陶瓷工艺原理之课件三_坯体和釉料的配料计算与制备_8页.docx

陶瓷工艺原理之课件三
第三章 坯体和釉料的配料计算与制备
目的要求 
    陶瓷的组成与结构决定着陶瓷的性质，坯体和釉料的配料计算决定着陶瓷的组成，而坯体和釉料的制备方法在一定程度上影响着陶瓷的结构。本章主要介绍陶瓷材料坯体和釉料的配料计算和制备。
课    时  8课时
授课内容
    （一）   坯体的制备
    1. 坯料配方
    2. 坯料制备
    （二）   釉料制备
    1. 釉料的釉式
    2. 釉料配方
重点难点 
    本章应将授课重点放在坯料配方制备和釉料配方上。釉料的釉式为了解内容。
教学方法
    以多媒体讲授为主，还要多举一些例子来加以说明，并进行课堂互动。
讲授重点内容提要
    一．坯料的配方和制备
    1.坯料配方
    ⑴由坯料的实验公式计算
    已知某坯料的实验公式，需算出所需原料在坯料中的质量百分比，其计算过程如表3.1所示。
    ⑵按坯料预定的化学组成进行计算
    若已知坯料的化学组成及所用原料的化学组成，可采用逐项满足的方法，求出各种原料的引入质量，然后求出所用各原料的质量百分比。

表3.1由实验公式计算配方的步骤

计算步骤
内容
备注
1
由化学计量式求各种原料有多少摩尔xi

2
据分子式求各种原料的摩尔量Mi

3
计算各种纯原料的质量mi
mi=Mixi
4
计算各种实际原料的质量mi'
mi'=mi/P(P为原料纯度)
5
将各种原料的质量换算为百分比Ai
×100%
    2.坯料制备
    ⑴原料预处理
    ①酸洗与磁选
    酸洗主要是将一定浓度（30%）的盐溶液注入原料中，加热以除掉其中有害的铁杂质。
磁洗是利用铁的磁性质，使物料通过强大的磁场，铁质杂质等被磁场吸引而从原料中。分离出来。
    ②预烧
    预烧工艺的关键是预烧温度、预烧气氛及外加剂的选择。常用原料的预烧目的与预烧条件列于表3.2。

表3.2 常用原料的预烧目的与预烧条件
原料
预烧目的
预烧条件
Al2O3

使γ-Al2O3转化为α-Al2O3，提高原料纯度，改善产品性能
采用H3BO3作添加剂时，预烧温度1400～1450ºC左右，保温2～3h。采用NH4F作添加剂时，预烧温度1250ºC，保温1～2h
MgO
提高MgO的活性，改善水化性能
预烧温度在1400ºC以上
滑石
破坏滑石的层状结构，避免定向排列，降低收缩，减少瓷件开裂，同时也有利于粉磨
预烧温度一般在1300～1500ºC之间，加矿化剂（如苏州土、硼酸、碳酸钡等）可降低预烧温度，含Fe2O3时，可采用还原气氛
TiO2
使其晶型由板钛矿、锐钛矿转化为高温稳定型金红石，性能好，介电常数大
预烧温度一般在1270～1290ºC（氧化气氛）
    ③预合成
    合成的方法通常有两种。一种是固相反应法，另一种方法为液相反应法，可根据需要进行选择。
    ⑵成型原料的塑化
    塑化是利用塑化剂使原来无塑性的坯料具有可塑性的过程。新型陶瓷的原料很多是没有可塑性的，因此成型的坯料必须进行塑化。
    ①塑化剂
    塑化剂一般有无机塑化剂（如传统陶瓷中的粘土）和有机塑化剂两类。新型陶瓷一般采用有机塑化剂。
    塑化剂通常由粘结剂、增塑剂和溶剂组成。
    ②塑化机理
    ③塑化剂对坯体性能的影响
    塑化剂对坯体机械强度、电性能、烧成气氛等都有影响。
    ⑶压制成型粉料的造粒
    造粒是在原料细粉中加入一定量的塑化剂，制成粒度较粗、具有一定假颗粒度级配、流动性较好的团粒（约20～80目），以利于新型陶瓷坯料的压制成型。
    ①手工造粒
    本法仅适用于小批量生产和实验室试验。
    ②加压造粒法
    本法的优点是团粒体积密度大，制品的机械强度高，能满足各种大体积或复杂形状制品的成型要求。它是新型陶瓷生产中常用的方法。
③喷雾干燥造粒法
    本法造粒好坏与料浆粘度、喷雾方法等有关。本法适用于现代化大规模的连续生产，效率高，工作环境大大改善，但设备投资大，工艺较复杂。
    ④冻结干燥法
    这种粉料呈球状，组成均匀，反应性与烧结性良好，适用于实验室试验。
    ⑷注浆成型用浆料
    采用注浆成型的新型陶瓷坯料，因其中多为瘠性物料，必须采用一定措施，使浆料具一定的悬浮性。让料浆悬浮的方法一般有两种：一是控制料浆的pH值；另一是添加有机表面活性物质的吸附。
    二. 釉料的制备
    1.釉料的釉式
    釉料组成的表示方法也和坯体一样，可以各氧化物的质量百分比表示或以各种原料的实际配料量来表示，也可以实验公式（釉式）表示。
    2. 釉料配方
    ⑴釉料配方的配制原则
    ①根据坯体的烧结性质调节釉料的熔融性质
    釉料的熔融性质包括釉料的熔融温度，熔融温度范围和釉面性能等三方面的指标。
    ②釉料的膨胀系数与坯体膨胀系数相适应
    ③坯体与釉料的化学组成相适应
    ④釉的弹性模量与坯的弹性模量相匹配
    ⑤合理选用原料
    ⑵釉料配方的确定
    ①资料的准备
    主要掌握坯料的化学与物理性质，明确釉料本身的性能要求，还要了解制釉原料化学组成，原料的纯度以及工艺性能等。
    ②配制方法
    釉料配制方法是用化学组成百分数来表示或者用实验公式来表示的。以变动化学组成的百分数或实验公式中的氧化物摩尔数或者是两种氧化物的摩尔数之比来配成一系列的釉式，然后通过制备，烧成并测定它们的物理性质，找到符合要求的配方。在得到良好的配方后，再进行配方的调整试验。此时可用优选法或正交试验法，以求得到一个釉面各项性能指标最佳的釉料配方。
本章小结
    本章主要介绍了坯体的配方计算和坯体的制备，以及釉料的配方和制备，是陶瓷工艺中比较关键的一步。
思考题
    1.配制坯料的过程中化学组成容易出现偏差的主要影响因素有哪些？
    2.简述制定制坯料配方的主要原则。
    3.采用钾长石、生粘土、煅烧粘土、碳酸钙和石英作为原料，按下式配制釉料，请计算所需各种原料的物质的量和质量百分数：

4.试计算釉式 的配料量。
5.请依据坯料配方：
SiO262.10%, CaO0.25%, Al2O33.52%，MgO29.04%，TiO20.08%, R2O0.12%, Fe2O3 0.08%, ZnO 3.35%
选用合适的原料，并计算各种原料的质量百分数。
本节参考文献
1．李家驹. 日用陶瓷工艺学，武汉，武汉工业大学出版社，1992.07，第一版
2．钦征骑，钱杏南，贺盘发. 新型陶瓷材料手册，南京，江苏科学技术出版社，1996.10， 第一版
3．林宗寿，李凝芳，赵修建等. 无机非金属材料工学，武汉，武汉工业大学出版社，1999.07，第一版