无机非金属材料工学(陶瓷)课件

第三篇第三篇 陶瓷工艺学陶瓷工艺学第三篇陶瓷工艺学1第一章第一章 引引 言言第一章引言2一、概念和分类1概念：广义无机非金属固体材料制品的统称。狭义固体原料经成型、煅烧而制成的制品。普通陶瓷（传统陶瓷）：以粘土及其它天然矿物（长石、石英等）为原料经粉碎、成型、焙烧等工艺过程而制得的制品。一、概念和分类1概念：广义无机非金属固体材料制品的32分类：陶瓷按用途分为：传统陶瓷（普通陶瓷）和新型陶瓷（特种陶瓷、精密陶瓷），而传统陶瓷又分为日用陶瓷、卫生陶瓷、建筑陶瓷、化学陶瓷、化工陶瓷等；新型陶瓷又分为结构陶瓷（机械和热性能为主）和功能陶瓷（电、磁、光、生化、核能等）。2分类：陶瓷按用途分为：传统陶瓷（普通陶瓷）和新型陶42分类：陶瓷按性能分为：拓器、陶器和瓷器。性能见P213表3-1-2和3-1-3。陶瓷按成分分为：氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、氮化物陶瓷、硅酸盐陶瓷、钛酸盐陶瓷、磷酸盐陶瓷、金属陶瓷等。特种陶瓷的性能及用途，见教材P213表3-3-1。2分类：陶瓷按性能分为：拓器、陶器和瓷器。性能见P213表5表3-3-1特种陶瓷的性能及用途性能材料应用高绝缘性介电性导电性压电性热释电性软磁性硬磁性半导体性离子导电性电子发射性荧光性透光性偏光性光反射性红外反射性红外透射性光导性生物化学功能研磨性切削性强度功能润滑功能耐热性绝热性导热性核功能性Ai2O3、BeO、C（人造金刚石）BaTiO3SiC、MoSi2P（Zr，Ti）O3（定向薄膜）SiO2（单晶薄片）P（Zr，Ti）O3（Zn，Mn，Fe）2O4；-Fe3O4SrO6Fe2O3SnO2过度金属氧化物ZnO-Bi2O3BaTiO3-Ai2O3稳定性ZrO2LaB6Y2O3，S：EuAi2O3、SnO2（涂布膜）PLZTTiNSnO2（涂膜）ZnS、MgOSiO2（高纯纤维）Ai2O3、Ca5（F，Cl）P3O12SiO2（孔径控制多孔体）Ai2O3、B4C、人造金刚石（粉体）C-BN、TiC、WC、TiCSi3N4、SiCC、MoSi2、h-BNAi2O3、ThO2K2OnTiO2，CaOSiO2Be、C、SiCUO2C（石墨）、BeOB4C基板电容器发热器震荡元件、点火元件、压电变换器时钟震荡元件红外线检测元件磁带磁铁、可塑性磁铁气体传感器热敏电阻电压性稳定元件，非线形电阻自控电阻发热元件NaS电池氧敏感元件电子枪用热阴极荧光体高压钠灯、防雾玻璃偏光学元件太阳能聚光器省能源窗玻璃导弹光导纤维人工骨、齿固定化酵素载体研磨材料切削工具发动机材料润滑剂耐热结构材料绝缘材料基板核燃料减速剂控制棒材料表3-3-1特种陶瓷的性能及用途性能材6二、我国陶瓷工业的发展概况China，瓷器，世界供认是我国最早发明。8000年前，生产陶器；3000年前，生产瓷器（上釉），我国最早东汉时期陶瓷普及，唐三彩世界文明。景德镇陶瓷从古至今享誉很好，但建筑陶瓷在我国发展相对落后。二、我国陶瓷工业的发展概况China，瓷器，世界供认是我国7第一章第一章 普通陶瓷原料及作用普通陶瓷原料及作用第一章普通陶瓷原料及作用8第一节第一节 粘土粘土第一节粘土9一、粘土定义具有可塑性且粒度小于几微米的矿物。或粒度小于几微米的层状硅酸盐矿物。一、粘土定义具有可塑性且粒度小于几微米的矿物。或粒度小于几10二、粘土的分类高岭土、膨润土、伊利石、叶腊石、铝矾土等。二、粘土的分类高岭土、膨润土、伊利石、叶腊石、铝矾土等。11三、粘土组成化学组成：SiO2、Al2O3为主，少量其它氧 化 物（K2O、Na2O、Fe2O3、MgO、CaO等）矿物组成：高岭石、蒙脱石、伊利石等。含少量长石、石英等碎屑矿物。颗粒组成：碎屑颗粒一般较大，粘土颗粒一般较小，小于2微米的颗粒多为粘土矿物。三、粘土组成化学组成：SiO2、Al2O3为主，少量其它氧12四、粘土的工艺性质1可塑性和结合性（粘结剂）；2离子交换性（脱色、过滤、填料等）；3触变性，即泥料放置一段时间后，在维持原有水分的情况下会出现变稠和固化现象；4膨化性，即吸水膨胀性；5收缩性，干燥收缩和焙烧收缩；6烧结温度与烧结范围四、粘土的工艺性质1可塑性和结合性（粘结剂）；13五、陶瓷中粘土的作用粘土在陶瓷中起粘结作用。五、陶瓷中粘土的作用粘土在陶瓷中起粘结作用。14第二节第二节 石英石英第二节石英15一、种类和性质1种类：脉石英、石英砂岩、石英岩（变质）、石英砂；2性质：以SiO2为主，其他杂质很少。一、种类和性质1种类：脉石英、石英砂岩、石英岩（变质）、16二、石英的相变二、石英的相变17三、石英的作用1加快干燥；2减小坯体变形；3增加机械强度；4提高耐磨、抗腐性。三、石英的作用1加快干燥；18第三节第三节 长石长石第三节长石19一、种类钾长石、斜长石一、种类钾长石、斜长石20二、作用1助溶；2提高机械强度和化学稳定性3提高透光度。二、作用1助溶；21三、代用原料花岗伟晶岩、霞石正长岩、透辉石、硅绘事等。三、代用原料花岗伟晶岩、霞石正长岩、透辉石、硅绘事等。22第四节第四节 其它原料其它原料第四节其它原料23一、碳酸盐方解石、白云石、菱镁矿。高温下起溶剂作用。一、碳酸盐方解石、白云石、菱镁矿。高温下起溶剂作用。24二、滑石釉料和滑石质陶瓷二、滑石釉料和滑石质陶瓷25三、硅灰石助溶作用三、硅灰石助溶作用26四、透辉石和透闪石助溶作用四、透辉石和透闪石助溶作用27第三章第三章 普通陶瓷的配料和计算普通陶瓷的配料和计算第三章普通陶瓷的配料和计算28第一节第一节 配料依据配料依据第一节配料依据291弄清各原料在陶瓷中的作用；2坯料和釉料组成满足产品的物化性质；包括：收缩率、吸水率、热震性、平整性、光滑性和抗腐性等。3配方应满足生产工艺设备条件；温度、压力、气氛等。4经济、合理；5借鉴成熟的配方。1弄清各原料在陶瓷中的作用；30第二节第二节 坯、釉料表示方法坯、釉料表示方法第二节坯、釉料表示方法31一、实际配料比表示一、实际配料比表示根据实际原料的种类和比例来表示。二、矿物组成表示二、矿物组成表示根据各种原料的化学组成换算成长石、石英、黏土的比例。三、化学组成表示三、化学组成表示以各种氧化物的质量百分比来表示。四、实验公式（塞格尔式）表示四、实验公式（塞格尔式）表示一、实际配料比表示32四、实验公式（塞格尔式）表示四、实验公式（塞格尔式）表示以碱性、中性、酸性氧化物的顺序列出。坯式是以中性氧化物（R2O3）的mol数为1，计算其它化合物的摩尔数。釉式则是以碱性氧化物（R2O+RO）的mol数为1，计算其它化合物的摩尔数。四、实验公式（塞格尔式）表示以碱性、中性、酸性氧化物的顺序33如：坯式表示0.3105K2O0.1405Na2O0.9931Al2O35.354SiO20.0297CaO0.0072Fe2O30.0259TiO20.0192MgO如：坯式表示34釉式表示0.088K2O0.065Na2O2.401Al2O312.946SiO20.195CaO0.032Fe2O30.0667TiO20.652MgO釉式表示35陶瓷的酸性指数：CA=RO2/（R2O+RO+3R2O3）硬瓷釉的CA一般为1.82.5,而软瓷釉的CA一般为1.41.6CA大瓷脆，高温时易变形，但烧成温度低。陶瓷的酸性指数：CA=RO2/（R2O+RO+3R2O3）36第三节第三节 坯料的配方计算坯料的配方计算第三节坯料的配方计算37一、坯式的计算一、坯式的计算1已知坯料的化学组成计算坯式（1）将各氧化物的百分含量换算成mol数；（2）以中性氧化物的摩尔数为1计算其它各氧化物的相对含量；（3）安碱性、中性、酸性氧化物的顺序列出坯式。一、坯式的计算1已知坯料的化学组成计算坯式38例：已知某陶瓷坯料的化学组成为(%)SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgOK2ONa2O灼减合计67.0821.120.230.430.350.165.921.352.4499.08例：已知某陶瓷坯料的化学组成为(%)39其坯式计算结果为：0.3105K2O0.1405Na2O0.9931Al2O35.354SiO20.0297CaO0.0072Fe2O30.0259TiO20.0192MgO注：灼减对实验式没有影响。其坯式计算结果为：402已知坯式求坯料的化学组成该计算为坯式的逆向计算。2已知坯式求坯料的化学组成41二、示性矿物的计算二、示性矿物的计算（1）以Na2O的含量计算钠长石（Ab：Na2OAl2O36SiO2）以 K2O的 含 量 计 算 钾 长 石（Or：K2OAl2O36SiO2）以 CaO的 含 量 计 算 钙 长 石（An：CaOAl2O32SiO2）二、示性矿物的计算（1）以Na2O的含量计算钠长石（Ab：42二、示性矿物的计算二、示性矿物的计算（2）以Al2O3的含量总量减去长石中的Al2O3的含量，剩余的Al2O3计算高岭石（Kao：Al2O32SiO22H2O）或蒙脱石（Mt：CaOAl2O34SiO2nH2O）伊利石（I：K2O3Al2O36SiO22H2O）。二、示性矿物的计算（2）以Al2O3的含量总量减去长石中的A43二、示性矿物的计算二、示性矿物的计算（3）以MgO计算菱镁矿（MgCO3）或滑石（3MgO4SiO2H2O）。（4）以Fe2O3计算赤铁矿（Fe2O3），多为黏土带入。（5）以TiO2计算金红石（TiO2），多为黏土带入。（6）剩余的SiO2为石英。二、示性矿物的计算（3）以MgO计算菱镁矿（MgCO3）或44三、根据矿物组成计算配方三、根据矿物组成计算配方主要是要考虑黏土中的长石、石英。计算黏土含量时应扣除其中的长石、石英，而计算长石、石英时应考虑黏土已经存在的量。三、根据矿物组成计算配方主要是要考虑黏土中的长石、石英。计45四、由化学组成计算配方四、由化学组成计算配方根据陶瓷的化学组成，计算其示性矿物，然后计算配方，过程同前。四、由化学组成计算配方根据陶瓷的化学组成，计算其示性矿物，46五、用三元系统法计算配方五、用三元系统法计算配方已知坯料和原料的化学组成，利用联立方程组的方法或相图的方法计算。五、用三元系统法计算配方已知坯料和原料的化学组成，利用联立47图图3-1 3-1 计算坯料组成的三成分图计算坯料组成的三成分图图3-1计算坯料组成的三成分图48六、由坯式计算配方六、由坯式计算配方可直接用摩尔数计算其示性矿物，然后计算配方。例：六、由坯式计算配方可直接用摩尔数计算其示性矿物，然后计算配49表表3-1 陶瓷中各氧化物的摩尔数陶瓷中各氧化物的摩尔数氧化物/molSiO20.987Al2O30.291Fe2O30.001CaO0.005KNaO0.006H2O0.5600.006molOr剩余0.0360.9510.0060.285-0.001-0.0050.0060-0.560.005molAn剩余0.280molKao剩余0.001molFe0剩余0.381molQ剩余0.0100.9410.5600.381-0.3810.38100.0050.2800.2800-0.001-0.0010.0010-0.0050-0.560.560-表3-1陶瓷中各氧化物的摩尔数氧化物/molSiO2Al50表表3-2 各矿物的质量分数和百分数各矿物的质量分数和百分数矿物摩尔数相对化学式量质量分数质量百分数钾长石钠长石钙长石高岭石赤铁矿滑石石英合计0.006-0.0050.2800.001-0.381556.8540.0279.3258.1160.0378.060.063.341-1.39272.2680.16-22.883100.433.34-1.3972.240.16-22.87100.00表3-2各矿物的质量分数和百分数矿物摩尔数相对化学式量质51所以陶瓷坯料的配方应为长石：石英：高岭石=4.73：22.87：72.40所以陶瓷坯料的配方应为长石：石英：高岭石=4.73：2252若已知坯料所用黏土的矿物组成为：黏土矿物90%，石英5%，长石5%。则首先计算黏土的用量为72.490%=80.45黏土中带入的石英为80.455%=4.023黏土中带入的长石为80.455%=4.023需要补充的石英为22.87-4.023=18.85需要补充的长石为4.730-4.023=0.707所以实际原料配比应为长石：石英：高岭石=0.707：18.85：80.45若已知坯料所用黏土的矿物组成为：黏土矿物90%，石英5%，53第四章第四章 坯料及制备坯料及制备第四章坯料及制备54第一节第一节 坯料种类和质量要求坯料种类和质量要求第一节坯料种类和质量要求55一、坯料的种类一、坯料的种类1注塑料，含水率28-35%；2可塑料，含水率18-25%；3压制料，含水率7-15%；一、坯料的种类1注塑料，含水率28-35%；56二、坯料的质量要求二、坯料的质量要求1配方准确；2混合均匀；3粒度符合工艺要求；4含较少气体；5干坯强度大（可塑料）；6悬浮性和流动性好（注浆料）；7自由堆积密度尽量大（压制料）。二、坯料的质量要求1配方准确；57第二节第二节 可塑料的制备可塑料的制备第二节可塑料的制备58一、质量要求一、质量要求1可塑性，黏土含量越高，塑性越大；（工艺瓷）2细度，粒径小于60微米；3水分：18-25%；4空气含量：小于1；5干坯强度：抗折强度大于0.98Mpa.一、质量要求1可塑性，黏土含量越高，塑性越大；（工艺瓷）59二、制备二、制备粗碎细碎混合球磨（干法、湿法）除铁（磁选）练泥（粗练、真空练）可塑泥料各种原料分别粉碎然后混合，具体如图41。二、制备粗碎细碎混合球磨（干法、湿法）除铁（磁选）60无机非金属材料工学(陶瓷)课件61三、工艺要点三、工艺要点1原料的预处理和精选；（石英预烧、清洗等，注意：书P245，-石英是错误的）2原料的粉碎；3泥浆的筛分、除铁、搅拌；三、工艺要点1原料的预处理和精选；（石英预烧、清洗等，注624泥浆的脱水；5陈腐，即将泥料在一定温度、湿度的环境下储存一定时间，使泥料中的水分分布更加均匀，黏土颗粒充分水化和产生离子交换，细菌使有机物分解为腐殖酸，从而提高泥料的可塑性；6练泥：分为粗练和真空练泥。4泥浆的脱水；63第三节第三节 注浆料的制备注浆料的制备第三节注浆料的制备64一、质量要求一、质量要求1流动性，保证泥浆能注满整个模型；2细度，粒径小于60微米；3水分：18-25%；4触变性：用稠化度表示，稠化度是指100ml泥浆在恩氏粘度计中静置30min后，流出时间与静置30s后流出时间的比值。一般陶瓷：1.82.2,精细陶瓷：1.51.6。5悬浮性：保证成型过程中不易分层。一、质量要求1流动性，保证泥浆能注满整个模型；65二、制备二、制备注浆料的制备与可塑料基本相似，只是多了稀释的过程。二、制备注浆料的制备与可塑料基本相似，只是多了稀释的过程。66三、泥浆的稀释三、泥浆的稀释根据泥浆的成分，选择添加电解质。由于黏土一般带负电，所以选择Na+电解质使电位平衡。一般SiO2/Na2O=3左右。另外，应控制PH值。Na+电解质可分为三类：即无机钠盐（硫酸钠、碳酸钠、磷酸钠等）、有机钠盐（腐殖酸、柠檬酸等）和聚合物（树胶、明胶等）。三、泥浆的稀释根据泥浆的成分，选择添加电解质。由于黏土一67第四节第四节 压制料的制备压制料的制备第四节压制料的制备68一、工艺要求一、工艺要求1水分：干压36%，半干压714%；2粒度：小于65微米；3流动性：造粒以增加流动性；4自由堆积密度：尽量大。一、工艺要求1水分：干压36%，半干压71469二、制备二、制备其它过程与前两者一样。只是需要造粒。分为：1普通造粒法；2泥饼干燥打粉法；3喷雾干燥造粒法。即注浆料在在热气中喷出呈球粒。见图42二、制备其它过程与前两者一样。只是需要造粒。分为：70无机非金属材料工学(陶瓷)课件71第五章第五章 成型成型第五章成型72第一节第一节 可塑成型可塑成型第一节可塑成型731挤压成型：管形陶瓷2车坯成型：复杂柱形3旋坯成型：杯、盘子、碟子等，分为内旋和外旋。（坯动）4滚压成型：由旋坯发展而来，分为内滚和外滚。（滚头动）5湿压成型1挤压成型：管形陶瓷74第二节第二节 注浆成型注浆成型第二节注浆成型75一、工艺原理一、工艺原理将泥浆注入石膏模内，利用石膏的吸水性使泥浆分散粘附在模壁上，干燥收缩后脱模取出。一、工艺原理将泥浆注入石膏模内，利用石膏的吸水性使泥浆分散76二、成型方法二、成型方法1基本注浆法：包括空心注浆（单面注浆）和实心注浆（双面注浆）。二、成型方法1基本注浆法：包括空心注浆（单面注浆）和实77图图43 空心注浆空心注浆图43空心注浆78图图44 实心注浆实心注浆图44实心注浆792加速注浆法：包括压力注浆、离心注浆和真空注浆。2加速注浆法：包括压力注浆、离心注浆和真空注浆。80三、注浆成型的物理化学变化三、注浆成型的物理化学变化1物理脱水（石膏吸入）2化学凝聚：Na-黏土+CaSO4+Na2SiO3=Ca-黏土+CaSiO3+Na2SO4（絮凝）三、注浆成型的物理化学变化1物理脱水（石膏吸入）81四、操作注意事项四、操作注意事项1新制成的泥浆陈腐一天以上，用前再搅拌5-10min；2温度大于10-12；3模型湿度一致；4注意不让气体残留；5模具可加滑石粉以便脱模；6回收余浆时要去钙；7操作轻。四、操作注意事项1新制成的泥浆陈腐一天以上，用前再搅拌582五、常见缺陷五、常见缺陷1气孔；2开裂；3变形；4泥缕。五、常见缺陷1气孔；83第三节第三节 压制成型压制成型第三节压制成型84一、工艺原理一、工艺原理将配合料置入金属模具中，加压、脱模、成型。一、工艺原理将配合料置入金属模具中，加压、脱模、成型。851粉料的工艺性质（1）粒度和粒度分布；粗细造粒。（2）粉料的含水率；太大会粘模，太小坯体密度不够。（3）粉料的拱桥效应；颗粒越小，表面积越大越易发生。图45（4）粉料的流动性。安息角越小流动性越好。图461粉料的工艺性质（1）粒度和粒度分布；粗细造粒。86图图45 粉料堆积的拱桥效应粉料堆积的拱桥效应图45粉料堆积的拱桥效应87图图46 粉料自然堆积的外形粉料自然堆积的外形图46粉料自然堆积的外形882压制过程中的坯体变化密度变化：图47图图47 坯体密度与压力关系坯体密度与压力关系2压制过程中的坯体变化密度变化：图47图47坯体89图图48 坯体强度与成型压力的关系坯体强度与成型压力的关系（2）强度变化：图48图48坯体强度与成型压力的关系（2）强度变化：图48903加压制度（1）填料方式：防止不均匀；（2）压力确定：工业成型40100Mpa，含黏土1060Mpa。（3）加压方式：单向和双向；图49（4）脱模：脱模加压不易过快。3加压制度（1）填料方式：防止不均匀；91图图49 加压方式加压方式图49加压方式92二、压制成型方法二、压制成型方法1。手动；2自动二、压制成型方法1。手动；2自动93三、常见缺陷三、常见缺陷1尺寸不规范：薄厚不一，扭斜，不方等；2裂纹：层裂、角裂、膨胀裂等；3麻面：粘模；4脏坯：污染；5坯粉：清理不净；6掉边、角等。三、常见缺陷1尺寸不规范：薄厚不一，扭斜，不方等；94第六章第六章 釉料制备和施釉釉料制备和施釉第六章釉料制备和施釉95第一节第一节 釉的分类釉的分类第一节釉的分类96一、按坯体分类瓷釉、陶釉一、按坯体分类瓷釉、陶釉97二、按制备方法生料釉、熔块釉、盐釉二、按制备方法生料釉、熔块釉、盐釉98三、按外观特征透明釉、乳浊釉、无光釉、结晶釉、金属光泽釉、裂纹釉等。三、按外观特征透明釉、乳浊釉、无光釉、结晶釉、金属光泽釉、99四、按釉的成熟温度高温釉（T1250）、中温釉（11501250）、低温釉（T1100）四、按釉的成熟温度高温釉（T1250）、中温釉（115100五、按釉料中的熔剂长石釉、石灰釉、Pb、Li、Mg、Zn釉等。五、按釉料中的熔剂长石釉、石灰釉、Pb、Li、Mg、Zn釉101第二节第二节 釉层的形成釉层的形成第二节釉层的形成102一、釉料在加热过程中的变化1分解反应（分解、脱水）2化合反应（Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2，PbOPbSiO3，ZnOZnSiO3）3熔融（长石、碳酸盐、硝酸盐等融化形成共熔物）一、釉料在加热过程中的变化1分解反应（分解、脱水）103二、油层冷却时的变化1再析晶2熔体凝固3气泡形成二、油层冷却时的变化1再析晶104三、坯釉中间层的形成坯、釉固相反应层的形成三、坯釉中间层的形成坯、釉固相反应层的形成105第三节第三节 釉层的性质釉层的性质第三节釉层的性质106一、熔融态的性质1熔融温度：与成分、细度、均匀度有关，是一个范围：从开始熔融到流动。2影响因素：（1）成分：Al2O3含量越高温度越高，氧化钾、钠、钙含量越高温度越低。（2）细度：越细温度越低。（3）均匀度：越均匀越好。一、熔融态的性质1熔融温度：与成分、细度、均匀度有关，是107二、釉熔体的粘度、润湿性和表面张力粘度决定釉的铺平程度和均匀性。取决于化学组成和烧成温度。氧化钾、钠、钙含量越高粘度越低，而氧化铝、硅、锆越高粘度越大。表面张力过大，阻碍气体的排除和熔体的均化，高温时对坯体的润湿性不好，易造成釉缺陷。二、釉熔体的粘度、润湿性和表面张力粘度决定釉的铺平程度和均108三、坯釉适应性1热膨胀系数2中间层：发育不好易脱落3釉的弹性、抗张强度：越高、越大越好4。釉层厚度：过厚会增加中间层的负担，过薄会发生干釉。三、坯釉适应性1热膨胀系数109第四节第四节 釉料制备和施釉釉料制备和施釉第四节釉料制备和施釉110一、釉料配方确定1原则：a根据坯体的烧结性质确定；b根据坯体的膨胀系数确定；c根据坯体的化学性质确定；d正确选用原料（石英、长石、滑石、高岭土）一、釉料配方确定1原则：a根据坯体的烧结性质确定；1112方法：a根据已知配方调整；b根据相图计算。2方法：a根据已知配方调整；1123计算：与坯体计算方法相似指标：a酸性氧化物/碱性氧化物=1：33：1bR2O/RO2：1dAl2O30.2mol3计算：与坯体计算方法相似113二、釉料制备1要求：a生釉料不溶于水（长石、石英+滑石+高岭土）b与坯料比，更细c釉浆有良好的稳定性、流动性d密度相当，1.31.5g/cm2二、釉料制备1要求：a生釉料不溶于水（长石、石英+滑石1142制备流程：原料除杂冲洗称量球磨过筛除铁储浆池备用一般：料：球：水=1:1.8:0.5,磨70h2制备流程：1153溶块釉制备原料粉碎混合熔制淬冷球磨+土过筛釉浆3溶块釉制备116三、施釉1浸釉法2浇釉法3喷釉法4刷釉法5气化施釉6瓷釉一次烧成三、施釉1浸釉法2浇釉法3喷釉法4刷釉法5117第五节第五节 陶瓷装饰陶瓷装饰第五节陶瓷装饰118一、装饰方法1雕塑2色坯3色釉4釉上彩绘5釉彩6贵金属装饰一、装饰方法1雕塑2色坯3色釉4釉上彩绘119二、陶瓷颜料1离子着色2胶体着色3晶体着色二、陶瓷颜料1离子着色2胶体着色3晶体着色120第七章第七章 干燥干燥第七章干燥121第一节第一节 干燥原理干燥原理第一节干燥原理122一、物料中的水干燥过程即将物料中的水分（分子水）去除的过程。物料中的水如图47一、物料中的水干燥过程即将物料中的水分（分子水）去除的过程123图图47 物料中的水分物料中的水分图47物料中的水分124二、干燥过程1加热2等速干燥3降速干燥如图48二、干燥过程1加热2等速干燥3降速干燥125图图48 物料的温度、水分、干燥速率与时间的关系物料的温度、水分、干燥速率与时间的关系图48物料的温度、水分、干燥速率与时间的关系126图图49 坯体水分、干燥收缩与时间的关系坯体水分、干燥收缩与时间的关系坯体干燥过程中的收缩情况见图49。图49坯体水分、干燥收缩与时间的关系坯体干燥过程中的127三、影响因素1物料的性质、结构2坯体形状、大小3坯体含水量和干燥后残余水分要求4干燥介质的温度和湿度5干燥介质的流速6加速对物料的传热7使热扩散与湿扩散的方向一致三、影响因素1物料的性质、结构128第二节第二节 干燥方法干燥方法第二节干燥方法129一、自然对流干燥二、强制对流干燥1间歇式干燥室2连续式干燥（隧道式、链式、立式、辊式等）图410、411一、自然对流干燥130图图410 隧道式干燥器流程隧道式干燥器流程图410隧道式干燥器流程131图图411立式干燥器流程立式干燥器流程图411立式干燥器流程132三、辐射式干燥器1红外线2微波三、辐射式干燥器1红外线2微波133第三节第三节 干燥缺陷及原因分析干燥缺陷及原因分析第三节干燥缺陷及原因分析134一、缺陷1变形2开裂一、缺陷1变形2开裂135二、原因1原料：粘土过多、颗粒太细、粒度不均、含水过大；2成型：不均匀、含气、泥浆未陈腐、颗粒定向排列、石膏模过干；3干燥：速度过快、不均匀、放置不当、介质温度过高。二、原因1原料：粘土过多、颗粒太细、粒度不均、含水过大；136三、解决措施1坯体配方稳定；2控制水分；3成型按规程，且均匀、合理；4边缘隔湿处理；5双面干燥；6控制干燥制度；7加强质量监控。三、解决措施1坯体配方稳定；137第八章第八章 烧成烧成第八章烧成138第一节第一节 次烧成与二次烧成次烧成与二次烧成第一节次烧成与二次烧成139一次烧成及特点：即瓷釉一次烧成。特点：1工艺流程简化；2劳动生产率高；3成本低，占地少；4节约能源。一次烧成及特点：即瓷釉一次烧成。140二次烧成及特点即先素烧后施釉。特点：1避免气泡，增加釉面的白度和光泽度；2因瓷坯有微孔，易上釉；3素烧可增加坯体的强度，适应施釉、降低破损率；4成品变形小，（因素烧已经收缩）；5通过素检可降低次品率。近年发展了三次烧成（工艺瓷等）。二次烧成及特点即先素烧后施釉。141第二节第二节 普通陶瓷的成瓷机理普通陶瓷的成瓷机理第二节普通陶瓷的成瓷机理142即陶瓷烧制过程中的物理化学变化，有：一、低温阶段二、中温阶段三、高温阶段四、高温保温阶段五、冷却阶段即陶瓷烧制过程中的物理化学变化，有：一、低温阶段143一、低温阶段温度低于300，为干燥阶段，脱分子水；坯体质量减小，气孔率增大。一、低温阶段温度低于300，为干燥阶段，脱分子水；坯体质144二、中温阶段温度介于3009501氧化反应：（1）碳素和有机质氧化；（2）黄铁矿（FeS2）等有害物质氧化。2分解反应：（1）结构水脱出；（2）碳酸盐分解；（3）硫酸盐分解。3石英相变和非晶相形成。二、中温阶段温度介于300950145三、高温阶段1氧化保温阶段温度大于950，各种反应彻底；2强还原阶段CO浓度3%5%三价铁还原成二价铁之后与二氧化硅反应形成硅酸铁。FeO+SiO2=FeSiO3（1150）另外，硫酸盐分解释放二氧化硫在釉面玻化前排出。三、高温阶段1氧化保温阶段温度大于950，各种反1463弱还原阶段非晶态（玻璃相）增多，出现偏高岭石=模来石+SiO2（非晶态）该阶段瓷坯的特点为：（1）强度增大；（2）吸收率和孔隙率降低；（3）体积收缩；（4）光泽度增加。3弱还原阶段非晶态（玻璃相）增多，出现147四、高温保温阶段一般陶器：温度11501250，时间1小时；精陶：温度12201250，时间23小时；日用瓷：温度12801400，时间12小时；釉面砖：温度11501250，时间1分钟；四、高温保温阶段一般陶器：温度11501250，时148五、冷却阶段急冷（温度大于850）缓冷（850400）终冷（室温）五、冷却阶段急冷（温度大于850）缓冷（850400149第三节第三节 烧成窑炉烧成窑炉第三节烧成窑炉150一、窑炉分类根据燃料：固体燃料窑（煤烧窑）、液体燃料窑（重油窑）和气体燃料窑（煤气、天然气）；根据火焰与制品的位置：明焰窑（必须净化燃料）、隔焰窑（有隔焰板）和半隔焰窑（隔焰板开孔）；一、窑炉分类根据燃料：固体燃料窑（煤烧窑）、液体燃料窑（重151根据烧成作用：素烧窑、釉烧窑和烤花窑；根据烧成过程：间歇式窑（图81）和梭式窑（图82）（生产分批进行）和连续式窑（生产连续进行）。连续式窑又分为隧道式窑（图83）和辊道式窑（图84）。根据烧成作用：素烧窑、釉烧窑和烤花窑；152无机非金属材料工学(陶瓷)课件153图图81 间歇式窑间歇式窑图81间歇式窑154图图82 梭式窑梭式窑图82梭式窑155图图83 隧道式窑隧道式窑图83隧道式窑156图图84 辊道式窑辊道式窑图84辊道式窑157第四节第四节 烧成制度烧成制度第四节烧成制度158一、温度制度包括最高烧成温度（止火温度）、升温速度、保温时间和冷却速度。即温度与时间的关系。不同配方的陶瓷其温度制度不同，燃料、窑的不同其温度机制也不同。例：重油还原焰烧成高压电陶瓷的温度曲线见图85一、温度制度包括最高烧成温度（止火温度）、升温速度、保温时159图图85 温度曲线温度曲线图85温度曲线160图图86 温度曲线温度曲线油烧隧道窑烧制墙、地砖的温度曲线见图86图86温度曲线油烧隧道窑烧制墙、地砖的温度曲线见图8161二、气氛制度包括：氧化阶段氧过剩4%5%；强还原阶段过剩氧为零，CO为3%6%；弱还原阶段CO为1.5%2.5%；低温阶段对气氛无要求二、气氛制度包括：氧化阶段氧过剩4%5%；162三、压力制度即压力与温度的关系1零压点控制在预热和烧成之间最好；2预热带最大负压一般-40-10Pa；3窑头微正压设置封闭气幕，以减小窑外冷空气漏入；4冷却带压力正压，但不易过大。三、压力制度即压力与温度的关系163四、烧成制度拟定探索最佳烧成制度（热工制度）应收集1坯体烧成过程中的变化及影响因素；2坯体的形状、厚度及含水率等；3窑炉的结构、容量、装窑密度和燃料种类；4。同类产品的试验资料。四、烧成制度拟定探索最佳烧成制度（热工制度）应收集164第五节第五节 烧成缺陷及原因分析烧成缺陷及原因分析第五节烧成缺陷及原因分析165一、变形原因：配料中溶剂原料过多；成型设计不合理；装窑不当；不平；过烧。一、变形原因：配料中溶剂原料过多；166二、起泡原因：氧化还原反应不彻底造成氧化、还原炮；温度过高造成过烧泡；坯体可溶盐过多造成水边泡。二、起泡原因：氧化还原反应不彻底造成氧化、还原炮；167三、棕眼和桔釉由于釉料熔化坯体气体释放不尽造成微细针孔。三、棕眼和桔釉由于釉料熔化坯体气体释放不尽造成微细针孔。168四、色黄、火刺、黑斑、烟熏发黄：升温太快或三价铁未能全部还原；火刺：匣体密封不严，火焰直接与制品接触；黑斑：烧成气氛控制不当，有机物中碳素在高温下沉淀而显黑色。四、色黄、火刺、黑斑、烟熏发黄：升温太快或三价铁未能全部还169五、釉裂与剥釉坯釉膨胀系数不适应。五、釉裂与剥釉坯釉膨胀系数不适应。170六、釉缕与缺釉烧成温度过高或釉的温度过低，或坯体上有灰尘和油污。六、釉缕与缺釉烧成温度过高或釉的温度过低，或坯体上有灰尘171七、开裂坯釉同时裂开，原因：1入窑时含水量过大，水分排出过急；2高温阶段升温过快，坯体收缩过大；3冷却阶段降温过快；4入窑前已裂。七、开裂坯釉同时裂开，原因：1入窑时含水量过大，水分排出172无机非金属材料工学(陶瓷)课件173无机非金属材料工学(陶瓷)课件174无机非金属材料工学(陶瓷)课件175无机非金属材料工学(陶瓷)课件176无机非金属材料工学(陶瓷)课件177无机非金属材料工学(陶瓷)课件178