陶瓷坯釉料制备技术培训

陶瓷坯釉料制备技术培训

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分类依据为吸水率。陶瓷又可细分为粗陶器(吸水率>15)、普通陶器(吸水率<15)、精陶器(吸水率<12)、炻器(吸水率<13)、普通瓷器(吸水率<1)和细瓷器(吸水率<0.5)等。 陶瓷及其它硅酸盐制品所用原料大部分是天然的矿物或岩石,其中多为硅酸盐矿物。早期的陶瓷制品,均是用单一的黏土矿物原料制作的,后来,随着陶瓷工艺技术的发展及对制品性能要求的提高,人们逐渐地在坯料中加入了其它矿物原料,即除用黏土作为可塑性原料以外,还适当引入石英作为瘠性原料,引入长石以及其它含碱金属及碱土金属的矿物作为熔剂原料。一:陶瓷原料 陶瓷坯体的主要矿物原料有三大类:(1)可塑性原料,如:高岭土、木节土、膨润土、瓷土、陶土、紫砂泥等;(2)瘠性原料,如:石英、长石(长石既是瘠性原料,也是熔剂性原料)、蛋白石、叶腊石、黏土煅烧后的熟料、废瓷粉等硬质原料;(3)熔剂性原料,如:长石、滑石、以及钙、镁的碳酸盐等能降低陶瓷坯釉料烧成温度的原料。 陶瓷釉料的主要原料除与坯体的原料相同的外,还有石灰石、白云石、釉果(适用于制釉的瓷石)、氧化锌等。在低温釉时还广泛使用硼砂、硼酸、氧化铅、铅丹、碳酸钠、碳酸钾等。在颜色釉中要用到着色剂如氧化钴、氧化铜、氧化铬、氧化铁、氧化锰等金属氧化物,以及合成的陶瓷彩料。此外、陶瓷工业还需要一些辅助材料,主要是石膏和耐火材料,其次是外加剂,如助磨剂、助滤剂、解凝剂(稀释剂)、增塑剂、增强剂等。 (二)可塑性原料可塑性原料在日用陶瓷、建筑卫生陶瓷的坯料配方中用量常达20%~60%,在土器、陶器和炻瓷中用量还可增多,釉料配方中达3%~10%或更多,是陶瓷工业的主要原料之一。可塑性原料的主要成分是黏土矿物,通常含量在50%以上,它们的颗粒极细,一般在1~2μm以下。同时还伴生有杂质矿物,它们的颗粒大小常在2μm以上,可以与黏土矿物区分。此外,含有少量有机物质和可溶性盐类,因此往往统称为黏土。所以,在陶瓷工业中,黏土成为可塑性原料的代名称。 1.黏土的矿物组成:分成两大类:黏土矿物和杂质矿物。(1)黏土矿物①高岭石类:主要由高岭石组成的较纯净的黏土称为高岭土。高岭石的矿物实验式为:Al2O3·2SiO2·2H2O,纯度越高的高岭土其耐火度越高,烧后越洁白,莫来石晶体发育越多,机械强度、热稳定性、化学稳定性越好。但其分散度较小,可塑性较差。反之,杂质越多,耐火度越低,烧后不够洁白,莫来石晶体较少,但可能其分散度较大,可塑性较好。我国高岭土资源丰富。江苏苏州阳西产的苏州土、陕西的上店土、山西的大同土、湖南的界牌土、江西的星子土等都是以高岭石为主要矿物的高岭土。 ②蒙脱石类:以蒙脱石为主要矿物的黏土叫膨润土。矿物实验式:Al2O3·4SiO2·nH2O(n通常大于2)。蒙脱石容易碎裂,故其颗粒极细,可塑性好,干燥强度大,但干燥收缩大。蒙脱石的特性是能够吸收大量的水,体积膨胀。以蒙脱石为主要成分的膨润土吸水后体积可膨胀20~30倍,这就是膨润土的名称由来。膨润土的可塑性大,因此常被用作陶瓷生产中的增塑剂。当在坯料中掺用适量的膨润土时,可显著增加坯料的可塑性与干燥强度,从而可减少其他塑性黏土的用量而增大高岭土的用量,以提高制品白度。 蒙脱石容易碎裂,故其颗粒极细,可塑性好,干燥强度大,但干燥收缩大。由于蒙脱石中的Al2O3含量较低,又吸附了其它阳离子,杂质较多,故烧结温度较低,烧后色泽较差。在陶瓷坯料中膨润土使用量不宜过多,一般在5%左右。釉浆中可掺用少量膨润土作为悬浮剂。膨润土的另一特性,是具有较强的胶凝性和触变厚化性。因而不能用于注浆泥料,因为它能使泥浆在模型中过早凝固。蒙脱石矿物的产地在我国分布很广。辽宁黑山膨润土、江苏祖堂山泥、浙江宁海黏土都是以蒙脱石为主要矿物的黏土。 ③水云母类:水云母(又称伊利石)类矿物是白云母经强烈的化学风化作用转变为蒙脱石或高岭石的中间产物,其组成成分与白云母相似,具有黏土性质,是南方瓷石中的主要黏土矿物之一。伊利石类矿物的基本结构虽与蒙脱石相仿,但因其无膨胀性,且其结晶也比蒙脱石粗,因此可塑性较低、干燥强度小,而干燥收缩较小,烧结温度比高岭石低。我国南方各地区生产传统细瓷的瓷石原料,即由石英和绢云母(白云母的一种,兼有长石和黏土的作用,能单独成瓷)及少量其它矿物所组成。河北邢台章村土由伊利石和少量石英、钠长石、白云母等矿物组成;湖南醴陵默然塘泥为水云母类黏土,它含有少量杆状高岭石和游离石英。 ④水铝英石类:水铝英石的组成变动无常,SiO2/Al2O3的摩尔数比在0.4~8之间变化。水铝英石在自然界并不多见,往往少量地包含在其它黏土中,能提高黏土的可塑性。 (2)杂质矿物①石英及母岩残渣石英是常见的杂质之一。一般以较粗的颗粒混在黏土中,对黏土的可塑性和干燥后强度产生不良影响。工厂多采用淘洗法(或用水力旋流器)将黏土中的粗颗粒杂质除去。对于含石英较多的黏土,若在原料细碎和配方上采取措施,也可不经淘洗,直接配料。 ②碳酸盐及硫酸盐类黏土中常含有较多的钙质、镁质不纯物,常以碳酸盐、硫酸盐等形式存在,如方解石CaCO3、石膏CaSO4·2H2O、白云石CaCO3·MgCO3等。如果这些矿物是以微细的颗粒均匀分布于黏土中,其影响不大。如以粗颗粒存在,导致产品的炸裂和出现熔洞。③有机杂质很多黏土中含有一定数量的有机质,故多呈灰色,甚至黑色。有机质是因植物残骸沉积起来与黏土共生的结果。有机质多,可增加黏土的可塑性,但过多会造成产品表面的针孔和气泡。 ④铁和钛的化合物黏土中的铁常以赤铁矿Fe2O3、磁铁矿Fe3O4、黄铁矿FeS2、褐铁矿Fe2O3·nH2O等形式存在。铁的化合物都能使坯体呈色。特别是黄铁矿,因其硬度大,不易粉碎,其颗粒在烧成时会使坯体形成黑色斑点(烧成后颗粒可膨胀15倍以上)。钛常以金红石、锐钛矿和板钛矿(TiO2)等形式存在于黏土中。钛与铁的化合物共存时,在还原焰中烧成呈灰色,在氧化焰中烧成呈浅黄或象牙色。 总之,黏土在自然界中分布广泛,种类繁多,储量丰富,是一种宝贵的天然资源。其化学成分主要是SiO2、A12O3和H2O,也含有少量的Fe2O3、TiO2、CaO、MgO、K2O和Na2O等。黏土除可塑性外,通常还具有较高的耐火度、良好的吸水性、膨胀性和吸附性。 2.黏土的分类(1)按成因分类1)原生黏土:又称一次黏土、残留黏土,其质地较纯,耐火度高,但颗粒大小不一,可塑性差。高岭土常为原生黏土。2)次生黏土:又称二次黏土、沉积黏土,其颗粒很细,可塑性较好,但烧结温度低,耐火度差。如:北方的紫木节土 (2)按可塑性分类1)高可塑性黏土:又称软质黏土、结合黏土,其分散度大,多呈疏松土状。多用于建筑砖瓦和粗陶器等制品。如黏性土、膨润土、木节土、球土等。2)中等可塑性黏土:中等可塑性黏土较软,可塑性中等,分散度较大,多呈疏松状、板状,难熔,可作炻器、陶器、耐酸制品、装饰砖、瓷砖及卫生洁具等的原料。如瓷土、红矸、苏州阳山高岭土等。3)低可塑性黏土:又称硬质黏土,其分散度小,多呈致密块状、石状。如叶腊石、焦宝石、碱石、瓷石。为细瓷、耐火制品、耐酸制品的主要原料。 3.黏土的工艺性能黏土的工艺性质主要取决于黏土的矿物组成、化学组成和颗粒组成,其矿物组成是基本因素。膨润土细颗粒含量较多,表现出粘性强,成形水分高,收缩大,烧结温度低等特性。苏州高岭土由于其含有大量杆状结构外形的高岭石,因而可塑性低,干燥气孔率高,干燥强度低,烧成收缩大,泥浆流动时的含水量多,且呈强烈触变性等特性。紫木节土,由于其黏土矿物高岭石的结晶程度较差,颗粒细,含有机质较多,所以可塑性及泥浆性能良好。 (1)黏土的可塑性黏土与适量的水混练后形成泥团,这种泥团在外力作用下产生变形但不开裂,当外力去除以后,仍然保持其形状不变,黏土的这种性质称为可塑性。可塑性是黏土的主要技术指标,是黏土能够可塑成形的基础。 黏土具有可塑性的必要条件是有液体存在。影响黏土可塑性的主要因素有:黏土颗粒的分散度、黏土颗粒的形状、水的用量等。颗粒越小,分散程度越大,比表面积越大,可塑性就越好。如黏土中含有胶体物质,则可塑性大大提高。薄片状颗粒比棱角形颗粒易于结合和相对滑动,故有较好的可塑性。黏土与水之间,必须按照一定的数量比例配合,才能产生良好的可塑性。水量不够,可塑性体现不出来或不完全,水量过多则变为泥浆又失去可塑性。各种黏土的可塑水量,可通过实验测定。 可塑性太差不易成形,可塑性太高则调和水多,其结合性好,但干燥收缩大,易引起变形和开裂。提高可塑性的措施有:淘洗除去非可塑性矿物组成;多次练泥,陈腐处理;加入适当的胶体物质或强可塑性原料。降低可塑性的措施有:加入减粘原料,如熟瓷粉、石英、瘠性黏土等;部分黏土预烧作为熟料使用。 (2)黏土的结合性黏土的结合性是指黏土能粘结一定细度的瘠性物料形成可塑泥团,并有一定干燥强度的性能。这一性能是坯体干燥、修坯、上釉等能够进行的基础,也是配料调节泥料性质的重要因素。一般说来,可塑性好的黏土结合性也好,反之亦然,但也有例外。黏土的结合性与可塑性是两个概念,是两个不完全相同的工艺性质。 分类仍能保持可塑泥团的最高加砂量/%结合黏土50可塑黏土20~50非可塑黏土20石状黏土不能形成可塑泥团生产上常用测定由黏土制作的生坯的抗折强度来间接测定黏土的结合性。实验中通常是在黏土中加入标准石英砂(标准石英砂的颗粒组成:0.25~0.15mm为70%,0.15~0.09mm为30%),以其能保持可塑泥团时的最高加砂量来表示。加入的砂量越多,结合能力越强。 (3)黏土的触变性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,静置后又逐渐恢复原状。这种性质称为触变性。黏土的触变性在生产中对泥料的输送和成形加工有较大影响。生产中一般希望泥料有一定触变性。泥料触变性过小时,成形后生坯的强度不够,影响脱模与修坯的质量。而触变性过大的泥浆在管道输送过程中会带来不便,注浆成形时回浆困难,成形后生坯也易变形。黏土的触变性主要取决于黏土的矿物组成、颗粒大小与形状、含水量、使用电解质种类与数量、泥料(包括泥浆)的温度等。 蒙脱石的遇水膨胀要比高岭石和伊利石高,矿物颗粒也较细,其触变性较大。黏土颗粒愈细,活性边表面愈多,形状愈不对称,愈易呈触变性。球状颗粒不易显示触变性。泥浆含水量大的泥浆,不易形成触变结构,反之易呈触变现象。温度升高,使触变现象减弱。黏土泥浆的触变性以厚化度(也称稠化度)来表示。即:泥浆厚化度=t30min/t30s式中:t30min-100ml泥浆放置30min后,由恩氏粘度计中流出的时间;t30s-100ml泥浆放置30s后,由恩氏粘度计中流出的时间。 泥浆的厚化度可以调节。厚化度大的泥浆,可加入一定量的解凝剂(如腐植酸钠、水玻璃等),厚化度太小的泥浆可加入少量絮凝剂(如NH4Cl等)或增加塑性原料的用量。 (4)黏土的收缩性黏土泥料干燥时,因水分蒸发,颗粒之间的距离缩小而产生体积收缩,称为干燥收缩。烧成时,由于产生液相填充于空隙中,并生成了某些结晶物质,又使体积进一步收缩,称为烧成收缩。两种收缩构成黏土的总收缩。黏土的收缩情况主要取决于它的组成、含水量、吸附离子及其它工艺性质等。细颗粒及呈纤维状粒子的黏土收缩大。一般片状高岭石、伊利石类矿物干燥收缩小,而蒙脱石、多水高岭石类矿物干燥收缩大。 4.黏土在陶瓷生产中的作用(1)黏土在陶瓷坯料中的作用1)黏土赋予坯泥一定的可塑性,是陶瓷坯体可塑成形的工艺基础。2)黏土使注浆泥料及釉料具有悬浮性和稳定性。3)黏土在坯料中结合其它非可塑性原料,使坯泥具有一定的干坯强度。4)黏土是陶瓷坯体烧结时的主体5)黏土是形成陶器主体结构和瓷器中莫来石晶体的主要来源,莫来石晶体的存在及其数量多少决定着瓷器的许多使用性能。 (2)黏土在陶瓷釉料中的作用①使釉料具有悬浮性和稳定性。②提高釉料的附着力,使釉与坯体结合紧密,不剥落。③黏土是釉料中Al2O3的主要来源。Al2O3能提高釉的弹性,降低膨胀系数,提高热稳定性,提高釉的抗腐蚀能力。釉料中黏土不能过多使用,过多会影响釉面光泽和釉浆性能。根据黏土的可塑性,一般用量为5%~10%,如要多用,则应采用煅烧黏土。 (二)瘠性原料瘠性原料又称非可塑性原料,是指加入水后不具有可塑性的原料。这一类陶瓷原料很多,有石英、长石、方解石、白云石、熟料等。在陶瓷生产中常按原料的用途来区分,把石英、熟料列为非可塑性原料,而把长石、方解石、白云石等列为熔剂原料。这是因为长石、方解石等原料虽然不具有可塑性,但在陶瓷坯釉料中主要起着降低熔融温度的作用。可以说,非可塑性原料是指加水后不具有可塑性和不具有助熔性的原料。 1.石英原料二氧化硅(SiO2)在地壳中的丰度约为60%。含二氧化硅的矿物种类很多,部分以硅酸盐化合物的状态存在,构成各种矿物、岩石。另一部分则以独立状态存在,成为单独的矿物实体,其中结晶态二氧化硅统称为石英。 (1)石英的主要类型石英又称硅石,习惯上是所有天然二氧化硅矿物的统称。石英的化学组成为SiO2,是自然界中构成地壳的主要成分。SiO2在自然界的存在形式有两种:一种以硅酸盐矿物状态存在,另一部分则以独立状态存在,成为单独的矿物体。SiO2有多种状态和同质多象变体。从最纯的结晶态二氧化硅(水晶)到无定形的二氧化硅(蛋白石)均属于石英的范畴。如:水晶、脉石英、石英砂、砂岩、石英岩、隐晶质石英以及硅藻土等。 石英的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。断面具玻璃光泽或脂肪光泽,莫氏硬度为7,相对密度依晶形而异,变动于2.21~2.65之间,但硅藻土的相对密度只有1.9~2.4。因石英的硬度较高,不易粉碎,若工艺需要可先经1000℃左右煅烧急冷后,使内部发生崩裂,便于粉碎。(2)石英的性质 石英具有很强的耐酸性,除氢氟酸外,一切酸类(包括王水)对它都不产生作用。当石英和碱性物质接触时,能起反应生成可溶性硅酸盐,在高温中与碱金属氧化物作用生成硅酸盐与玻璃态物质。 (3)石英的晶型转化石英具有许多结晶形态,在加热过程中,会发生一系列的晶型转化,在转化过程中可以产生八种变体,同时,体积也会发生变化。石英晶型具体转化过程见图1-3:870℃1470℃1713℃α-石英←—→α-磷石英←—→α-方石英←—→熔融石英↑↓573℃↑↓163℃↑↓180~270℃β-石英β-磷石英β-方石英↑↓117℃γ-磷石英图1-3石英晶型转化图因此,制品在烧成与冷却过程中,在晶型转化的温度阶段(500~600℃时,体积膨胀0.82%,转化迅速且可逆,此时制品易开裂),应适当控制升温和冷却速度,以保证制品不致开裂。 (4)石英在陶瓷生产中的作用1)在烧成前石英是瘠性原料,可调节泥料的可塑性,能降低坯体的干燥收缩,缩短干燥时间并防止坯体变形。2)在烧成时,石英的加热膨胀可部分地抵消坯体收缩的影响。在高温下石英能部分溶解于液相中,增加熔体的粘度,而未溶解的石英颗粒,则构成坯体的骨架,可防止坯体发生软化变形等缺陷。3)在瓷中,合理的石英颗粒能大大提高瓷器坯体的强度。同时,石英也能使瓷坯的透光度和白度得到改善。4)在釉中石英是生成玻璃质的主要组份,增加釉料中石英含量能提高釉的熔融温度与粘度,并减少釉的热膨胀系数。同时它是决定釉的机械强度、硬度、耐磨性和耐化学侵蚀性等性质的主要原料。 2.瓷石瓷石的主要矿物是石英和水云母类矿物(绢云母、伊利石),并含有若干高岭土、长石及少量碳酸盐。瓷石的化学组成接近一般瓷器成分,我国古代唐宋时期的瓷器就只用一种瓷石掺入极少量的高岭土作为制坯原料。清初以后有所改进,除瓷石外,同时采用多量高岭土。采用瓷石与黏土的配料,完全可以不用长石和石英而生产出很好的瓷器。 瓷石中由于绢云母的存在,使它具有一定的可塑性,在烧成时,绢云母中的K2O和长石中的碱性成分产生熔剂作用,游离石英起减黏作用,使得生产瓷器的三种作用兼而有之,是一种很好的陶瓷原料。在釉料中,瓷石更可一身兼三任(代替长石、石英和黏土),只要另加一些碳酸盐等熔剂即可应用。在景德镇,把适宜于配釉的瓷石称为“釉石”或“釉果”。 3.熟料和瓷粉熟料加入坯料中,能降低坯料的可塑性,同时能减少坯料的收缩,有利于减少坯体的变形和开裂。在坯料中加入废瓷粉能和石英一样起瘠化作用,减少干燥收缩,在烧成中能起熔剂作用,并减少坯体的灼减量和烧成收缩,有利于克服产品的变形。 在釉料中加入废瓷粉能增加坯釉适应性,提高釉的始熔温度,减少釉层中的气泡,从而提高釉面光泽度。废瓷粉在坯料中的使用量可达12%~20%,最好用没有施釉的素坯或与坯料配方组成相同的瓷垫片。在釉料使用量为10%~25%,不论施釉或未施釉的废瓷都可使用,但已经彩绘的废瓷不能使用。 (三)熔剂性原料熔剂原料是指能降低陶瓷坯釉料烧成温度,促进产品烧结的原料。天然矿物原料主要有长石、方解石、白云石、滑石、萤石、含锂矿物等。1.长石(1)长石的种类长石是一种碱金属(K、Na)或碱土金属(Ca、Ba)的无水铝硅酸盐。长石的主要类型有四种。四种长石在自然界中以前三种居多,钡长石较少见。钠长石Na2O·Al2O3·6SiO2钾长石K2O·Al2O3·6SiO2钙长石CaO·Al2O3·2SiO2钡长石BaO·Al2O3·2SiO2 由于长石的互溶特性,故地壳中单一的长石很少见,多数是几种长石的互溶物:1)钾钠长石系列透长石:其成分中含钠长石可达50%。正长石:其成分中含钠长石可达30%。微斜长石:其成分中含钠长石可达到20%。2)钠钙长石系列钠长石与钙长石的互溶物称斜长石系列钠长石(含钙长石<10%)、斜长石(含钙长石10%~90%)钙长石(含钙长石>90%)。生产中—般所称谓的钾长石,实际上是含钾为主的钾钠长石;而所谓的钠长石,实际上是含钠为主的钾钠长石。一般含钙的斜长石、钡长石在日用陶瓷生产中较少用。(熔融温度过高) (2)长石的熔融特性熔融温度范围:钾长石1130~1450℃;钠长石1020~1250℃;钙长石1250~1550℃。钾长石熔融后形成粘度较大的熔体,并且随着温度升高熔体的粘度逐渐降低的特性,在陶瓷生产中有利于烧成控制和防止变形。所以在陶瓷坯料中以选用正长石或微斜长石(钾长石)为宜。钠长石在高温时对石英、黏土、莫来石的溶解速度快,溶解度也大,故用于配釉时较为合适。钾长石熔融成玻璃体后,其中含有许多气体,呈乳浊状,故透明度较钠长石的差。 由于长石类矿物的互相混溶,钾长石中总会掺入钠长石。在钾钠长石中若K2O含量多,熔融温度较高,熔融后液相的粘度也大。若钠长石较多,则完全熔化成液相的温度就剧烈降低,即熔融温度范围变窄。另外,若加入CaO和MgO,则能显著地降低长石的熔化温度和粘度。(注意:一般认为在坯料中使用钠长石容易引起产品变形;也有人认为钠长石的熔融温度低,粘度小,助熔作用更为良好,有利于提高瓷坯的瓷化程度和半透明性) (4)长石在陶瓷生产中的作用1)常温时起减粘作用:长石与石英一样是非可塑性原料,在坯体中起瘠化作用,可缩短干燥时间,减少干燥收缩和变形。2)高温时起助熔作用:有利于成瓷和降低烧成温度。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,能促进高岭土残余物的颗粒相互扩散渗透,因而加速莫来石晶体的形成和发育,赋予坯体一定的机械强度和化学稳定性。3)长石熔融成玻璃态后,填充于各结晶颗粒之间,有助于坯体致密和减少空隙,有助于瓷坯的机械性能和电气性能的提高,并改善瓷的透明度和敲击时的声响。4)长石在釉料中是主要熔剂。5)长石作为瘠性原料,在生坯中还可以缩短坯体干燥时间、减少坯体的干燥收缩。 2.碳酸盐类原料(1)方解石和石灰石化学式为CaCO3,理论组成:CaO56%,CO244%。将方解石加热到900℃以后,开始分解:CaCO3→CaO+CO2↑在制备坯料时,方解石分解前起瘠化作用,分解后起助熔作用,会和坯料中的黏土及石英在较低温度下起反应,降低烧成温度,缩短烧成时间,并能增加坯体的透明度,使坯釉结合牢固。 方解石是高温釉的一种主要原料,能降低熔融温度,促使釉层玻化,提高釉的弹性、光泽和透明度。方解石是石灰釉的主要原料,它能提高釉的折射率、光泽度,并能改善釉的透光性。但如果在釉料中配合不当,则易出现乳浊(析晶)现象,单独作熔剂时,在煤窑或油窑中易引起阴黄、吸烟。 (2)菱镁矿又称苦土,化学式为MgCO3,理论组成:MgO47.8%,CO252.2%。菱镁矿在400~500℃时开始分解,800℃分解完全:MgCO3→MgO+CO2↑由于MgCO3比CaCO3的分解温度低,所以含有MgCO3的陶瓷坯料在烧结开始前就停止逸出CO2。同时,MgO所形成的玻璃质粘度较大,玻化范围很宽。此外,MgO还可以减弱坯体中由于Fe、Ti化合物所产生的黄色,促进瓷坯的半透明性,提高坯体的机械强度。菱镁矿也可以用作釉的熔剂。 3.白云石白云石是CaCO3和MgCO3的复盐,化学式为CaMg(CO3)2,理论组成:CaO34.4%,MgO21.7%,CO247.9%。白云石用于1230~1350℃温度成熟的坯料时,能降低烧成温度,增加坯体透明度,促进石英的溶解和莫来石的生成,故坯内石英含量可高些,但必须相应地降低长石的含量。如用它代替坯内的CaCO3,则可增加坯体的烧结范围20~40℃。白云石与方解石、菱镁矿一样,也可用于釉料,起助熔作用。 1.常用化工熔剂原料化工熔剂原料是陶瓷工业常用原料之一,特别是生产建筑陶瓷墙地砖和低温瓷釉料时用量较多。常用化工熔剂原料有氧化锌(ZnO)、硼砂(Na2O·2B2O3·10H2O)、硼酸(H3BO3)、红丹(Pb3O4)以及碳酸钠(Na2CO3)、碳酸钡(Ba2CO3)、硝酸钾(KNO3)等。(1)氧化锌(ZnO)氧化锌在釉中具有较强的助熔作用,能减小釉的膨胀系数,提高制品的热稳定性,同时能增加釉面光泽和白度,提高釉的弹性,扩大熔融范围以及增加颜色的光彩。但在铬黑釉中不宜使用。(四)常用的化工原料 ZnO的主要作用有以下几个方面。1)用作熔剂。氧化锌在低温熔块釉中作为熔剂一般用量为5%~10%,在低温生料釉中用量为5%左右。2)用作乳浊剂。在含Al2O3较高的釉中加入ZnO能提高釉的乳浊性,ZnO能与Al2O3生成锌尖晶石(ZnO·Al2O3)晶体;在锌乳浊釉中,Al2O3能提高白度和乳浊度,ZnO有利于提高光泽。3)用作结晶剂。ZnO是锌结晶釉中不可缺少的结晶剂,能形成较大的晶体,十分美丽,用量一般为20%~30%。 4)用于钴天蓝釉。ZnO是钴天蓝釉不可缺少的熔剂,能使CoO在釉中呈美丽的天蓝色。5)用于陶瓷颜料。ZnO可作为陶瓷颜料的助熔剂、矿化剂和载体。氧化锌在使用前须经1200℃左右煅烧,如果不煅烧而直接加入釉中,会影响釉的工艺性能,而加入熔块料中的氧化锌则不需要煅烧;用量不宜过大,否则会影响釉面光泽;ZnO对一些色釉发色有影响,特别是铬发色的色料。 (2)红丹(Pb3O4)红丹的化学名称为四氧化三铅,又称为铅丹,分子式为Pb3O4,实际上是氧化铅和三氧化二铅的混合物(PbO·Pb2O3)。红丹为橙红色粉末,具有氧化性,有毒。铅的氧化物广泛用作低温透明釉、色釉及釉上颜料的熔剂。铅的氧化物能降低釉的熔融温度,降低釉的熔融黏度,提高釉的光泽度和透明度,能增大釉的弹性系数,增大抗张强度,增宽釉的烧成温度范围。铅的氧化物有毒,应用时最好把物质制成熔块使用。铅釉硬度低,因而耐磨性差。铅会降低锆釉的乳浊效果,且高温易挥发。 (3)含硼矿物硼砂(Na2B4O7·10H2O)为白色菱形结晶粉末,又名硼酸钠、月石砂、黄水砂、四硼砂,相对密度为1.72,易溶于水。由于含水硼砂在空气中即能风化,因此应在密闭状态下贮藏。硼砂是陶瓷工业中墙地砖釉料的主要熔剂原料,是熔块釉中不可缺少的常用熔剂。硼砂脱水后生成Na2O和B2O3,因此,它是一种复合熔剂。其中Na2O起着强熔剂作用;B2O3不但熔点低(557℃),熔融性能好,而且膨胀系数小,热稳定好,能改变釉的内部结构。在生料釉中引入1%~2%的B2O3,则能迅速减小膨胀系数,提高制品的热稳定性。硼酸(H3BO3)是鳞片状白色结晶粉末,相对密度为1.44,易溶于水。硼酸在釉中的作用与硼砂相似。熔剂化工原料还有纯碱、碳酸钾、硝酸钾、氧化钠、碳酸钡等。 2.常用乳浊剂原料常用乳浊剂有二氧化锡(SnO2)、硅酸锆(ZrSiO4)、二氧化锆(ZrO2)、氧化铈(CeO2)、二氧化钛(TiO2)、氟化物、磷化物等。(1)二氧化锡氧化锡具有很强的乳浊性,是质地优良、应用广泛的乳浊剂,可用于建筑卫生陶瓷等氧化焰烧成的白色制品。锡釉具有釉面白度好、色泽柔和,并有白里泛青色调。在釉中加入4%~6%的氧化锡,就能得到发色均匀的白色乳浊釉,特别是在含有B2O3的熔块釉中乳浊效果更好。但锡釉成本较高,不适用于还原焰烧成。 (2)二氧化锆二氧化锆又称斜锆石,分子式为ZrO2,外观为白色或黄色晶体粉末,密度为5.89g/cm3,熔点为2715℃。自然界中的二氧化锆很少,常与锆英石伴生。二氧化锆一般由锆英石制取,是优良的乳浊剂。ZrO2纯度高,杂质含量少,ZrO2的含量在99%左右;白度好,乳浊性强,可适应氧化焰和还原焰烧成;可提高釉的白度、釉面硬度和耐磨性,增加热稳定性。但因为二氧化锆价格高,故釉料成本高。二氧化锆除了用作釉料乳浊剂外,还可用于制作陶瓷颜料载体、电子陶瓷、耐火材料等。 (3)硅酸锆和锆英石硅酸锆与锆英石分子式相同,均为ZrSiO4或ZrO2·SiO2,硅酸锆是由锆英石精制而得到的。硅酸锆颗粒小,乳浊性强,白度高,热性能好,烧成范围宽。硅酸锆能使釉具有乳浊性;减少膨胀系数,增强制品的热稳定性;提高釉面白度和硬度,增强釉的耐磨性;硅酸锆高温黏度大,能扩大釉的烧成温度范围;对气氛不敏感,能适应氧化焰和还原焰烧成;与其乳浊剂相比价格较低。 (4)二氧化钛工业二氧化钛外观为白色粉末,密度为3.75~4.25g/cm3,不溶于水,熔点为1560℃。TiO2是一种有效的乳浊剂,在低温釉中可作为白釉的乳浊剂,当温度高于1100℃时TiO2与Fe2O3反应变成乳黄色,而在还原焰中变成灰色。因此,要使TiO2形成稳定的乳浊剂,应将TiO2与CaO、SiO2合成钛酸盐(CaO·TiO2)和钛榍石(CaO·TiO2·SiO2)。钛釉不适合作颜色釉的乳浊基釉,只适合氧化焰烧成。TiO2除了用于乳浊剂外,还可用于生产色料、结晶釉的结晶剂、电子陶瓷等。TiO2一般应在1300℃左右预烧,以改变其工艺性能。 (5)氧化铈(CeO2)CeO2的折射率高、乳浊性强,乳浊性是SnO2的两倍以上。可用于低温乳浊釉,对气氛不敏感,可直接加入釉中使用。而不需制成熔块。CeO2在含Al2O3、SiO2较多的釉中乳浊效果更好。但氧化铈较稀少,目前还未广泛采用。乳浊剂种类较多,除上述外还有磷酸盐(如骨灰、磷酸钙等),能增强釉的乳浊性的原料还有氧化锌、萤石、水晶石、滑石等。 3.常用添加剂(1)增塑剂增塑剂就是能增强陶瓷坯料可塑性的物料,一般用量较少。常用的增塑剂有腐植酸钠、甲基纤维素、各种植物淀粉、石蜡等。1)腐植酸钠:腐植酸钠俗称胡敏酸钠,是腐植酸的钠盐,外观呈胶状或黑色粉末状,一般是用泥炭、褐煤或某些土壤与烧石碱溶液作用而制成的。它在陶瓷坯釉中的主要作用是增强泥料的可塑性和泥浆的流动性、悬浮性,增加坯体干燥强度,增强釉的附着力,加快釉的干燥速度,减少釉面气孔和施釉开裂。腐植酸钠在坯料中用量一般为0.1%~0.3%,在釉料中用量一般为0.01%~0.05%,同时,坯釉中应减少球磨水量。 2)淀粉:植物淀粉是较强的增塑剂,可提高坯体可塑性,并能使瘠性物料可塑化,能提高坯体的干燥强度,增强釉料的悬浮性和附着力。其缺点是干燥速度较慢,时间长了淀粉会发酵变质而使物料有气味。使用时取适量淀粉加入适量冷水(5:100)搅拌均匀,然后加热熟化,再加入坯釉料中混合均匀,即可达到增塑目的。3)聚乙烯醇(PVA):聚乙烯醇简称PVA,是高分子化合物,外观为白色末絮状,可溶于水和乙醇、乙二醇、甘油等有机溶剂,有弹性又有黏性,是轧膜成型中广泛采用的有机塑化剂。使用PVA时,一般应加热到80℃。然而当坯料中含有CaO、BaO、ZnO、MgO、B2O3和硼酸盐时,则不宜用PVA作为增塑剂。 4)聚醋酸乙烯酯:聚醋酸乙烯酯外观为无色透明珠状体或黏稠体,能溶于低分子量的酮、醇、酯、苯和甲苯,不溶于水和甘油。由醋酸乙烯酯聚合成聚醋酸乙烯酯时,常采用无机悬浮稳定剂促进聚合反应。稳定剂有BaO、MgO、Al2O3、ZnO、PbO、硼酸盐、高岭土、滑石粉、CaCO3、BaSO4等。因此,聚醋酸乙烯酯适合于作含有上述物质坯料的塑化剂。但聚醋酸乙烯酯所用溶剂为有机溶剂,有毒,使用时应注意加强劳动保护措施。5)羟甲基纤维素(CMC):羟甲基纤维素简称CMC,是用碱纤维素和一氯乙酸在碱性溶液中生成的。一般为白色粉末,吸湿性强,能溶于水,不溶于有机溶剂。羟甲基纤维素烧后不能完全挥发,留有氯化钠与氧化钠等物质在坯体中。用量不宜过多,过多时会导致坯料泥浆中气泡较多。 6)石蜡:石蜡是一种熔点不同的碳氢化合物的混合物,为白色固体,熔点为50℃左右,具有冷流动性(即室温时在压力下流动),高温时呈热塑性。它是工业陶瓷热压铸成型的常用塑化剂。使用时,应将石蜡加热到60~80℃,再与物料搅拌均匀,同时应加入少量表面活性剂,如油酸、蜂蜡、硬脂酸等。石蜡作为塑化剂不易挥发,缺点是加入坯体中需经加热到一定温度时才能排除。 (2)减水剂(解凝剂、稀释剂、解胶剂)所谓减水剂,就是能减少坯釉料球磨时的用水量、增强料浆流动性、降低泥浆黏度的物质。常用的减水剂有水玻璃、纯碱、鞣性减水剂、腐植酸钠、草酸钠、聚偏磷酸钠、焦磷酸钠、丹宁酸钠、橡碗烧胶、阿拉伯树脂等。1)水玻璃:水玻璃即硅酸钠(Na2O·nSiO2),又名泡花碱,含水时可用Na2O·nSiO2·mH2O表示。它有固体和液体两种,陶瓷工业一般使用液体。液体水玻璃外观呈绿色或黄色。水玻璃的技术参数常用模数表示,即水玻璃中Na2O与SiO2的分子比,也就是Na2O·nSiO2中的n值。水玻璃主要用于注浆坯料的稀释,用量一般为0.3%左右。 2)纯碱:纯碱的化学名称为碳酸钠,是陶瓷工业中常用的解凝剂。Na2CO3能溶于水,水溶液呈碱性。在泥浆中加入Na2CO3时,泥浆中钙离子(Ca+)与钠离子(Na+)交换,生成CaCO3沉淀,从而增强泥浆的流动性。另一方面,注浆泥坯料中加入Na2CO3时,易与石膏反应生成碳酸钙沉淀。因此,Na2CO3对石膏模有腐蚀作用。3)鞣性减水剂:鞣性减水剂简称AST,是一种新型表面活性物质。能溶于水。AST可作为泥浆稀释剂,具有分散、减水及缓凝等作用。因此,AST作为注浆泥中的解凝剂,和纯碱或水玻璃合用时,可降低泥浆含水率,改善注浆性能,提高坯体质量;用于原料球磨时,能提高球磨效率;用于调制石膏浆时,能提高模具强度,延长使用寿命。 4)丹宁酸和橡碗烤胶:丹宁酸是由丹宁烟叶、盐肤木鞣料和其它植物提取的混合物。丹宁酸的主要成分为葡萄糖、五倍子酸和鞣酸所形成的脂类,外观为黄褐色或深棕色的无定形粉末,在光照下和空气中颜色逐渐变深,在210~215℃分解成焦性五倍子酸和CO2气体。丹宁酸是一种减水剂,与纯碱、水玻璃等混合使用,稀释效果更佳。橡碗烤胶是橡实外壳的提取物,为黑色粉末状,主要成分是丹宁,可用于泥浆稀释。5)腐植酸钠:腐植酸钠既是泥浆稀释剂又是泥浆增塑剂,是一种理想的添加剂。 (3)絮凝剂絮凝剂的作用与解凝剂相反,它能促使分散的泥团颗粒沉淀。絮凝剂可用于淘洗泥料,以加速沉淀,压滤时用以加速过滤速度,注浆时用以调节泥料黏度、加快吸浆速度,以及在粒度分析中加快沉淀速度等。常用的絮凝剂有硫酸镁(MgSO4)、氯化钙(CaCl2)等。此外,氯化铵(NH4Cl)是一种较好的悬浮剂,当釉料悬浮性较差时,加少量(0.1%)于釉中即可获得较好的悬浮性。但用量不能过多,否则釉浆流动性较差,可能引起釉开裂实际上一种添加剂往往不只起着一种作用,如石蜡既可粘结粉料颗粒,也可减少粉料的摩擦力;一些表面活性物质既可作解凝剂,又具有润湿的作用。 釉用原料的种类很多,既有长石、石英、黏土等各类天然矿物原料,也有不同类型的化工原料。各种原料都能为釉的组成提供一种或几种氧化物组分,而这些组分决定了釉的性质。釉料在组成方面与坯料不同的是:(1)含有大量的易熔组分(如长石、石灰石、釉灰、白云石、滑石、废瓷等)。(2)在低温釉、熔块釉中采用大量低熔点的熔剂(如PbO、B2O3、K2CO3、Na2CO3、KNO3、NaNO3)。(3)所选用矿石原料的纯度要求更高,有些则是化工原料。(五)釉用原料 1.引入SiO2的原料SiO2是玻璃生成体氧化物,在绝大多数釉组成中,SiO2含量占50%以上,在日用陶瓷釉中一般含有60%~75%。SiO2组分除由长石、黏土等硅酸盐原料提供外,主要由石英原料满足。2.引入Al2O3的原料Al2O3主要由黏土提供,长石或瓷石也带入一部分Al2O3。在釉中引入黏土原料,除满足Al2O3组分要求外,更重要的是提高釉浆的悬浮性、稳定性及增加釉层在坯体上的附着力和强度。因此,选用优质高岭土,而不选用含Fe2O3量高、结合性差的黏土。 3.引入K2O、Na2O、Li2O的原料是釉的主要熔剂组分。Li2O的助熔作用更强,用锂置换钠则降低热膨胀系数,提高釉的光泽度、化学稳定性和弹性。引入K2O、Na2O的原料主要是钾、钠长石和釉用瓷石。钠长石与钾长石比较,釉易于熔融但光泽不佳。4.引入CaO的原料是良好的高温熔剂组分。CaO用量不得超过16%~18%,否则将形成无光釉。CaO通常以石灰石、方解石、大理石、白垩等钙质碳酸盐或硅灰石引入。 5.引入MgO的原料MgO在釉中的作用与CaO类似,增加釉的流动性,温度降低时则提高粘度,促进中间层的形成,从而减弱釉的发裂倾向。引入MgO的原料有菱镁矿、滑石、白云石和其它含镁的原料。6.引入ZnO的原料在炻器釉、建筑陶器釉、瓷器釉等,ZnO是很重要的成分,它是一种强熔剂,可增加釉的光泽,提高釉面白度、降低膨胀系数、提高折射率、促进乳浊。由于ZnO在釉熔体中有很强的结晶倾向,在透明釉中引入不宜过多,一般控制在5%以下。但作为结晶剂可作为结晶釉的主要成分。ZnO由锌白引入。 7.引入PbO的原料PbO是最强的助熔剂。需在氧化气氛下釉烧,因有毒性,其使用必须制成熔块。引入PbO的原料主要是铅丹(红丹)、密佗僧和铅白。8.引入B2O3的原料B2O3是强助熔剂,可避免釉失透现象发生,对着色氧化物的溶解性很强。引入B2O3的原料为硼酸、硼砂和含硼矿物。 9.引入BaO的原料BaO在碱土金属氧化物中的助熔作用最强,并能显著提高釉的折射率,增加釉面光泽。含钡原料均有毒性。10.其它原料加入ZrO2或锆英石(ZrSiO4),实验证明引入7%锆英石可提高白度8%左右。在釉中引入煅烧骨灰可提高光泽度,并使釉面柔润。碳酸锶对降低釉的熔融温度,提高光泽度,扩大烧成范围有利。乳浊剂:SnO2、TiO2、ZrO2、锑化合物、氟化物、磷酸盐等,着色剂:如锰、铬、钴、镍、铜的氧化物或化合物等。 谢谢‼※※※※ (一)原料的煅烧陶瓷工业使用的原料中,一部分有多种结晶形态(如石英、氧化铝、二氧化锆、二氧化钛等);另一部分有特殊结构(如滑石有层片状和粒状结构)。在成型及以后的生产过程中,多晶转变和特殊结构都会带来不利的影响。晶型转变时,必然会有体积的变化,影响产品的质量。片状结构的原料,干压成型时致密度不易保证,挤压成型时,容易呈现定向排列,烧成时不同方向收缩不一样,会引起开裂、变形。由于这些情况,就要求配料前先将这些原料预烧一次。经过预烧后,原料晶型稳定下来,原来的结构也破坏了,从而可以提高产品质量。二、坯料的制备 (二)原料的粉碎破碎的目的:1.使原料中的杂质易于分离;2.使各种原料能够均匀混合,使成形后的坯体致密;3.增大各种原料的表面积,使其易于进行固相反应或熔融,提高反应速度并降低烧成温度。粉碎设备:粗碎设备:颚式破碎机(物料直径40~50mm)中碎设备:轮碾机(物料直径0.5mm),反击式破碎机等细磨设备:环辊磨机(雷蒙磨),球磨机(物料直径0.06mm),振动磨机,气流粉碎机球磨机(以后重点介绍,本次略)是陶瓷行业普遍使用的细磨设备,起研磨和混合作用。 1.颚式破碎机颚式破碎机是利用活动颚板(简称动颚)对固定颚板(简称定颚)作周期性往复运动,从而将两块颚板之间的物料破碎的。按照动颚的运动特征,颚式破碎机可分为简单摆动式(简称简摆式)、复杂摆动式(简称复摆式)、综合摆动式及液压装置式。复杂摆动与简单摆动区别在于:前者活动颚板有微小的上下运动因而具有研磨作用,设备较轻以及出料均匀而较小。但它维修较难,同时遇到硬质材料时,由于机体不够坚固而发生振动,从而导致偏心轴的主轴承发热而缩短寿命。因此,它不宜用于加工粗大硬质物料块。 复摆颚式破碎机图2-4复摆颚式破碎机示意图1-机架(前壁作固定颚板)2-侧衬板3-活动颚板4-偏心轴5-飞轮(皮带轮)6-滚动轴承7-前楔铁8-调节螺栓9-后楔铁10-弹簧11-拉杆12-推力板13-动颚衬板14-定颚衬板 颚式破碎机颚式破碎机的出料粒度可通过调节出口处两颚板间距离来控制。但通常颚式破碎机的粉碎比不大(简摆式的一般为3~5,复摆式的则偏高一些。),而进料块度又很大,因此,其出料粒度一般都较粗,而且细度调节范围也不大。 轮碾机是利用碾轮和碾盘之间的相对运动使碾盘上的物料受到挤压和研磨作用的粉碎机械。通常用于中等硬度物料(熟料)的细碎和粗磨,也可作为物料混合机械。细碎时产品的平均尺寸为3mm~8mm,粉磨时为0.3mm~0.5mm。作用有利于改善物料的工艺性能,而且易于控制产品的细度,用石材制成碾轮和碾盘以避免铁质掺入造成物料污染。按构造不同可分为:1)盘转式;2)轮转式2.轮碾机 盘转式(b)轮转式图2-6轮碾机的两种基本形式图(a)为盘转式,碾盘转动,碾轮在摩擦力作用下绕自身水平轴旋转。图(b)为轮转式,碾盘固定不动,碾轮除绕垂直主轴旋转外,还绕自身的水平轴旋转。 图1.3.1盘动式轮碾机示意图1、电动机2、机架3、滑块4、导槽5、减速箱6、圆锥齿轮7、主轴8、碾轮9、水平轴10、碾盘11、衬板12、筛扳13、活动刮饭14、料槽15、筛扳架16、目定小别饭17、固定大刮扳18、副刮板19、栏杆 盘转式轮碾机一般用于物料的干法粉碎,因此,通常都装有密封式通风罩,采用负压操作,以防粉尘外逸。使用盘转式轮碾机操作较平稳、安全,但结构复杂,主轴轴承载荷较大,用于干法粉碎;轮转式轮碾机操作安全性较差,优点是结构简单,主轴轴承载荷较小,既可用于干法粉碎,亦可用于湿法粉碎(在加入物料的同时加入适量的水,粉碎时不会产生大量粉尘)。使用轮碾机时要特别注意安全操作。启动前要认真检查碾轮轮圈有无损坏,连接螺栓是否松动,防护装置是否完好。开车后禁止用手伸入碾盘喂料或用杠棒翻动碾盘上的物料。要按操作规程往各润滑点加注润滑油。 球磨机是当代最广泛地被选用于陶瓷原料的粉磨与混合机械。当它细磨坯料或釉料时,能起到良好的研磨与混合作用。为了防止研磨过程中铁质的混入,球磨机内均采用石质材料或橡胶材料作衬里,并以瓷球或硅石为研磨体。球磨机在较高效率阶段,物料细度达0.040mm~0.060mm,筛余量小于3%;在特殊情况下,细度可达0.010mm以下。3.球磨机特点:对大多数物料能细磨,粉碎能力强,可适应不同工艺流程(干法、湿法粉磨),构造简单,操作可靠安全,维护管理方便,运转周期长。缺点:工作效率低,单位产量的能量消耗大,工作时有振动、噪音,笨重。 按工艺特点分:湿法球磨、干法球磨。按工作连续性分:间歇式、连续式。按传动方式分:中心传动、边缘传动(皮带传动、齿轮传动)。陶瓷工业通常采用湿法、间歇式球磨机。 (1)构造和工作原理间歇式球磨机工作时,筒体内装填着按工艺要求配比好的物料、水和研磨体。筒体旋转时,研磨体由于离心力的作用贴在筒体内壁与筒体一起旋转,达到一定高度时,由于重力作用而被抛出,以一定的速度自由降落,从而将物料击碎。在球磨机筒体回转过程中,当研磨体发生相对滑动时,也给物料以研磨作用。图3-1间歇式球磨机示意图1-电动机2-离合器操纵杆3-减速器4-离合器5-大齿圈6-筒体7-加料口8-旋塞阀9-卸料管10-轴承座11-机架12-衬板13-研磨体 球磨机 球磨机衬板磁性衬板橡胶衬板燧石 球磨机传动方式皮带传动齿轮传动托轮传动 球磨机研磨体研磨体的形状有球形、扁平、短柱形等。以研磨为主的粉磨,短柱形好;撞击为主的粉磨,球形为好。材料通常是普通瓷、高铝瓷、刚玉、锆质瓷和天然燧石等。 陶瓷行业用球磨机的特点:1.间歇式作业2.内衬:为了防止研磨过程中铁质的混入,球磨机内均采用石质材料或橡胶材料作衬里,并以瓷球或硅石为研磨体;3.湿法球磨:比干磨效率高,制备的可塑泥料与泥浆质量比干磨好,颗粒细,灰尘少,出料时采用泵和管道输送,有利于提高除铁效率。球磨机在较高效率阶段,物料细度达0.040mm~0.060mm,筛余量小于3%;在特殊情况下,细度可达0.010mm以下。 影响球磨效率的因素:1.球磨转速:一般1吨左右球磨机转速为26~28转/分;2.研磨介质的数量,大小,外形,比重:研磨体以圆棒形较为适宜,大球直径40~70mm占50%,中球直径30~40mm占25%,小球直径小于30mm占25%时的粉碎效率最大。3.料球水的比例:可塑坯料为:1:(1.5~2.0):(0.8~1.2);釉料或注浆料为:1:(1.5~2):(0.4~0.7);4.加料粒度及加料方式:加料粒度2mm左右,先加硬质料长石、石英等和少量黏土,球磨一段时间后再加黏土。5.球磨机的装载量:总装载量(以容积计算)约占球磨机空间的4/5。 1.除铁泥料中含铁杂质为金属铁氧化铁含铁矿物:如黑云母、磁铁矿、褐铁矿、赤铁矿与菱铁矿等。含铁矿物按磁化率磁选机只能除去强磁性矿物,特别是金属铁,磁铁矿等,有些含铁矿物,如菱铁矿、黄铁矿、黑云母等不能除去。强磁性中磁性弱磁性非磁性磁化率>3000×10-6300~3000×10-625~300×10-6<25×10-6含铁矿物金属铁、磁铁矿黑钛铁矿、赤铁矿褐铁矿、菱铁矿黄铁矿(三)筛分、除铁与搅拌 磁铁分离器有干法与湿法两种。干法一般用于分离中碎后粉末中的铁质,而湿法是分离泥浆中的铁质。湿法磁选机的除铁效果较好。在湿法除铁中,一般采用过滤式泥浆磁选机。过滤式泥浆磁选机是用于泥浆除铁的设备,又称泥浆除铁器。除铁效率与泥浆相对密度和泥浆量等有关,泥浆相对密度一般控制在1.7以下。不仅能除去金属铁之类的强磁性铁质,还能除去泥浆中氧化铁之类弱磁性矿物。 过滤式泥浆磁选机图3-7过滤式泥浆磁选机示意图1-线圈2-外壳3-进料管4-阀门5-格子板6-出料管7-电磁阀 过滤式泥浆磁选机 干式磁选机 陶瓷工业使用的除铁设备目前常用于泥浆的湿式除铁,电磁除铁设备一般为抽出滤芯(格子板)冲洗铁渣的间歇式磁选机,近年来又出现了自动排渣磁选机图3-9GY-F-1000型强力自动清洗除铁器的结构图1-入料槽2-截留挡板3-过滤槽4-主磁铁轮5-副磁铁轮6-自动喷水管7-铁粉卸料滑板8-液浆卸料口 2.筛分筛分目的:1)使原料颗粒适合于下一道工序的需要;2)在粉碎过程中及时除去已符合细度的颗粒,可提高设备的粉碎效率;3)确定颗粒的大小及比例,提高工艺性能及产品质量。 筛分分为干筛和湿筛筛分机摇动筛:筛面往复直线运动;回转筛:(圆筒筛、圆锥筛、多角筛)筛面回转运动,筛分效率大;振动筛:筛面偏移运动,上下运动,筛分效率较高泥浆过筛采用六角回转筛和圆形振动筛目前,振动筛应用较多,尤其是机械振动筛使用更为普遍。 摇动筛摇动筛是利用重力、惯性力和物料与筛面之间的摩擦力,在一定条件下,使物料与筛面之间产生不对称的相对运动而进行连续筛分的。特点:与回转筛比较,筛面可以全部利用,运动特性也较好,筛分能力和筛分效率较高,但动力不能完全平衡,筛孔易堵塞,效率不如振动筛。 栅筛板筛编织筛 回转筛圆筒筛六角筛 振动筛振动筛根据产生振动动力的方法不同有偏心振动筛、惯性振动筛、自定中心振动筛、电磁振动筛等。但由于惯性振动筛的振幅不大(1mm~5mm),但频率高(1500~3000次/分),结构简单,电耗低,筛分效率高,不容易堵塞,适宜粗细粉料的筛分,故工业上广为采用。振动筛一般由振动器、筛箱、支承或悬挂装置、传动装置等部分组成。下面介绍应用较多的惯性振动筛。从结构原理来看,最具代表性的有三种:方形惯性振动筛、圆形惯性振动筛和带激振器的惯性振动筛(又称为旋振筛,陶瓷厂广泛采用)。 1、旋振筛当电动机旋转时,在偏心块产生的离心力的作用下,电动机连同支架、底座、筛框和筛网等均作高频振动。物料从筛框上面加入,通过筛网的物料从细料出料管排出,未能过筛的粗粒物料则从出料管卸出。运动平稳、噪音小,通过调节两偏心块之间的夹角,可以改变筛机的运动规律,使筛面上物料的流向也跟着改变。 3.搅拌搅拌作用:保持悬浮状态 加水混合泥浆搅拌机框式搅拌机:结构简单,搅拌效率低,沉淀后很难搅匀;螺旋浆式搅拌机:可把沉淀的泥浆翻起来,使其搅拌均匀搅拌池:一般为六角或八角形,圆形料浆会随浆叶一起旋转 螺旋浆式搅拌机一、构造和工作原理主要由垂直安装的立轴、螺旋桨、搅拌池和传动部分等组成。当螺旋桨在泥浆中转动时,迫使泥浆产生剧烈的运动(轴向运动),促使泥浆强烈对流循环,使泥浆得到有效的搅拌和混合。螺旋桨叶叶片数常取3图3-10螺旋桨式搅拌机结构示意图1—螺旋桨2—搅拌池3—立轴4—电动机5—机体 螺旋浆式搅拌机常用于搅拌泥浆,使泥浆中各组份混合均匀、固体颗粒不致沉淀;也用于在水中潮解泥料,以制备均质泥浆等。螺旋浆搅拌机强力捣浆机 螺旋浆式搅拌机 螺旋浆式搅拌机 搅拌池多用混凝土浇注而成,也可在池壁铺贴上瓷砖。浆池的横截面一般多做成正多边形,常采用八边形。搅拌池底部通常做成半锥角为45°的棱锥形,底面直径一般为上部直径的一半左右。对于横截面为正多边形的搅拌池来说,其直径是指正多边形的内切圆直径。另外,为保证安全及防止杂物掉入,搅拌池池口须用木板等盖严,或采用直接用混凝土浇注留人孔的结构。图3-11搅拌池结构示意图1—瓷砖2—地脚螺栓预留孔3—人孔 平浆(框式)搅拌器一般装在容积较大的浆池中以低速搅拌泥浆。减速器多采用摆线针轮减速器或双级行星减速器,其减速比大,结构紧凑;桨叶多用优质硬木制作,也可用型钢制成;主轴上端用联轴器与减速器联接,下端用滑动轴承支承。工作时,桨叶在电机带动下转动,使料浆产生切向和径向运动,从而使料浆得到有效的搅拌和混合。图3-12平桨搅拌机构造示意图1—电动机2—减速器3—联轴器4—机架5—搅拌池6—主轴7—桨叶8—下支承座 平浆(框式)搅拌器桨叶由水平布置的长桨叶和垂直布置的短桨叶构成,一般分上下两层交错布置,桨叶多用优质硬木制作,也可用型钢制成(小型平桨搅拌机的桨叶现常用不锈钢板焊接成斜的“┣”形),固定在主轴上;搅拌池用混凝土浇注而成,截面为圆形,顶部留有人孔,对搅拌釉料用的平桨搅拌机(又称伺服罐)常用不锈钢板焊接成六角形的搅拌罐。 (四)泥浆脱水压力过滤是陶瓷工业生产中将浆料脱水而得到塑性泥料的基本方法,其专用设备是各种形式的压滤机。一、过滤操作的基本原理压滤:将泥浆输送到很多毛细孔的过滤介质中,在压力作用下,泥浆中的水分自毛细孔通过,将固体物料截流在介质上,从而将泥浆中的水分除去的操作。在过滤操作中,需要过滤的料浆称为滤浆;作为过滤用的多孔材料称为过滤介质;通过过滤介质的清水称为滤液;截留在过滤介质上含水少的固体物料称为滤饼;压滤机上使用的过滤介质是各种不同纤维编织的布,称为滤布。 箱式压滤机1.构造和工作原理由过滤部分、压紧装置、机架等组成。 压滤流程图 2.压滤脱水1)压力大小:一般压滤速率与进浆压力成正比,但超过一定数值时,由于毛细管道曲折,孔道变小而使阻力增加,压力增高,压滤速率降低,一般为0.8~1.2MPa;2)加压方式:为避免最初一层滤饼过于致密、毛细管减少、滤布孔阻塞,采取加压初期压力较低,形成一层泥饼后再提高到最终压力;影响压滤效率的因素: 3)泥浆温度:温度升高,粘度降低,压滤速率升高,一般适宜温度为40~60℃;4)泥浆比重、密度:比重低、压滤时间长。一般泥浆比重为1.45~1.55,含水率在60%左右;5)泥料性质:细度大,粘性大,压滤困难。所以新泥易榨泥,旧泥较慢,应将新、旧泥按一定比例混后进行压滤。6)电解质:泥浆中加入0.15~0.2%CaCl2或醋酸可促使泥浆凝聚,从而构成较粗的毛细管而有利于提高压滤效率。压滤时可除去混入的有害可溶性盐类(Ca2+、Mg2+、SO42-),一般将压滤机安装在高于地面1.5~2.0米的平台上,以减轻劳动强度。 3.安装使用1)操作程序最好在开头从低压开始,维持近似于恒速过滤,一段时间后维持恒压过滤。例:先升至0.5MPa压力保持20~30min,然后升至终压1.2MPa,至压滤结束。泥饼的含水量与过滤压力的大小有关。2)使用回坯泥时,必须加入一定量的新料,否则过滤阻力会很大。把料浆加热,可降低泥浆粘度,加快过滤速度,缩短过滤时间,但温度不宜太高(不超过60℃)。箱式压滤机结构简单,工作可靠,但是设备笨重,操作强度小,而且是间歇式作业,工人劳动强度大。 (五)陈腐与练泥经过压滤所获得的泥饼其组织是不均匀的,而且含有7%~10%的空气。不均匀的泥料,在干燥和烧成时会产生不均匀收缩。而空气的存在,不但降低泥料的可塑性,还会导致气泡、分层、裂纹等缺陷的产生。因此,脱水后的泥料还需进行陈腐与练泥。1.泥饼的陈腐经过细磨后的坯料(包括可塑坯料、注浆坯料、压制坯料),陈放一段时间后可使水分均匀,提高性能,工艺上称为陈腐。 俗称困料。指将泥坯放在阴暗而湿度大的室内(20~30℃)贮存一段时间,改善其性能的措施。陈腐的作用:1)水分因扩散而分布的更加均匀;2)在水和电解质的作用下,黏土颗粒充分水化和离子交换,非可塑性矿物发生水解,变为黏土物质,可塑性提高;3)在细菌作用下,黏土中有机物发酵或腐烂,变成腐植酸类物质可塑性提高;4)一些氧化还原反应产生的气体扩散,促使泥料松散均匀。 陈腐又称困料或焖料,是在阴暗、潮湿、温暖的密闭小室内(最好在地下室内),将泥饼贮放一个时期(越长越好)。陈腐可以促使泥料中水分的均匀分布,同时在陈腐过程中还有细菌作用,促使有机物的腐烂,并产生有机酸使泥料的可塑性进一步提高。陈腐泥库要求保持一定的温度和湿度,以利于坯料氧化和水解反应的进行。因此,储泥库通常要求关闭,并装有喷雾器,供喷水或喷蒸汽之用。陈腐时间要几十天甚至几个月,围转期很长,不能排除泥料中的空气,且陈腐泥库需占用较大的面积,因此,有些工厂采用多次真空练泥来代替陈腐。 陈腐虽然改善了泥料性能,但也存在如下缺点:1)时间较长;2)占地面积大;3)中断生产过程连续性;4)不能排除泥料中空气。 2.练泥真空练泥的作用: 1)排除泥饼中的残留空气,提高泥料的致密度和可塑性;2)使泥料组织均匀,改善成形性能,提高干燥强度和成瓷后的力学强度。 为了消除压滤机泥饼的各组分分布不均匀和含有气泡等缺陷,一般是用真空练泥机对泥料进行加工,泥料经真空练泥机加工后,各组分的分布趋于均匀,结构比较致密,泥料的可塑性和干燥强度都有提高。按用途分类1)真空练泥机:用作塑性泥料的制备和脱气机械。2)真空挤泥机:用作塑性泥料的练制兼挤压成型机械,可挤塑实心、空心和板件。 组成真空练泥机是一个机组,由练泥机、真空泵和抽真空辅件(管路、滤清器等)组成。真空泵及其辅件专用于抽吸练泥机真空室内的气体,使真空室保持一定的真空度。1、双轴式真空练泥机由加料混合部分、挤泥出料部分、抽真空系统、机头、机嘴、动力传动装置等组成。 双轴式真空练泥机 2、单轴式真空练泥机其构造特点是加料部分和出料部分安排在同一根轴上,工作原理同双轴式真空练泥机。单轴式真空练泥机结构简单、设备高度小,工作位置低,但真空室小,易堵塞;轴较长,刚性差,在泥料通道上设置的轴承,密封与润滑都很困难,通常只制成小型的练泥机供试制车间和实验室使用。 单轴真空练泥机 3.影响真空练泥质量的因素1).泥料水分从压滤机出来的泥饼常内外软硬不均,有时边缘已很硬,而内部仍是泥浆。过硬则不易被机内泥刀切碎,导致练泥机发热而影响真空度;过软又容易将真空室堵塞。同时软硬不一的泥饼,练出来的泥段软硬也不一致。2).泥料温度泥饼温度过高容易汽化而影响真空度,温度过低容易造成挤出的泥段层裂。一般冬天室温应保持15~20℃,泥饼温度不低于30℃,但不超过45℃。夏天则温度不应过高,最好用冷泥。 3).加泥速度加泥量要根据机器容量大小及泥料性能来决定,不能快慢不均地加入,也不能一大块一大块地加入,加入过快易使真空室堵塞而影响真空度,加入过慢会造成脱节而使泥段产生层裂或断裂。4).真空度真空度当然越高越好,真空度不足会影响泥料性能。 4.安装及使用开动真空泵,待真空表达到规定的真空度读数后,方可启动,先开挤出螺旋用电机,再开加料螺旋用电机。加料时要均匀且加料量不宜过多。开始挤出的泥段未经完善的真空处理,不能使用,要重新加入辊槽内。练泥机在工作过程中,应经常对挤出的泥料切片作质量检查,以保证泥料中没有气孔、裂纹和夹层等缺陷。练泥机停机前应先停止加料,待机中泥料尽可能都挤出后,方可停机,以减小下次启动时的栽荷。 谢谢‼※※※※ 三、坯料的制备将陶瓷原料经过配料和加工后,得到的具有成形性能的多组分混合物称为坯料。根据制品的成形方法不同坯料具有不同的特征:1.注浆成形用浆料:含水率为30%~35%;2.可塑成形用泥料:含水率19%~26%;3.干压成形用粉料:含水率为4%~7%;4.热压注成形用的浆料或干粉与蜡均匀混合后的蜡饼等等。 (一)可塑坯料制备的一般工艺流程 流程一中将分别粗碎后的硬质原料和软质原料按配方称量再一起投入球磨。这样得到的可塑坯料其均匀性好,颗粒级配较理想,且细颗粒较多,有利于可塑性的提高。但球磨效率低,能耗大,干法轮碾或雷蒙粉碎时粉尘大,工人工作环境差,需要除尘设备。流程二采用粉料进厂进行称量配料,混合化浆。这种坯料制备工艺流程的特点是:不用球磨,减少投资,减少能耗;原料生产专业化、规格化,提高和保证了原料的质量,有利于产品质量的稳定;雷蒙机粉碎会带入杂质,加重了除铁的负担;雷蒙粉的颗粒级配不合理,影响了泥料的可塑性;混合雷蒙粉,由于原料的密度不同,使得同一批混合粉中的前后组成有差别;粉尘较大,工人的工作环境较差。 流程三采用干粉干混再加泥浆湿混工艺,减轻了劳动强度和减少了压滤工序,便于连续化生产。但坯料的均匀性和可塑性较差,而且雷蒙粉中带入一定量的铁杂质,降低了原料的质量。流程四中采用了湿法轮碾,解决了粉尘问题。进行湿法装磨,降低了工人的劳动强度并提高了装磨效率。但是,这种方法的配料准确性较差。将硬质原料和软质原料称量进行湿碾后的泥浆流入浆池,再用砂浆泵打入球磨机进行湿磨的过程中,由于硬质原料和软质原料密度不同,砂浆泵将一个浆池中的泥浆先后分别打入几个球磨机,各球磨机中泥浆的组成一定有差别。解决这一问题的方法是按一池一球磨进行称量湿轮碾。但又增加了浆池的数量。 2.对可塑坯料的质量要求:(1)良好的可塑性:坯料的可塑性一般取决于强可塑原料(黏土)或塑化剂的用量;(2)一定的形状稳定性:指可塑坯料在成型后不会因自身重力而塌陷变形,尤其是对大型制品更是如此.可以通过调节强可塑原料的用量和含水量来控制; (3)含水量适当:可塑坯料的含水量与成型方式有一定对应关系;强可塑性原料用量较多时,含水量较高;大件制品的可塑坯料含水量比小件制品低些;(4)良好的坯体干燥强度和较小收缩率:生产上常用干坯的抗折强度来衡量它的干燥强度.大的干燥强度有利于成形后脱模、修坯、施釉、送坯等工序。坯体收缩大影响其造型和尺寸的精确度,坯体也容易变形和开裂。影响坯体干燥强度和收缩率的主要因素是坯体中强可塑原料的用量和水分含量。 (二)注浆坯料制备的一般工艺流程流程四流程三流程二流程一各种粉料电解质↓│配料│└──┬──┘↓加定量水化浆↓注浆料备用硬质原料软质原料↓↓粗碎拣选└──┬──┘↓球磨(加水、电解质)↓搅拌池↓过筛除铁↓注浆料备用瓷石雷蒙粉高岭土粉└──┬──┘↓加水搅拌化浆↓过筛除铁↓压滤↓练泥↓陈腐↓泥段搅拌化浆↓真空脱泡↓供压力注浆备用软质黏土长石等↓│人工精选│└──┬──┘↓球磨↓过筛除铁↓压滤↓练泥↓陈腐↓真空练泥↓泥段搅拌化浆↓过筛除铁↓注浆料备用 流程一中采用经过压滤的泥料进行化浆,滤去了原料中混入的可溶性盐类,从而改善了泥浆的稳定性,适合生产质量要求较高、形状复杂的制品。在泥料化浆时,将泥段切割成小块再入池,加入一定量的电解质如水玻璃和碳酸钠或水玻璃和腐植酸钠等。流程二中使用了真空脱泡,从而使泥浆的空气含量降低,生坯强度得到提高。真空脱泡是压力注浆料的必经工序。流程三是只球磨不压滤的较简单的浆料制备工艺流程。球磨机起到研磨、混合、化浆的作用。这种流程所需设备少、工序少、成本低。但是泥浆的稳定性较差。流程四是最简单的浆料制备工艺流程,浆料的性质取决于所用粉料的颗粒形状和所加水量。 2.对注浆坯料的质量要求:(1)流动性好:保证泥浆浇注成形时要能充满模型的各个部位;(2)悬浮性好:料浆久置,固体颗粒能长期悬浮不分层、不沉淀,否则会引起制品成分不均及影响料浆的输运;(3)触变性适当:泥浆触变性过大时,容易堵塞泥浆的管道,影响泥浆的输运,且脱模后的坯体容易塌落变形;过小时,生坯的强度不足,影响脱模与修坯的效果。(4)滤过性好:滤过性也称渗模性,是指泥浆能够在石膏模中滤水成坯的性能。 3.电解质对泥浆的稀释电解质的种类(1)能产生碱性溶液并能离解成阳离子(或离子团)以及氢氧离子的电解质,属于这样的有弱酸性的碱盐Na2CO3、Na2SiO3、Na4P2O7等和碱金属的氢氧化物NaOH、LiOH等。(2)能产生保护胶的电解质,如丹宁、SiO2/Na2O比值>2的水玻璃、腐植酸钠、木质素、亚硫酸盐纸浆废液、碱性的麦杆浸出液等。(3)能产生不溶性盐类的物质,如草酸、柠檬酸、五倍子酸。这些弱有机酸,只是在与碱性电解质混合后才能对泥浆性能产生良好的影响。注浆泥料即要求含水率尽可能的少(30~35%),而又流动性好,则单靠调节水分是不能解决这个矛盾的,工业上是借加入电解质(解凝剂)来达到这个目的。 工业常用的电解质为Na2CO3、Na2SiO3两种。使用Na2CO3为解凝剂时,泥浆水分疏散快,成型迅速,但坯体的致密度与强度差。富含有机质的二次黏土单用Na2CO3一种,就能得到很好的效果。使用Na2SiO3可得到比较致密而强度较大的坯体,但在修坯时显得硬而脆,不易操作。在还原焰中烧成时,用Na2CO3的坯体易吸烟,用Na2SiO3的就不明显。有时为了调整坯体的软硬和尽量降低烧成缺陷,把Na2CO3和Na2SiO3两者混合使用,此时应注意要先把Na2CO3和原料一起入磨,到接近规定细度时再加入Na2SiO3,继续研磨一小时左右出磨。如果把两者同时入磨,则纯碱有使水玻璃水解产生多硅酸盐离子而发生聚合的倾向,这样就部分地抵消了它们的稀释作用,泥浆容易稠化。电解质的用量为干坯料的0.3%~0.6%左右。含黏土较多的泥浆要求电解质多些。 釉(galze)是覆盖在陶瓷坯体表面上的一层近似玻璃态的物质。釉近似玻璃,但不是玻璃。与玻璃近似的性质:各向同性,无固定熔点,随温度和组成变化的规律也近似玻璃。具有光泽、透明、不透水性等。与玻璃区别:由于高温下釉中一些组分挥发、釉料之间相互反应、釉的熔化受到坯体烧制条件限制,釉层微观组织结构和化学组成的均匀性都比玻璃差,常夹杂各种晶体及未能逸散的气泡。(一)釉的分类及特点四、釉料的制备 釉的作用:1)使坯体对液体和气体具有不透过性;2)覆盖坯体表面并给人以美的感觉,尤其是颜色釉与艺术釉(结晶釉、砂金釉、无光釉)等更增添了陶瓷制品的艺术价值;3)防止污染坯体,为洗刷创造方便条件;4)与坯体起作用,并与坯体形成整体,增加陶瓷强度和硬度。 1.釉的分类:按照烧成温度分类:1)低温釉:烧成温度<1150℃。2)中温釉:烧成温度介于1150~1250℃之间。3)高温釉:烧成温度>1250℃。按照烧成后的釉面特征分类:可分为透明釉、乳浊釉、结晶釉、无光釉、光泽釉、碎纹釉和颜色釉等。 按制备方法分类:1)生料釉:直接将全部原料加水,制备成釉浆。2)熔块釉:是将配方中的一部分原料预先熔融制成熔块,然后再与其余原料混合研磨制成釉浆。其目的在于消除水溶性原料及有毒性原料的影响。3)盐釉:此釉不需事先制备,而是在煅烧至临近烧成温度时,向燃烧室投入食盐、锌盐等,使之气化挥发并与坯体表面作用形成一层薄薄的釉层。这种釉在化工陶瓷中应用较广。 按主要熔剂或碱性组分的种类分类:1)长石釉:熔剂主要成分是长石或长石质矿物。釉式中K2O+Na2O摩尔数:0.5~0.6之间。2)石灰釉:主要熔剂为钙的化合物(如碳酸钙),碱性组成中可以含有、也可以不含有其它碱性氧化物,釉式中CaO的摩尔数大于0.5,适用于还原气氛烧成。3)镁质釉:为了克服石灰釉熔融范围较窄、烧成难以控制的缺点,在石灰釉中引入白云石和滑石,使釉式中MgO的摩尔数≥0.5。4)其它釉:若釉式中某两种碱性成分的含量明显高于其余碱性成分,其釉即以两种成分相称,如CaO和MgO含量处于较高比例(一般≥0.7),即为石灰镁釉。此外,还有锌釉、锶釉、铅釉、石灰锌釉、铅硼釉等。 1)釉的熔融温度范围:由始熔温度至流动温度称作釉的熔融温度范围。始熔温度:当圆柱体试样(φ2mm×3mm)受热至形状开始变化、棱角变圆的温度。它标志着釉的熔化进程开始进入成熟阶段。全熔温度:试样变成半圆球的温度。流动温度:试样流散开来,高度降至原有的1/3时的温度。“过烧”:超过流动温度,釉将呈现明显的流动现象而“过烧”。2.釉的特点 某釉料的熔融温度 釉的熔融温度: 要求釉的熔化温度要与坯体相适应,即釉要在坯体中气孔已经排除,已开始烧结出现液相时熔化。过早熔化,使坯体表面过早地被釉熔体所封闭,阻碍坯中残余气体排出,容易造成制品起泡或针孔等缺陷,影响表面光泽。同时,釉过早熔融又会渗入具有较大气孔率的坯体中,从而引起“干釉”现象。过晚熔化,则釉层玻化不好。还容易产生生釉或流釉缺陷 2)釉的粘度和表面张力 釉的粘度:釉在熔融状态下的粘度是判断釉的流动情况的尺寸。釉的粘度过小,容易造成流釉、堆釉和干釉等缺陷。釉的粘度过大,易引起桔釉、针眼和釉泡、釉面不光滑、光泽不好等缺陷。影响釉的粘度的主要因素是:釉的组成和烧成温度提高釉的粘度:SiO2;Al2O3;TiO2;ZrO2;MgO(高温时)降低釉的粘度:Li2O;Na2O;K2O;CaO;MgO(低温时),其它正二价金属与CaO基本相同,B2O3特殊,加入量<15%,粘度提高,>15%又起降低粘度作用。 釉的表面张力影响釉面平滑程度和釉对坯体的润湿,所以对外观质量影响很大。①由于表面张力过大会阻碍气体排除、熔融液不均化和发生缩釉现象,因此会造成釉面缺陷;②表面张力过小会造成流釉和小气孔破裂后形成针孔,难以弥合;影响因素:釉的组成,温度、气氛(还原气氛使表面能力增大)。降低表面张力顺序:Mg2+α坯,釉层中产生张应力,造成釉面龟裂或坯体向釉层弯曲,称为负釉α釉<α坯,釉层中产生压应力,造成釉面剥落或釉层向坯体弯曲,称为正釉釉的膨胀系数最好比坯体低1.0×10-6/℃。如果α釉比α坯小6%~15%,那么在釉中将产生压应力,使制品强度提高30%~60%。 釉的膨胀系数过大时,可以按下列方法之一进行调整:(1)增加SiO2的含量,同时降低碱性氧化物熔剂的含量。(2)加入B2O3或提高B2O3含量以部分取代SiO2,使釉的熔融温度降低。(3)加入低摩尔质量的碱性氧化物,按同摩尔数之比取代高摩尔质量氧化物熔剂,例如以CaO取代MgO。实际上,这样就相应地提高SiO2的含量。如果釉的膨胀系数过低,则可以采取与上述相反的方法予以调整。 1.生料釉:将全部已加工至粒度的釉用原料按配比精确称量后,直接加水至球磨机内研磨。(不宜使用可溶性原料)生料釉的制备与坯料制备一样。主要过程为:原料的拣选、粗碎、配料,再球磨粉碎、除铁、过筛及釉浆陈腐等。釉料通常分为生料釉和熔块釉两种(二)釉料的制备一定的细度适中的相对密度(浓度)适宜的流动性(粘度)釉料应具备的基本性质: 2.熔块釉:先将一些水溶性或有毒的,易挥发物质单独混合调配,至较高温度下熔化后冷却成玻璃状碎块(称之为熔块),再将熔块与适量黏土配合成釉。熔块釉的制备分两步进行:第一步制熔块,第二步将熔块与其余生料混合研磨制成釉浆。 (1)制熔块首先将各种硬质原料(如石英、长石、石灰石、滑石等)精选后,单独粉碎加工成细粉。黏土原料精选后也粉磨成粉,然后按照熔块配方称量配料,装入混料机混合。把混合好的熔块粉料置于坩埚炉或池炉中进行熔制。待完全熔融、均化后流入冷水中急冷,水淬成碎小熔块。 (2)制熔块釉将松脆的熔块击碎,与生料按照熔块釉的配方准确称量后装入球磨机湿磨。当达到细度要求后,出磨、除铁、过筛入浆池陈腐备用。熔块釉常易沉淀,对坯体附着不良,因此常在球磨时加入添加剂(如生物多糖等)以改善其性能 1.施釉方法施釉前,生坯或素烧坯均需进行表面的清洁处理,以除去积存的尘垢或油渍,保证釉层的良好附着。清洁处理的方法可以用压缩空气在通风柜内进行吹扫,也可以用海绵浸水后进行湿抹,或者以排笔、毛刷等蘸水洗刷。1)浸釉:浸釉是将坯件浸入釉浆中,停留适当时间后迅速提出。2)荡釉:荡釉法适用于中空器物如壶、瓶、罐等施内釉。3)浇釉:浇釉是利用浇洒的方法,把釉浆浇于坯件之上。4)喷釉:喷釉是利用压缩空气将釉浆雾化喷于坯体的表面。5)刷釉:刷釉是用毛笔蘸取釉浆涂刷于坯体之上。(四)施釉方法及缺陷控制 2.施釉缺陷及控制1)釉面光泽不良:釉浆的相对密度过小2)堆釉现象:相对密度过大3)龟裂或釉层卷起与坯体脱离:釉料粉碎过细时4)釉层与坯件的附着不牢固:釉料的粉碎细度不足时5)龟裂、釉层卷起:釉料中加入的可塑性物料过多6)施釉时开裂缺陷:坯料粘结力过强7)施釉时容易破损:坯料粘力过小8)剥脱:烧成前釉与坯的附着不充分 谢谢‼※※※※ 一、单项选择题1.传统陶瓷是C的通称。A、粗陶、精陶、瓷器B、日用陶瓷、工业陶瓷C、陶器和瓷器D、日用陶瓷、建筑卫生陶瓷2.传统陶瓷是以C为主要原料,与其它天然矿物原料经过粉碎、混练、成型、烧成等过程而制成的各类制品。A、石英B、长石C、黏土D、石灰石3.下列陶瓷原料中,B为熔剂性原料。A、石英B、长石C、黏土D、膨润土4.A在生产中主要起塑化和结合作用,它赋予坯料可塑性和注浆成型性能,它们是陶瓷成型能够进行的基础。A、可塑性原料B、石英C、瘠性原料D、长石 5.黏土按成因可分为A。A、原生黏土与次生黏土B、次生黏土与沉积黏土C、原生黏土与一次黏土D、二次黏土与沉积黏土6.膨润土、木节土、球土是C。A、硬质黏土B、低可塑性黏土C、高可塑性黏土D、高岭土7.我国南方各地区生产传统细瓷的瓷石原料,即由B及少量其它矿物组成。A、长石和石英B、石英和水云母C、绢云母和母岩残渣D、母岩残渣和碱石8.A主要是蒙脱石矿物,其细颗粒含量较多,表现出黏性强,成型水分高,收缩大,烧结温度低等特性。A、膨润土B、苏州高岭土C、紫木节土D、叶腊石 9.C由于其黏土矿物高岭石的结晶程度较差,颗粒细,含有机质较多,所以可塑性及泥浆性能良好。A、膨润土B、苏州高岭土C、紫木节土D、叶腊石10.Al2O3是长石质坯料中的主要组成,引入Al2O3的主要原料是D。A、高岭土B、长石C、瓷石和高岭土D、长石和高岭土11.叶腊石、焦宝石、碱石是B。A、硬质黏土B、低可塑性黏土C、高可塑性黏土D、高岭土12.黏土中的D往往是以碳酸盐或硫酸盐的型式存在,如含量过多,在煅烧时会有大量C02、S02等气体排出,操作不当时容易引起针孔和气泡。A、K20、Al203B、Ca0、Si02C、Fe203、Ti02D、Ca0、Mg0 13.黏土主要矿物类型有以下三种,即D。A、高岭土、膨润土、绢云母B、高岭土、膨润土、白云母C、多水高岭、蒙脱石、伊利石D、高岭石、蒙脱石、伊利石14.黏土烧后的色泽主要受C等显色氧化物的影响。A、K20和Al203B、Fe203和Si02C、Fe203和Ti02D、Al203和Ti0215.C的存在是黏土具有可塑性的必要条件。A、长石B、气体C、液体D、石英16.在陶瓷坯料中,膨润土使用量不宜过多,一般用量在A左右。A、5%B、7%C、3%D、6% 17.C使注浆泥料及釉料具有悬浮性和稳定性。A、石英B、长石C、黏土D、以上都不是18.在釉中,B是生成玻璃质的主要组份,增加釉料中其含量能提高釉的熔融温度与黏度,并减少釉的热膨胀系数。A、黏土B、石英C、高岭土D、长石19.球磨机的总装载量以容积计算约占球磨机空间的C。A、2/3B、3/4C、4/5D、5/620.制备熔块的配合规则要求,应将以下原料配入熔块C。A、粉状原料B、熔剂原料C、水溶性原料,有毒原料D、易挥发的原料21.陶瓷工业常用作稀释剂的电解质是A。A、Na2CO3、Na2SiO3B、Na4P2O7C、NaOHD、亚硫酸纸浆废液 二、判断题1.宜兴紫砂器属于瓷器。(×)2.黏土化学组成分析项目主要包括SiO2、Al203、Fe2O3、TiO2、CaO、MgO、K2O、Na2O以烧失量(I.L)九项。(√)3.坯料中塑性黏土过多或不足,坯体颗粒过粗或过细,在干燥过程中坯体都容易产生变型、开裂。(√)4.残留黏土因常混入呈色杂质而显色,耐火度较低,而可塑性较好。(×)5.黏土是由单一矿物组成的。(×)6.长石既是瘠性原料,也是熔剂性原料。(√)7.石英的主要化学组成是SiO2。(√)8.在釉中,石英是生成玻璃质的主要组分。(√)9.电解质用量愈多,则泥浆的流动性愈好(×) 10.泥浆脱水一般采用压滤脱水法。也有采用喷雾干燥法制备可塑坯料的新工艺。(√)11.在生料釉的配置过程中,可以直接使用可溶性原料。(×)12.可塑性好的坯料适用于可塑法成型,可塑性较差的坯料可用注浆法或压制法成型。(√)13.釉和玻璃一样无固定的熔点,仅在一定的温度范围内逐渐熔化。(√)14.降低黏土可塑性的措施有:加入减黏原料,如熟瓷粉、石英、瘠性黏土等;或将部分黏土预烧作为熟料使用。(√)15.一般现状复杂或较大,尺寸精度要求不高的产品可采用可塑法成型。(×)16.注浆料的含水率应尽可能的低,以缩短吸浆成坯时间。(√)17.注浆成型用坯料含水率为19%~26%。(×)18.釉料中CaO通常以石灰石、方解石、大理石、白垩等钙质碳酸盐或硅灰石引入。(√) 谢谢‼※※※※

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