陶瓷的烧成详细分析.ppt

陶瓷烧成技术 烧窑实训 陶瓷烧成 陶瓷烧成是生产陶瓷制品的主要工序之一 将生坯或半成品在高温下处理 使其发生物理 化学变化而得产品的过程 陶瓷的出现离不开窑炉 陶器的烧成温度约800 1000 瓷器的烧成温度约1200 1300 瓷器出现远远晚于陶瓷 其中一个重要原因就是窑炉技术水平低 窑炉温度不能达到瓷器烧成要求的温度 陶瓷的烧成过程及烧成制度 陶瓷的烧成过程烧成过程实质上是若干过程的综合 一般来说 它包括下列五个过程 1物料的物理化学变化过程2物料的运动过程3气体流动过程4燃料燃烧的过程5传热过程后四个过程是窑炉为了实现坯体的物理化学变化而建立外在条件 温度 气氛 的需要 广义来说 烧成有熔制 液态 煅烧 散料 以及烧制 成型制品 狭义来说 烧成就是指成型制品的烧制 陶瓷品种多种多样 其烧成过程的物理化学变化及产品的化学矿物组成也各不相同 但从共性来看 粘土质陶瓷的烧成过程物理化学变化大致可划分为9个阶段 1 20 200 排出残余水入窑水分要求 1 快烧 0 5 升温速度 20 30 h2 200 500 排除结构水指粘土矿物中的结晶水和层间水 安全阶段 可快烧 40 50 h3 500 700 石英晶型转化573 时 体积膨胀 易变形干裂 升温应慢 升温速度 20 30 h4 700 1050 氧化阶段进行氧化反应和分解反应 硫化铁 有机物氧化 碳酸盐 硫酸盐 氢氧化铁分解 放出二氧化硫和二氧化碳及水蒸气等气体 应在釉面封闭以前氧清氧透 保证良好的氧化气氛和充分的氧化时间 减少窑内温差 适当进行中火保温 否则易出现质量缺陷 如黑点 青边 发黄 气泡等 气氛要求 O2 4 5 CO 1 5 1050 1200 还原阶段使氧化铁还原成氧化亚铁 褐色变为青色 改善制品色泽 达到白里泛青 即 白如玉 的效果 要求 升温慢 使气体充分排除 减少坯泡保证气氛 避免重新氧化 CO 2 4 保证时间 以利于还原反应进行彻底 6 1200 烧成温度 烧结阶段 坯体中出现玻璃相 气 固 液相扩散而达致密化 该传质过程与坯体的厚度平方成反比 故烧成时间与坯体厚度平方成正比 应据此确定高火保温时间 1 2小时 进行高火保温 要求 升温速度10 30 h CO 1 7 烧成温度 700 急冷阶段 产品处于热塑性阶段 可直接吹冷风急冷 冷却速度达120 h8 700 400 缓冷阶段 石英晶型转化 体积收缩 而液相刚凝结 较脆弱 易惊釉 开裂 降温速度 80 90 h9 400 80 快冷阶段 此时制品强度大 可直接鼓冷风快速冷却 坯体处于弹性状态时 如果加热或冷却过快 则造成坯体内外温差过大 膨胀不一致 由此引起的热力效应达到了极限值 或因坯体内外晶型转化不一致而产生的应力达到了极限值 最常见的是石英在573的晶型转化 就会使坯体开裂而变成废品 在残余物化结合水排除阶段 因坯体水分一般都在临界水分以下 不会产生干燥收缩 但如水分较多 升温过快 水分蒸发过急 则会使坯体炸裂 坯体在塑性状态时 上述应力受到液相缓冲可能减小或消失 但当存在较大重力负荷 或因坯体烧成收缩不一致时 坯体就会变形而成废品 坯体温度愈高 其中液相粘度愈低 就越容易变形 由于烧成温度不够高或过高 保温时间不足或过长 会导致产品生烧或过烧 生烧表现为坯体烧结不够 坯体内物理化学变化不充分 过烧则表现为坯体烧结过分 或发生不希望出现的变化 并常伴随有变形 陶瓷的烧成制度 陶瓷制品生产历史久远 产品种类繁多 原料来源广泛 窑炉类型多样 生产地区分布各地 这些因素决定了陶瓷生产工艺过程的多样性 包括用不同的烧成制度及烧成方法 成功的烧成过程必须在合理的烧成制度下进行 对于普通陶瓷来讲 烧成制度包括温度制度 气氛制度 和压力制度 在主要由气体进行传热的窑炉中 如常用的固体 液体 气体燃料的窑炉 不包括电炉 压力制度是保证温度制度及气氛制度实现的条件 温度制度对产品性能的影响制品烧成时 经历了由常温加热到高温 再由高温冷却到常温的过程 随着温度的变化 制品产生了一系列的物理化学变化 如脱水 氧化 还原 分解 化合 熔融 再结晶等 在这个过程中 制品性能也在不断的发生变化 最终达到所需的性能指标 我们通常所说的烧成温度 是指制品在烧成过程中所经受的最高温度 对于具有一定原来组成 颗粒组成的坯体 都有一个对应于所需烧结程度的煅烧阶段 此温度即为该陶瓷制品的烧成温度 在不过烧的情况下 随着烧成温度的的升高 瓷坯的体积密度增大 吸水率和显气孔率逐渐减小 釉面的光泽度不断提高 釉面的显微硬度也随着温度的升高而不断增大 在烧成温度范围内 适当提高烧成温度 有利于电瓷的机电性能和细瓷的透光度的提高 保温是指烧成过程中 达到最高烧成温度范围后 保持一段时间 或在较低温度下保持一段时间 这段时间称为保温时间 随后进入冷却阶段 在生产实践中 适当降低烧成温度 延长保温时间 有利于提高产品品质 降低烧成损失率 保温时间及保温温度对希望釉面析晶的产品 如结晶釉等艺术釉产品 更为重要 为了控制釉层中析出晶核的速度 尺寸和数量 这类产品的保温温度往往比烧成温度低得多 百问世间直接关系到晶体的形成率 烧成过程中的升降温速度是否恰当 较直观地是看其对制品在烧成过程中体积热胀冷缩带来的影响 有无变形 开裂