陶瓷工艺学第一章原料

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原 料,第一节,原料的分类,第二节,石英原料,第三节 长石类原料,第四节,粘土原料,第五节,其它原料,第六节,原料的处理,第七节,原料标准化,陶瓷制品所用原料多为天然矿物原料，而非化工,原料。陶瓷制品的性质不仅与工艺过程有关，而且与,原料的种类有关。所以陶瓷生产中原料是至关重要的。,原料,：,硅酸盐矿物,(metasilicate mineral ),第一节,原料的分类,1,、概述,2,、原料的分类,据,工,艺,特,性,据,用,途,据,获,得,方,式,可塑性原料,非可塑性原料,（瘠性料）,熔剂性原料,坯用原料,釉用原料,色料和彩料,粘土原料,硅质原料,长石原料,钙质原料,镁质原料,据,矿,物,组,成,矿物原料,化工原料,对原料的要求,:,1,）,保证最终形成制品所需的各种晶相，玻璃相等。,2,）,保证工艺过程中所需的各种工艺性能。,陶瓷工业中的辅助原料，主要为,石膏,和,耐火材料,，各种添加剂如,助磨剂，助滤剂，解凝剂，增塑剂， 增强剂。,3,、原料和制品的关系,制品的,性能由结构决定,，,结构由原料的种类和工艺决定,。,第二节 石英原料,1,、石英原料的种类,2,、石英原料的性质,2.1,石英的物理性质,2.2,石英的多晶转变的特性,2.3,石英的膨胀性,3,、瓷胎中的石英变体,4,、晶型转化与实际生产,5,、石英在陶瓷生产中的作用,6,、石英的质量控制,7,、作业,脉石英,沙岩,石英岩,石英沙,燧石,硅藻土,1,、石英原料的种类,（,1,）脉石英,致密结晶态，火成岩。,外观特点：,纯白，半透明，呈油脂光泽,断口呈贝壳状。,SiO,2,99%,是生产日用细瓷、釉料的良好原料。,（,2,）砂岩,碎屑沉积岩，石英颗粒由,胶结物,结合，据胶结物不同分为：,石灰质砂岩，粘土质砂岩，石膏质砂岩，云母 质砂岩，硅质砂岩,。,陶瓷中仅用,硅质砂岩,。,SiO2 90%95%,（,3,）石英岩,硅质砂岩,经,变质,作用，,石英颗粒再结晶,形 成的岩石。,外观特点,：灰白色，光泽鲜明，断面致密， 强度大，,硬度高。,SiO,2,97%,。,用于制作一般陶瓷，质量好的可做细瓷。,（,4,）燧石,隐晶质,SiO2,，,SiO,2,液经化学沉积在岩石夹 层中，,硬度高,，陶瓷工业,做研磨用,。可做球蘑 机内衬，研磨体球石用。,SiO,2,98%,。,（,5,）石英砂,长石、花岗岩，伟晶岩风化的产物，,做陶瓷原料 可简化工艺,，但杂质多，成分变化波动较大。,河床砂用于墙地砖，大缸生产，,可减小 其变形,。,燧石,石英砂,（,6,）硅藻土,溶于水的部分二氧化硅，被微细的硅藻类水 生物吸取，沉淀演变而成为含水的,非晶质二氧化 硅,，,具有多孔隙,。,可做绝热材料，多孔陶瓷,等。,2,、石英的性质,2.1,物理性质,（,1,）外观特性：石英的外观视其种类不同而异，大多 呈乳白色，有的呈灰白色，半透明状态，断面具有玻璃 光泽或脂肪光泽。,（,2,）莫氏硬度为,7,。,（,3,）密度：石英晶型不同密度不同，变动范围,2.222.65,。,（,4,）化学稳定性,具有强耐酸侵蚀力，除,HF,；,与碱作用，生成可溶性硅酸盐；,与碱金属氧化物作用生成硅酸盐与玻璃态物质。,（,5,）熔融温度范围：,1400,C1770,C,，由,SiO,2,的形态和杂 质含量决定,。,石英,鳞石英,方石英 熔融态石英,鳞石英 石英玻璃,石英,鳞石英,方石英,117,163,870,180-270,1713,1470,573,2.2,石英的晶型转化,高温型缓慢转化,低温型快速转化,石英晶型转变的特点,（,1,）,高温型的缓慢转变,（横向转变，又称一级转变） 转变由表及里缓慢进行，体积变化大，构型转变（涉及到 键的破裂和重组为重建型转变）。,（,2,）,低温型的快速转变,（纵向转变，又称二级转变） 转变表里瞬间同时进行，体积变化小，位移型转变（键之 间的角度稍做变动为位移型转变），,可逆,。,（,3,）,石英多晶转变的体积效应,缓慢转化,计算转化时的温度,体积变化率,(%),快速转化,计算转化时的温度,体积变化率,(%),石英,鳞石英,1000,+16.00,石英,石英,573,+0.82,石英,方石英,1000,+15.04,鳞石英,鳞石英,117,+2.0,石英,石英玻璃,1000,+15.05,鳞石英,鳞石英,163,+2.0,石英玻璃,方石英,1000,-0.09,方石英,方石英,150,+2.80,石英多晶转变的,体积,效应,一级转变,的体积变化大，但由于其转化速度小，破坏作用小，且在高温下有液相存在，,对坯体影响不大。,二级转变,的体积变化小，但转化速度大，瞬间完成，破坏作用大无液,相,对坯体影响大，必须严格控制。,石英,理论晶型转化的基础条件,：慢升温，维持晶型转化在 平衡态下进行。,不同晶型存在有不同温度范围。,3,、瓷胎中的石英变体,以标准硬瓷为例：,石英,20%30%,粘土,50%60%,烧成温度,长石,10%30%,1300,C1400,C,相组成：,玻璃相,40%60%,莫来石,10%30%,残余石英,8%12%,气孔,0.5%,有些含,6%10%,的方石英（石英总量达,15%20%,）,石英实际转化示意图,石,英,石英,半安定方石英,无矿化剂,有矿化剂,干转化,湿转化,半安定方石英,方石英,鳞石英,1050,开始，,12001300,强烈,700900,开始，,12001470,明显,1470,12001400,明显,（,1,）实际转化时升温快，常出现过渡状态（半安定方石英） 但无论,是否有矿化剂,，,石英的转化过程都经过半安定方石英阶段。,（,2,）,有矿化剂存在,，最终有鳞石英形成。,无矿化剂,最终形 成方石英。,矿化剂：,RO(CaO,，,MgO,，,FeO,，,Mn),R,2,O(Na,2,O,，,K,2,O),矿化剂的来源：熔剂性原料。,结论,4,、晶型转化与生产,（,1,）,石英煅烧，易于粉碎。,1000,C,煅烧,急冷,变松,利用石英,573,C,晶型转化。利用石英各向异性，在,600,C,到,800,C,时在两个方向上体积效应不同。垂直于,c,轴,1.7%2%,，平行,c,轴,0.8%1.2%,。,（,2,）,烧成后冷却阶段，,到,573,C,附近晶型转化，,坯体易 开裂。如日用瓷彩烤冷却。,对烧成的前期即坯体升温过程影响不大。,原因：,升温过程中，,573,C,附近晶型转化的膨胀可弥补坯,体本身的空隙。,（,3,）,硅砖的生产,硅砖中二氧化硅的含量大于,70%,，烧成时要控制好升温速度，否则易炸裂。,（,4,）炻器、建材、彩釉砖，尽量,减少石英用量,，或使,石英颗粒尽量细,，以适应快速烧成的特点。,（,1,）,烧成前,石英为,瘠性料,，调节泥料的可塑性，降低坯体的干燥收缩，缩短干燥时间，防止坯体变形。,（,2,）,烧成时,，石英的加热膨胀可部分,抵消坯体的收缩。,当 玻璃质大量出现时，石英部分溶解于液相，增加熔体的粘度， 未溶解的石英颗粒构成坯体的骨架，防止坯体软化变形。,（,3,）石英可,提高坯体机械强度,，,透光度，白度,（高石英配方中，石英料中含,Fe,量低时）。,（,4,）,釉料,中，玻璃质的主要成分。,提高釉料的机械强度，硬度，耐磨性，耐化学侵蚀性； 提高釉料的熔融温度与粘度。,5,、石英在陶瓷生产中的作用,6,、石英的质量控制,（,1,）,控制,SiO,2,含量，保证其纯度在,85% 90%,。,因产品的要求不同而定。细瓷，釉料，高压电瓷 大于,98%,；,墙地砖要求低些。,（,2,）,控制,Fe,2,O,3,+ TiO,2,含量,高档白瓷,，白度,大于,75,，,Fe,2,O,3,0.3%,高压电瓷，,Fe,2,O,3,+ TiO,2,0.6%,Fe,2,O,3,0.3%,（,Fe,2,O,3,高温分解，有气体产生，留下气孔，高压下易被击穿。）,其它炻器、卫生瓷据,白度,而定。,1,、常见的石英的类型？,2,、石英横向和纵向晶型转化的体积变化率和破坏作,用？,3,、石英的外观特征？,4,、在长石质瓷中石英实际转化的情况如何？,5,、在陶瓷生产过程中石英的晶型转化对生产有哪些,影响？,6,、石英的作用？,7,、在生产高档细瓷时对石英成分的要求？,作业：,第三节 长石类原料,长石是陶瓷原料中最常见的熔剂性原料，在陶瓷生产中用作,坯料、釉料、色料、熔剂,等的基本组分，用量较大，是陶瓷三大原料之一。也称为,熔剂性原料,。,熔剂性原料：,小于,1400,C,烧成温度范围内，某一原料本身,产生熔体,，或,与其它原料共熔形成熔体,，由于熔体的产生使产品在低温下烧成，具有这一特性的原料叫熔剂性原料。,据产生熔体的方式不同可分为：,自熔性熔剂,：在烧成温度下，原料本身自动产生熔 体，形成液相。如：长石,共熔性熔剂,：在烧成温度下，不能形成液相，而与其它原料共熔形成熔体。如：骨灰：,1700,C,骨灰,+,石英：,1240,C,定义：,1,、长石,(feldspar),类熔剂,1.1,种类,钾长石,KAS,6,1150,C,不一致熔融,钠长石,NaAS,6,1100,C,一致熔融,钙长石,CaAS,2,1550,C,一致熔融,钡长石,BaAS,2,1715,C,一致熔融,(,几乎不用。,),共生矿物有：石英，云母，霞石，角闪石。其中云母，角闪石为有害杂质。,小于,10%,钙长石,高温互溶,低温分离,互溶,互溶,2,、长石之间互溶特性,钠长石,钾长石,不互溶,钾长石,+,钠长石,高温互溶，低温分离。,钠长石含量,50%,透长石,钠长石含量,30%,正长石,钠长石含量,20%,微斜长石,钾长石,钠长石,高温下任意比互溶，低温下也不分离。,钠长石,90%,钠长石,钙长石,90%,钙长石,其余称斜长石。,实际生产中，常用的为钾钠长石。所谓的,钾长石,指以钾长石为主的的钾钠长石。所谓的,钠长石,指,以钠长石为主的钾钠长石。,钠长石,+,钙长石,钾长石和钙长石,钾长石和钙长石的固溶性差，钾长石,小于,10%,，在任何温度下几乎不互溶。,在实际应用时，钾长石中可引入少量钙长石，可降低钾长石的熔融温度（,1150,C,1050,C,），所以调整配方时，,钾长石中加入少量钙长石，利于降低烧成温度，尤其利于釉的熔化和铺展,。,3,、长石原料的性质,3.1,物理性质,钾钠长石,：（含钾长石较多）,外观：为肉红色，粉红，个别为白，灰，浅黄。,密度：,2.56 2.59,硬度：,6 6.5,断口呈玻璃光泽，解理清楚。,钠钙长石,外观：颜色一般为白色，灰白色。,其它物理性质与钾钠长石相似。,3.2,熔融特性,长石在坯料和釉料中做为主要成分，起熔剂的作用。,在坯体中：较低的熔化温度，较宽的熔化温度范围。,在釉料中：较高的始熔温度，较宽的熔融温度范围。,被熔解的物质,1300,的溶解度,1500,的溶解度,钾长石,钠长石,钾长石,钠长石,粘土分解产物,石英,1520,510,2533,815,4050,1525,6070,1828,长石熔体对粘土、石英的溶解度（单位：,%,）,要求,:,具有良好的熔剂作用，具有较高粘度。,熔点与熔化温度范围,钾长石,1130,C 1450,C,T=320,C,钠长石,1120,C 1250,C,T= 130,C,钙长石,1250,C 1550,C,T=300,C,从以上可以看出：,钾长石的始熔温度不是太高，且其熔融温度范围宽， 这与钾长石熔融反应有关。,KAS,6,KAS,4,（白榴石）,+2SiO,2,钾钙长石互溶性差，但,在钾长石中引入少量钙长石，熔化温度从,1150,C,1050,C,。,长石原料的高温粘度与高温粘度系数,粘度系数：粘度随温度的变化率。,要求：长石的高温粘度大，高温粘度系数小。,高温粘度越大，不易变形；高温粘度系数越小，熔融温度范围越宽。,钾长石粘度,钠长石粘度,钙长石粘度,钾长石高温粘度系数,钠长石高温粘度系数,钙长石高温粘度系数,粘度差异形成的原因,KAS6,KAS4,（白榴石）,+ SiO2,（熔体）,1130C,开始软化，在,1220C,时分解，,白榴石新晶相,和二氧化硅熔体的生成使其粘度变大，高温粘度系数变小，不易变形。,钠长石升温，始融温度低于钾长石，无新晶相产生，随温度升高粘度变小，溶解快，易变形。但其对莫来石，石英，粘土，溶解能力大（约为钾长石的,1.5,倍）,溶解速度快（为,23,倍）。所以钠长石利于坯体致密，机械性能和电性能增强，使瓷化程度提高，半透明性提高。,适宜比例： 钾长石：钠长石,= 3,：,1,4,、陶瓷工业对长石质量要求,4.1,高温粘度和高温粘度系数要求,一般要求高温粘度大，高温粘度系数小。,但对于快速烧成的，则高温粘度不应太大，高温粘度系数不宜太小。所以常用钠长石达到低温快烧的目的。,细瓷要求高温粘度尽可能大，因其玻璃相在,60%,左右，只有高温粘度尽可能大，高温下制品才不变形。,4.2,组成的要求,4.2.1,化学组成（国标规定）,一级长石,可做高级细瓷的坯釉。,二级长石,可做普通白瓷，不可做釉。,成,分,%,K,2,O+Na,2,O,Na,2,O,Fe,2,O,3,Al,2,O,3,MgO+,CaO,一,级品,11,4,0.2,17,2,二,级品,11,05,17,2,注意,控制钾钠的比例，要求,K,2,O,:,Na,2,O,= 4:12,1,日用瓷,34,，小而薄的制品比值要大。,电瓷,3,，大而厚的制品要小。,由于,CaO,和,MgO,能明显降低,KNa,长石二元系统熔融温度和高温粘度，对于精细白瓷,CaO1%,，,原因，钙长石高温体积稳定性差，易变形，所以要严格控制,CaO,的含量。,Fe,2,O,3,0.5%,可生产高档白瓷。,4.2.2,矿物组成的要求,坯料：对于云母含量高的长石坯料，要慎用，禁用。云母不易研磨（片状结构，片层薄），且云母使坯体易炸裂。,釉料：在熔块釉中，白云母影响不大，黑云母禁用。黑云母高温溶解为粘稠液体，且不与长石互溶，而以黑斑独自存在，影响白度。,鉴定矿物纯度的方法：,长石加热到,1260,C,，看 是否有星斑，为夹杂矿物，可除。如果发绿，为夹含铁固溶物，不易除。发白，为较纯矿物，质量好。,4.2.3,物理性能的控制,熔点的控制：,长石的熔化温度,30,C,50,C,。,主要表现为：熔融和熔化其他物质的性质。,5,、长石的作用,5.,长石在高温下熔融，形成粘稠的玻璃体，是坯料中碱金属氧化物的主要来源，能降低陶瓷坯体组分的熔化温度，利于成瓷和降低烧成温度。,5.,熔融后的长石熔体能溶解部分高岭土分解产物和石英颗粒。液相中,Al,2,3,和,Si,2,互相作用，促进莫来石的形成和长大，提高瓷体的机械强度和化学稳定性。,5.,长石熔体能填充在各结晶颗粒间，使坯体致密，减少空隙。冷却后长石熔体构成玻璃基质，增加透明度，提高机械性能，电性能。,5.,在釉料中做熔剂。,5.,长石作为瘠性料，缩短坯体的干燥时间。减少坯体的干燥收缩和变形。,6.1,伟晶花岗岩,矿物成分：,石英，长石及少量的杂质。其中石英的成分 波动大。由石英和杂质的含量决定能否使用。,当石英在,25%30%,，长石在,60%70%,，杂质较少时。（一 般要求：,Fe,2,O,3,在,0.5%,以下，碱成分不小于,8%,，,CaO,不大于,2%,，,K,2,O/Na,2,O,质量比不小于,2,。）,6,、其它熔剂性原料,6.2,霞石正长岩,矿物成分：,长石，霞石,(Na,K)AlSiO,4,，杂质。,特点,:,(1)1060,C,开始熔化，随碱含量的不同在,1150 1200,C,范围内波动。,K,2,O,为主要成分，高温粘度系数小。,(2) Al,2,O,3,的含量比正长石高（一般在,23%,左右），几乎不含游离石英，且高温下能溶解石英，所以，熔融后高温粘度大。,(3),含铁多，需精选。,结论：,适于快烧，且烧成温度范围宽，霞石正长岩代替长石，使坯体生产烧成时不易沉塌变形，热稳定性好，机械强度高。,6.3,锂质矿物原料,锂云母和锂辉石,6.3.1,锂辉石,锂辉石结构式为,LiAl,（,SiO,3,）,2,，理论组成为：,Li,2,O 8.02%,，,SiO,2,64.58%,，,Al,2,O,3,27.4%,，此外，还有钾，钠，镁，锰，铁等杂质。,锂辉石加热到,850,C,开始由,锂辉石转变为,锂辉石。,1000,C,时转化趋于完全，此时出现亚稳态的,锂辉石，,1100,C,时,锂辉石转化为,锂辉石，加热到,1430,C,时达到不一致熔融，其中视杂质含量的多少可成为,锂辉石固熔体。,锂云母又称鳞云母，是一种富含挥发成分的三层型结构的硅酸盐，其构造式为,KLi Al,（,OHF,）,2, Al,（,SiO,3,）,3,，化学组成不定。,锂云母为单斜晶系，晶体呈板状或短柱状，通常以片状或细鳞片状集合体产出。颜色为玫瑰色，浅紫色，有时为白色。,硬度为,2.54,，比密度为,2.82.9,。烧后为黄玉色，于,1300,C,完全熔化。,6.3.2,锂云母,作业,1,、比较钾长石和钠长石的熔融特性。,2,、长石的作用 。,3,、常见的长石代用品,粘土的成因与分类,粘土的组成,粘土的工艺性质,粘土的加热变化,粘土在陶瓷生产中的作用,第四节 粘土原料,1,、粘土的成因,粘土的成因与分类,粘土是由各种富含长石等铝硅酸盐矿物的岩石经漫长的地质年代的风化，水解，热液蚀变等作用而形成的。,2KAlSi,3,O,8,+H,2,O+H,2,CO,3,=,Al,2,Si,2,O,5,(OH),4,+SiO,2,+K,2,CO,3,Al,2,Si,2,O,5,(OH),4,=Al,2,O,3,n,H,2,O+SiO,2,n,H,2,O,水铝石 蛋白石,CaAl,2,Si,2,O,8,+H,2,O+H,2,CO,3,=,Al,2,Si,2,O,5,(OH),4,+CaCO,3,钙长石,2KAl,3,Si,3,O,10,(H,2,O),2,+3H,2,O+H,2,CO,3,=3,Al,2,Si,2,O,5,(OH),4,+K,2,CO,3,绢云母,高岭石,2,、粘土的分类,2.1,按成因分： 原生粘土（一次粘土）,次生粘土（二次粘土）,2.2,按可塑性分：高可塑性,中等可塑性,低可塑性,2.3,按耐火度分：耐火粘土（耐火度,1580,C,),难熔粘土（耐火度,13501580,C,）,易熔粘土（耐火度,1350,C,）,化学组成,耐火度,成型性能,一次粘土,较纯,较高,塑性低,二次粘土,杂质含量高,较低,塑性高,粘土组成, 3,方面（三大组成）,矿物组成,化学组成,颗粒组成,1,、矿物组成,粘土矿物,杂 质,1.1,粘土矿物,高岭石类,蒙脱石类,伊利石类,水铝英石,1.1.1,高岭石类,主要矿物：,高岭石和多水高岭石,化学式：,高岭石,Al,2,O,3,2SiO,2,2H,2,O,（,Al,2,Si,2,O,5,(,OH),2,）,多水高岭石,Al,2,O,3,2SiO,2,2H,2,OnH,2,O (n=24),理论组成：,l,2,3,39.5%,，,i,2,46.54%,，,2,13.96,晶 系：,三斜晶系。细分散的晶体，外形呈片状、粒状、杆状，假六方片状。,高岭石晶体结构式：,Al,4,Si,4,O,10,（,OH,）,8,，,1:1,型层状结构硅酸盐，,Si,O,四面体层和,Al,（,O,，,OH,）八面体层通过共用氧原子联系成双层结构，构成结构单元层。层间以氢键相连，结合力较小，所以晶体解理完全并缺乏膨胀性。,高岭石离子吸附与置换：,晶格内部离子很少置换，在破裂时，边缘上有断键电荷不平衡时，才吸附其它阳离子,OH,-,中的,H,+,可被,+,或,Na,+,取代。,高岭土晶体结构,多水高岭石,(,埃洛石，叙永石）,结构单元层间多层间水，使单元层间距加大，范德华力和氢键变弱，所以，层间结合力小。为弯曲卷状。原因，层间距增大，层间结合力降低。,多水高岭石,高岭石,杆,状,高,岭,石,片,状,高,岭,石,蒙脱石类,化学通式：,Al,2,O,3,4SiO,2,nH,2,O,（,n,通常,2,）,晶体构造式,：,Al,4,(Si,8,O,20,) (OH),4,nH,2,O,晶 系：,单斜晶系，结晶程度差，颗粒极细小，属胶体微粒，故晶体轮廓不清。,2:1,型层状结构，两端,SiO,4,四面体，中间夹一个,AlO,6,八面体，构成单元层。单元层间靠,O,键相连，结合力较小，水分子及其它极性分子易进入晶层中间形成层间水，层间水的数量是可变的。,可交换阳离子,一层水分子,蒙脱石特点一：,蒙脱石显著的特点是能吸收大量的水，体积膨胀，如以蒙脱石为主的膨润土其吸水后体积可膨胀,20,30,倍，这就是膨润土的名称的由来。,蒙脱石特点二：,离子交换能力强，晶格中的四面体层,i,4+,部分被,l,3+,、,5+,置换。八面体层中,l,3+,被,g,2+,、,e,3+,、,n,2+,、,i,+,等置换，使晶格中电价不平衡。晶层之间吸附阳离子如 ,a,2+,、,a,+,等，又增加了蒙脱石的离子交换能力。根据吸附离子不同分为,a,蒙脱石，,a,蒙脱石。,蒙脱石晶粒呈不规则的细颗粒状，鳞片状，颗粒较小，结晶程度差。蒙脱石易碎，分散度好，可塑性好，干燥强度大，干燥收缩大。杂质含量大，烧结温度低，烧后色泽深。坯料配方中用量,5%,。釉料中少量使用作为悬浮剂。,叶蜡石与蒙脱石结构相似，属热液型粘土。但无可塑性。无层间水，杂质少，所以总收缩小，线胀系数小，适于快速烧成。（因其在升温过程中脱水极为缓慢，不会对坯体造成大的应力，可做对尺寸要求高的制品如内墙砖。）,1.1.3,伊利石类,化学通式：,(K,H,3,O) 15,3.6,中可塑性,715,2.53.6,弱可塑性,17,2.5,非可塑性,Al,3+,Ba,2+,Sr,2+,Ca,2+,Mg,2+,NH,4+,K,+,Na,+,Li,+,除阳离子交换能力外，阴离子也会被粘土颗粒吸附，但吸附能力较小，只发生在粘土矿物颗粒的棱边上，取代顺序如下：,OH,-,CO,3,2-,P,2,O,7,4-,CNS,-,I,-,Br,-,Cl,-,NO,3,-,F,-,SO,4,2-,影响离子交换能力的因素：,离子性质；,粘土矿物的种类和有序度及分散度，有序度高则交换能力差；,有机物质的含量和粘土矿物结晶程度，一些活性基因,-OH,，,-,COOH,具有吸附阳离子的能力。结晶程度差，交换能力强。,不同,离子对粘土性能有影响。,4,、触变性,定义：,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，静置后能恢复原来状态。反之，相同泥浆放置一段时间后，在维持原有水分的情况下会增加粘度，出现变稠和固化现象，上述现象可重复无数次，统称为触变性。,泥料,触,变性过小时，成形后生坯的强度不够，影响脱模与修坯的品质。而过大的泥浆在管道输送过程中会带来不便，成形后生坯也易变形。,产生触变性的原因：,由于粘土片状颗粒的活性边面上尚残留少量电荷未被完全中和，以致形成局部边边或边面结合，使粘土颗粒之间常组成封闭的网络状结构。这时，泥料中的大量的自由水被分隔和封闭在网络的空隙中，使整个粘土水系统好像水分减少，粘度增加，变稠及固化,现象，但这样的网络状结构是疏,松和不稳定的，当稍有剪切力的,作用或振动时，网络即被破坏，,水渗入晶体之间，又呈流动状态。,影响触变性的因素,粘土的触变性主要取决于粘土的矿物组成、粒度大小与形状、水分含量、使用电解质种类与用量，以及泥料,(,包括泥浆,),的温度等。,泥浆触变性,厚化系数,泥浆厚化系统：,触变厚化现象可以用泥浆粘度变化之比或剪切应力变化的百分数来表示。,泥浆厚化系数,30min,30s,30min100ml,泥浆静置,30,分钟后由恩式粘度计中流出的时间；,30s100ml,泥浆静置,30,秒钟后由恩式粘度计中流出的时间。,泥团触变性,厚化系数,可塑泥团的厚化系数为静置一段时间后，球体或锥体压入泥团达一定深度时剪切强度增加的百分数。,泥料厚化系数（,n,-,0,）,0,100,0,泥团开始承受的负荷,g,n,泥团静置一定时间后，球体或圆锥体压力相同深度时，泥团承受的负荷,g,泥料触变性随时间变化不均匀，开始粘度增加快，以后慢。,原因：,泥团中的结合水，粘土颗粒的水化膜水分排出，使颗粒靠拢。,影响因素：,收缩情况与组成，含水量，阳离子交换能力，细度及其它工艺性质有关。,表示方法：,线收缩率,与体积收缩,S,V,率,。,5,、干燥收缩和烧成收缩,干燥及烧成收缩,线收缩率：,（,-,）,100%,试样成型后的原始尺寸长度,试样干燥后或烧成后的长度,体积收缩率：,S,V,（,V,V,）,V,100%,V,试样成型后的原始体积,V,试样干燥后或烧成后的体积,干燥及烧成收缩,线收缩与体积收缩的关系式为：,由于干燥收缩以成型后试样的长度为标准，烧成线收缩以烧成后试样的长度为基准，因此总收缩,t,并不等于干燥线收缩,S,Ld,与烧成线收缩,S,Lf,之和。,干燥线收缩与烧成线收缩之间的关系：,f,（,t,d,）（,100,d,）,100%,烧结性：,是指将成型的固体粉状高岭土坯体加热至接近其熔点,(,一般超过,1000),时，物质自发地填充粒间隙而致密化的性能。,烧结温度：,气孔率下降到最低值，密度达到最大值的状态，称为烧结状态，相应的温度称为烧结温度。,软化温度：,继续加热时，试样中的液相不断增加，试样开始变形，此时温度即称软化温度。,烧结温度范围：,烧结温度与软化温度的范围称烧结范围。,6,、烧结温度和烧结温度范围,T1 T2 T3,温度,200 800 1200 1400 1600,30 9,20 6,10 3,收缩率,%,气孔率,%,收缩率,气孔率,开始烧结温度,(,T1),：,开始出现液相，气孔率明显下降，收缩急剧增加。,烧结温度,(,T2),：,液相达到一定的数量，收缩达最大，气孔率降到最低,-,烧结。,软化温度,(,T3),：,随温度升高，液相继续增加，开始变形，气孔率、收缩率反常,。,烧结变化过程,1,气孔率明显减小，体积剧烈收缩，温度超过,800,。,2,温度继续升高，液相有一定数量并填充于气孔中，开口气孔降至最低，收缩率达最大。此时试样致密度最高。,3,温度继续升高，液相不断变多，以致不能维持试样原有形状而发生变形时的最低温度。,2,T,3,烧结温度范围,。,烧结影响因素：,从化学组成来看，碱性成分多、游离石英少的粘土易于烧结，烧结温度也低；从矿物组成来看，膨润土、伊利石类粘土比高岭土易于炔结，烧结后的吸水率（,5%,）也较低。,烧结温度和烧结范围,在陶瓷工业中是决定坯料配方、选择窑炉类型的重要参数。试料以烧结温度低、烧结范围宽,(100150),为宜，工艺上可以用掺配助熔剂及将不同类型的高岭土按比例掺配的方法控制烧结温度及烧结温度范围。,定义：,耐火性指粘土抵抗高温不致熔化的能力。,耐火度指在高温下发生软化并开始熔融时的温度。,耐火度测定方法：,三角锥法：将一定细度的粘土原料（, 0.2mm,）制成一个等边截头三角锥（上底,2mm,，下底,8mm,，高,30mm,，截面正三角形）干燥后，在一定升温制度下，测出三角锥的顶端软化下弯至锥底平面时的温度）。,7,、耐火性,试样的耐火度测定,1,试样,2,开始熔融，顶端触及底部，到达耐火度,3,高于耐火度的温度下全部熔融,计算法：耐火度也可根据粘土的化学成分进行近似计算。,5.5A,1534,(8.3,+2M),30/A,耐火度,氧化铝含量,氧化铁含量,TiO,2,，,MgO,，,CaO,和,R,2,O,总量,该公式适用于,Al,2,O,3,含量在,15,50%,的粘土，各百分含量须换算为无灼减量。,耐火度影响因素,AI,2,O,3,含量高其耐火度就高，碱类氧化物能降低粘土的耐火度。,通常可根据粘土原料中的,AI,2,O,3,SiO,2,比值来判断耐火度。比值愈大，耐火度愈高，烧结范围也愈宽。,粘土在加热过程中发生,脱水、分解、析出新晶相,等物理和化学变化。,粘土在加热过程中的变化包括两个阶段：,脱水阶段与脱水后产物的继续转化阶段。,小结：,粘土加热过程中发生一系列的物理和化学变化。脱水、分解、析晶等较复杂的过程，是制品烧成的基本理论。,粘土的加热变化,100-110,湿存水,(,大气吸附水,),与自由水的排出,110-400,其他矿物杂质带入水的排出,(,如多水高岭土中的部分水,),400-450 ,结构水开始缓慢排出,(,两个,OH,变为一个,H2O,排出，留下一个,O,）,450-550 ,结构水快速排出,550-800 ,脱水缓慢下来，到,800 ,时排水近于停滞,800-1000 ,残余的水排出完毕,脱水阶段,700-800,脱水后变化,Al-Si,尖晶石,3,（,2Al,2,O,3, 3,S