具具有有弱弱的的可可塑塑性性。陶陶瓷瓷中中常常讲讲到到减减塑塑剂剂及及助助熔熔剂剂，前前者者对对可可塑塑性性有有影影响响，后后者者则则对对烧烧成成过过程程起起作作用用。石石英英砂砂和和粘粘土土烧烧熟熟料料是是典典型的减塑剂，长石是典型的助熔剂型的减塑剂，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l非非塑塑性性原原料料。二二氧氧化化硅硅（SiO2）排排在在首首位位，它它质质硬硬、化化学学稳稳定定性性高高、难难熔熔、能能降降低低坯坯料料的的粘粘度度或或可可塑塑性性。烧烧成成时时部部分分石石英英溶溶解解在在长长石石熔熔体体中中，能能提提高高液液相相的的粘粘度度，防防止止坯坯料料高高温温变变形形，冷冷却却后后在在瓷瓷坯坯中中起起骨骨架架作作用用。另另一一重重要要大大类类是是含含碱碱及及碱碱土土金金属属离离子子的的原原料料，陶陶瓷瓷泥泥料料中中的的这这些些组组分分就就由由相相应原料引入，它们对烧成性能起决定性作用。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合成原料陶瓷在发展过程中对原料的要求越来越高，对某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。大量的这方面的原料。2.1 陶瓷的基本制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺二二 坯料的成型坯料的成型l成型的目的是将坯料加工成一定形状和尺寸的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半成品，使坯料具有必要的机械强度和一定的致密度。致密度。l按照不同的制备过程，坯料可以是可塑泥料、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。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主要的成型方法有三种l可塑成型可塑成型。是在坯料中加。是在坯料中加入水或塑化剂，制成塑性入水或塑化剂，制成塑性泥料，然后通过手工、挤泥料，然后通过手工、挤压或机械加工成型。压或机械加工成型。l注浆成型注浆成型。是将浆料浇注。是将浆料浇注到石膏模中成型。到石膏模中成型。2.1 陶瓷的基本制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺模模 具具压片机压片机 2.1 陶瓷的基本制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺l压制成型压制成型。在粉料中加入少。在粉料中加入少量水或塑化剂，然后在金属量水或塑化剂，然后在金属模具中加较高压力成型。模具中加较高压力成型。除上述几种方法外，还有：除上述几种方法外，还有：l注注射射成成型型。将将粉粉末末和和有有机机粘粘结结剂剂混混合合，用用注注射射成成型型机机将将混混合合料料在在130300下下注注射射入入金金属属模模内，冷却后粘结剂固化。内，冷却后粘结剂固化。l爆爆炸炸成成型型。是是利利用用炸炸药药爆爆炸炸后后在在瞬瞬间间产产生生的的巨巨大大冲冲击击压压力力作作用用在在粉粉末末体体上上，使使粉粉体体压压坯坯获获得得接近理论值的密度和很高的强度。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l薄膜成型薄膜成型。有多种薄膜成型技术和方法被用来制。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。备陶瓷薄膜。例如轧膜法，丝网印刷法。l反应成型反应成型。是通过多孔坯体同气相或液相发生化。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。使成型和烧结同时完成。2.1 陶瓷的基本制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺三三 坯料的干燥坯料的干燥l通常，成型后坯体的通常，成型后坯体的强度不高，常含有较强度不高，常含有较高的水分。为便于运高的水分。为便于运输和适应后续工序，输和适应后续工序，必须进行干燥处理。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：干燥可分为三个阶段：l干干燥燥的的初初始始阶阶段段，水水分分能能不不受受阻阻碍碍地地进进入入周周围围空空气气中中，干干燥燥速速度度保保持持恒恒定定而而与与坯坯体体的的表表面面积积成成比比例例，大大小小则则由由当当时时空空气气中中的的湿湿度度和和温温度度决决定定。当当然然，须须保保持持空空气气流流通通而而使使蒸蒸发发的的水水分分随随时时离离开开坯坯体体表表面面。这这一一阶阶段段体体积积收收缩缩与与排排除除水水分分量量成成比比例例，排除的水分越多，则坯体体积收缩越大。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l第二阶段第二阶段的干燥主要是排除颗粒间隔中的水分，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。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。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l第三阶段第三阶段主要是排除毛细孔中残余的水分及坯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。度，仅靠延长干燥时间是不够的。四四 烧结或烧成烧结或烧成l坯体经过成型及干燥过程后，颗粒间只有很小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结合以获得较高的强度，通常是使坯体经一定高温烧成。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l在烧成过程中在烧成过程中往往包含多种往往包含多种物理变化、化物理变化、化学变化和物理学变化和物理化学变化。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l伴随烧结发生的主要变化是颗粒间接触界面扩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。一定性能和几何外形的整体。l烧结可发生在固体之间，也可在液相参与下进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。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l在烧结过程中可能会包含有某些化学反应的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就是如此，这是烧结区别于固相反应的一个重要方面。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烧结过程可以用图2-1来说明来说明。l（a）表示烧结前成型体中颗粒的堆积情况。）表示烧结前成型体中颗粒的堆积情况。l（a）（b）表表明明随随烧烧结结温温度度提提高高和和时时间间的的延延长，开始产生颗粒间的键合和重排过程。长，开始产生颗粒间的键合和重排过程。l（b）（c）阶段开始有明显传质过程。）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l（c）（d）表明，随着传质继续，颗粒界）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，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（界上消失，烧结体致密度增高，如图（d）所示。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)图图 2.1 2.1 粉状成型体的烧结过程示意图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l烧结过程可分为初期、中烧结过程可分为初期、中期、后期三阶段。期、后期三阶段。l烧结初期使成型体中颗粒烧结初期使成型体中颗粒重排，空隙变形缩小，但重排，空隙变形缩小，但总表面积没有减小，并不总表面积没有减小，并不能最终填满空隙。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l烧烧结中、后期可最终排除气体，使烧烧结中、后期可最终排除气体，使孔隙消失，得到充分致密的烧结体。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。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 陶瓷的制备工艺一一 陶瓷原料陶瓷原料l长长石石。长长石石是是一一种种碱碱金金属属（K、Na）或或碱碱土土金金属属（Ca、Ba）的的无无水水铝铝硅硅酸酸盐盐。长长石石的的主主要要类类型型有有4种种，见见表表2-1。各各类类长长石石理理论论组组成成、相相对对密密度度、莫莫氏氏硬硬度度、理理论论熔熔点点以以及及外外观色泽参见观色泽参见表表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名称化学式化学式相对密相对密度度硬度硬度熔点熔点/外观色外观色泽泽钾长石K K2 2OAlOAl2 2O O3 36SiO6SiO2 22.562.566 61180118012201220肉红、浅黄、灰白钠长石NaNa2 2OAlOAl2 2O O3 36SiO6SiO2 22.612.62.612.64 466.566.511001100无色、灰白表表2-1 2-1 长石类矿物的化学组成及性质长石类矿物的化学组成及性质(续续1)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钾长石钠长石钠长石 2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺名称名称化学式化学式相对相对密度密度硬度硬度熔点熔点/外观色泽外观色泽钙长石CaOAlCaOAl2 2O O3 32SiO2SiO2 22.702.702.762.7666.566.515501550无色、白、灰白钡长石BaOAlBaOAl2 2O O3 32SiO2SiO2 23.373.376617151715表表2-1 2-1 长石类矿物的化学组成及性质长石类矿物的化学组成及性质(续续2,2,完完)2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺钙长石钙长石钡长石钡长石 2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺l4种种长长石石在在自自然然界界中中以以前前三三种种居居多多，钡钡长长石石较较少少见见。这这几几种种基基本本类类型型长长石石，由由于于其其结结构构相相似似，彼彼此此可可以以混混合合形形成成固固溶溶体体，它它们们之之间间的互相混溶有一定规律。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长石在陶瓷生产中的作用l常温时起减黏作用常温时起减黏作用。高温时起助熔作用高温时起助熔作用。l有助于坯体致密和减少空隙有助于坯体致密和减少空隙，有助于瓷坯的，有助于瓷坯的机械性能和电气性能提高，并改善瓷透明度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。和敲击时的声响。l长石在釉料中是长石在釉料中是主要熔剂主要熔剂。2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺l石石英英。又又称称硅硅石石，是是天天然然二二氧氧化化硅硅矿矿物物的的统统称称。石石英英化化学学组组成成为为SiO2，是是自自然然界界中中构构成成地地壳壳的的主主要要成成分分。SiO2在在自自然然界界的的存存在在形形式式有有两两种种：一一种种以以硅硅酸酸盐盐矿矿物物状状态态存存在在，另另一一部部分分则则以以独独立立状状态态存存在在，成成为为单单独的矿物体。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l石英主要类型有：脉石英、石英砂、硅质石英主要类型有：脉石英、石英砂、硅质砂岩、石英岩、隐晶质石英、无定型石英砂岩、石英岩、隐晶质石英、无定型石英等。等。l石英外观视其种类不同而异，有的呈乳白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。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脉石英硅质砂岩硅质砂岩 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红色石英砂高纯石英砂高纯石英砂 2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺石英砂石英砂外墙保温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石英岩隐晶质石英隐晶质石英 2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺l石石英英化化学学组组成成为为SiO2，一一般般脉脉石石英英和和石石英英岩岩SiO2含含量量较较高高，达达95%99%；砂砂岩岩含含SiO290%95%；硅硅藻藻土土含含SiO2较较低低。为为80%90%。l石石英英中中杂杂质质成成分分有有Al2O3、Fe2O3、TiO2、CaO、MgO等。等。2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺l石英具有很强耐酸性，除氢氟酸外，一切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。酸类对它都不产生作用。l当石英和碱性物质接触时，反应生成可溶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。成硅酸盐与玻璃态物质。l表表2-2是我国主要产地石英化学组成。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原料名称SiOSiO2 2AlAl2 2O O3 3FeFe2 2O O3 3CaOCaOMgOMgOI.LI.L辽宁大石桥石英99.2899.280.180.180.210.210.030.03河北古冶燧石99.0899.080.520.520.250.25表表2-2 2-2 我国几种主要石英原料化学组成（我国几种主要石英原料化学组成（%）（续）（续1 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原料名称称SiOSiO2 2AlAl2 2O O3 3FeFe2 2O O3 3CaOCaOMgOMgOI.LI.L山东太安石英99.4899.480.360.360.100.100.030.03内蒙包头石英98.0898.080.840.840.340.340.190.19河南铁门石英98.8498.840.480.480.190.19微量微量表表2-2 2-2 我国几种主要石英原料化学组成（我国几种主要石英原料化学组成（%）（续）（续2 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原料名称SiOSiO2 2AlAl2 2O O3 3FeFe2 2O O3 3CaOCaOMgOMgOI.LI.L江苏苏州石英98.3498.340.760.760.290.290.230.230.420.42浙江湖州石英97.9397.930.500.500.780.780.450.450.320.320.190.19表表2-2 2-2 我国几种主要石英原料化学组成（我国几种主要石英原料化学组成（%）（续）（续3 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原料名称SiOSiO2 2AlAl2 2O O3 3FeFe2 2O O3 3CaOCaOMgOMgOI.LI.L江苏宿迁石英砂91.9091.904.644.640.210.210.200.200.100.100.240.24湖南湘潭硅石95.3195.311.931.930.260.260.390.390.400.401.741.74江西萍乡石英97.7097.700.220.220.500.504.344.34表表2-2 2-2 我国几种主要石英原料化学组成（我国几种主要石英原料化学组成（%）（续）（续4 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原料名称SiOSiO2 2AlAl2 2O O3 3FeFe2 2O O3 3CaOCaOMgOMgOI.LI.L江西星子石英97.9597.950.530.530.190.190.330.330.630.63山西五台射影98.7198.710.650.650.160.16表表2-2 2-2 我国几种主要石英原料化学组成（我国几种主要石英原料化学组成（%）（续）（续5 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原料名称SiOSiO2 2AlAl2 2O O3 3FeFe2 2O O3 3CaOCaOMgOMgOI.LI.L四川青川石英98.8998.891.031.030.030.030.170.17贵州贵阳石英98.2398.230.180.180.020.02微量贵州普定石英砂96.7796.770.460.460.570.57表表2-2 2-2 我国几种主要石英原料化学组成（我国几种主要石英原料化学组成（%）（续）（续6 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原料名称SiOSiO2 2AlAl2 2O O3 3FeFe2 2O O3 3CaOCaOMgOMgOI.LI.L新疆尾亚石英98.4098.400.180.180.800.80云南昆明石英97.0797.070.560.56表表2-2 2-2 我国几种主要石英原料化学组成（我国几种主要石英原料化学组成（%）（续）（续7 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原料名称SiOSiO2 2AlAl2 2O O3 3FeFe2 2O O3 3CaOCaOMgOMgOI.LI.L陕西凤县石英97.0097.001.411.41山西闻喜石英98.0598.050.100.10广东桑浦山石英99.5399.530.190.19微量0.040.04表表2-2 2-2 我国几种主要石英原料化学组成（我国几种主要石英原料化学组成（%）（续）（续8 8，完），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石英在陶瓷生产中作用陶瓷生产中作用：l烧成前是瘠性原料，可调节泥料可塑性，降烧成前是瘠性原料，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低坯体干燥收缩，缩短干燥时间并防止坯体变形。变形。l烧成时，石英加速膨胀可部分地抵消坯体收烧成时，石英加速膨胀可部分地抵消坯体收缩的影响。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l在在烧烧中中，石石英英对对坯坯体体机机械械强强度度有有很很大大影影响响，合合理理石石英英颗颗粒粒能能大大大大提提高高坯坯体体强强度度。同同时时，石英也能改善瓷坯透光度和白度。石英也能改善瓷坯透光度和白度。l在在釉釉中中石石英英是是生生成成玻玻璃璃质质主主要要组组分分，增增加加釉釉料料中中石石英英含含量量能能提提高高釉釉熔熔融融温温度度与与黏黏度度，并并减少釉热膨胀系数。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l黏土。黏土。是一类含水铝硅酸盐矿物，黏土具是一类含水铝硅酸盐矿物，黏土具有以下有以下特征特征：l黏土具有可塑性，在工艺上称其为可塑性黏土具有可塑性，在工艺上称其为可塑性原料。原料。l黏土是一类岩石（沉积岩）的总称。黏土是一类岩石（沉积岩）的总称。l黏土的颗粒微细，一般小于黏土的颗粒微细，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l黏土的颗粒微细，一般小于黏土的颗粒微细，一般小于10m。l黏土中主要矿物为含水的铝硅酸盐矿物，这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、些矿物均属于层状构造硅酸盐，如高岭石、水云母、蒙脱石等。水云母、蒙脱石等。l黏土种类繁多。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了解黏土的化学组成有重要的意义重要的意义：l化学组成可作为鉴定黏土矿物组成的参考。化学组成可作为鉴定黏土矿物组成的参考。l可以推断黏土烧后的色泽。参见表可以推断黏土烧后的色泽。参见表2-3。l可以估计黏土的耐火度。可以估计黏土的耐火度。l可以估计黏土的成型性能。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l可可以以推推断断黏黏土土在在烧烧结结过过程程中中产产生生膨膨胀胀或或气气泡泡的的可可能能性性。黏黏土土中中的的Na2O和和K2O，一一般般存存在在于于云云母母、长长石石和和伊伊利利石石矿矿物物中中，也也有有可可能能以以钠钠、钾钾的的硫硫酸酸盐盐存存在在。当当以以云云母母状状态态存存在在时时，它它的的结结构构水水要要在在较较高高温温度度下下（1000以以上上）排出，是引起黏土膨胀原因之一。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FeFe2 2O O3 3含量含量/%/%在氧化焰中烧成在氧化焰中烧成时的呈色时的呈色适于制造的品种适于制造的品种0.80.8白色细瓷、白炻器、细陶器0.80.8灰白色一般细瓷、白炻器1.31.3黄白色普通瓷、炻器2.72.7浅黄色炻器、陶器表表2-3 2-3 FeFe2 2O O3 3含量对黏土烧后呈色的影响含量对黏土烧后呈色的影响(续续1 1）2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺FeFe2 2O O3 3含量含量/%/%在氧化焰中烧成在氧化焰中烧成时的呈色时的呈色适于制造的品种适于制造的品种4.24.2黄色炻器、陶器5.55.5浅红色炻器、陶器8.58.5紫红色普通陶器、粗陶器10.010.0暗红色粗陶器表表2-3 2-3 FeFe2 2O O3 3含量对黏土烧后呈色的影响（续含量对黏土烧后呈色的影响（续2 2，完），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：黏土在陶瓷生产中的作用：l赋予坯泥一定的可塑性，是陶瓷坯体可塑成赋予坯泥一定的可塑性，是陶瓷坯体可塑成型的工艺基础。型的工艺基础。l使注浆泥料及釉料具有悬浮性和稳定性。使注浆泥料及釉料具有悬浮性和稳定性。l在坯料中结合其它非可塑性原料，使坯泥具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。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l黏黏土土是是瓷瓷坯坯化化学学组组成成中中Al2O3的的主主要要来来源源，也也就就是是烧烧成成时时生生成成莫莫来来石石主主要要来来源源，莫莫来来石石晶晶体体存在及其数量多少决定着瓷的许多使用性能。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其它原料：l长石的代用品。长石的代用品。l碳酸盐类原料。碳酸盐类原料。l镁硅酸盐原料。镁硅酸盐原料。l硅灰石。硅灰石。l磷酸盐类原料。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：陶瓷原料的技术要求：l陶瓷原料的质量要求陶瓷原料的质量要求。除颜色釉外，凡白色。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必须要少（某些制品另加少量着色剂以改善其色调除外。其色调除外。l陶瓷原料的合理使用。陶瓷原料的合理使用。2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺二二 坯料配方及其计算坯料配方及其计算l原料选定以后，确定各种原料在坯料和釉料原料选定以后，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。关系到产品的质量以及工艺制度的制定。l陶瓷制品品种繁多，它们的性能要求和所用陶瓷制品品种繁多，它们的性能要求和所用原料各不相同。原料各不相同。2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺三三 坯料制备坯料制备l坯料有不同制备工艺，应当根据所用原料特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。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 陶瓷的制备工艺四四 成型成型l陶陶瓷瓷制制品品成成型型，就就是是采采用用不不同同方方法法将将坯坯料料制成具有一定形状和尺寸坯件。制成具有一定形状和尺寸坯件。l陶瓷成型方法可分为可塑法注浆法和压制陶瓷成型方法可分为可塑法注浆法和压制法。法。l选择成型方法选择成型方法应考虑应考虑以下几方面：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l制品的形状大小和厚薄等。制品的形状大小和厚薄等。l坯料性能。坯料性能。l产品产量和质量要求。产品产量和质量要求。l其它方面。其它方面。2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺五五 釉料釉料l釉釉是是熔熔融融在在陶陶瓷瓷制制品品表表面面上上的的一一层层很很薄薄的的均均匀玻璃质层。匀玻璃质层。l施施釉釉可可使使制制品品获获得得有有光光泽泽、坚坚硬硬、不不吸吸水水的的表表面面，不不仅仅可可以以改改善善陶陶瓷瓷制制品品的的光光学学、力力学学、电电学学、化化学学等等性性能能，而而且且对对提提高高实实用用性性和和艺艺术性也起着重要作用。术性也起着重要作用。2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺六六 干燥干燥l借助热能使物料脱水的过程称为干燥。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l坯体干燥的目的在于：降低坯体的含水率，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。成周期，降低燃料消耗。2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺七七 烧成烧成l原料是基础，烧成是关键。原料是基础，烧成是关键。l陶瓷制品烧成过程就是在一定的温度和气氛条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。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l常见烧成工艺可分为一次烧成和两次烧成。常见烧成工艺可分为一次烧成和两次烧成。l一次烧成是将生坯施釉，干燥后入窑经高温一一次烧成是将生坯施釉，干燥后入窑经高温一次烧成制品。次烧成制品。l两次烧成是将未施釉坯体经干燥后先进行素烧，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。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影响烧成的因素l坯体在高温烧成过程中的变化规律。坯体在高温烧成过程中的变化规律。l正确地选择和设计窑炉。正确地选择和设计窑炉。l科学地制定执行烧成制度。科学地制定执行烧成制度。l严格地执行装烧操作规程。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 陶瓷的制备工艺八八 装饰装饰l通过对陶瓷制品进行适当地装饰加工，不仅可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。显著改善制品外观质量，提高其经济价值。l陶瓷装饰方法很多，各有其艺术特色。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圆盘釉上彩薄胎皮灯釉上彩薄胎皮灯 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笔筒釉下彩写意装饰瓶釉下彩写意装饰瓶 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餐具釉中彩茶具釉中彩茶具 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几种装饰l彩绘装饰彩绘装饰。包括釉上彩装饰，釉下彩装饰，釉。包括釉上彩装饰，釉下彩装饰，釉中彩装饰等。中彩装饰等。l艺术釉装饰艺术釉装饰。包括颜色釉、花釉、结晶釉、无。包括颜色釉、花釉、结晶釉、无光釉、裂纹釉、变色釉、荧光釉等。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台灯颜色釉陶瓷手链颜色釉陶瓷手链 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奋进牛花釉雕塑瓷唐唐 花釉执壶花釉执壶 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花瓶结晶釉茶具结晶釉茶具 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花盆无光釉小杯无光釉小杯 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手绘菊花裂纹釉知心爱人知心爱人手绘菊花裂纹釉手绘菊花裂纹釉一帆风顺一帆风顺 2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺变变 色色 釉釉 2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺l雕塑装饰雕塑装饰：包括捏花、堆花、剔花、刻花、镂：包括捏花、堆花、剔花、刻花、镂空、浮雕、暗雕、圆雕以及塑造等。空、浮雕、暗雕、圆雕以及塑造等。l综合装饰综合装饰：包括青花玲珑、晶雕堆花、色釉刻：包括青花玲珑、晶雕堆花、色釉刻瓷、青花斗彩、有色艺术釉等。瓷、青花斗彩、有色艺术釉等。l其它装饰方法其它装饰方法：包括色坯、化妆土、色粒坯、：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。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手工捏花陶瓷堆花天球瓶堆花天球瓶 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元剔花罐青瓷刻花瓶青瓷刻花瓶 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康熙青花玲珑盘清乾隆斗彩缠枝莲罐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化装土方形陶瓷拼花方形陶瓷拼花 2.2 传统陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺 一 粉体制备粉体制备l粉粉体体（Powder）是是大大量量固固体体粒粒子子的的集集合合系系。粉粉体体由由一一个个个个固固体体颗颗粒粒组组成成，它它仍仍有有很很多多固固体体属属性性，陶陶瓷瓷材材料料显显微微结结构构很很大大程程度度上上是是由由粉粉体体特性，如颗粒度、形状、粒度分布等决定。特性，如颗粒度、形状、粒度分布等决定。l粉体的制备方法一般可分为粉体的制备方法一般可分为粉碎法粉碎法和和合成法合成法。2.3 先进陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺l粉碎法粉碎法通常采用一般机通常采用一般机械粉碎、气流粉碎、一械粉碎、气流粉碎、一般球磨和高能球磨。般球磨和高能球磨。l合成法合成法通常包括固相法、通常包括固相法、液相法和气相法。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气流粉碎机JCFJCF型机械粉碎机型机械粉碎机 2.3 先进陶瓷的制备工艺 第二章 陶瓷的制备工艺QMQM系列行星式球磨机系列行星式球磨机高能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l固相法固相法是通过从固相到固相变化来制造粉体，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其特征是不象气相法和液相法伴随有气相固固相、液相相、液相固相那样的状态（相）变化。固相固相那样的状态（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。可以是同一物质，也