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1、16陶瓷製品基本知識一.陶瓷(CERAMIC)概念:1.陶瓷是以粘土為原料經高溫燒制而成之器物.它是陶器和瓷器之統稱.按我司目前打樣及出貨來看,陶器製品有白雲陶、紅土陶、半瓷(也叫石瓷,是介於陶器與瓷器之間的一種陶瓷),一般質地疏鬆粗糙且存在很多氣孔,所以有一定的吸水性;而瓷器則是比陶器細致而堅硬,有一定的透光性.2.陶瓷表面一般皆有釉面,釉是以石英、長石、硼砂、粘土等為主原料,並根據需要配以著色氧化物及氯化物,經過鍛燒,研磨製成.塗在陶瓷之表面.具有玻璃光澤,可增加陶瓷的機械性能.表現豐富多彩
2、的外觀要求.二.陶瓷的成分和組成1.陶瓷的成份(1)主要形成物成份:3Al2O3.2SiO2、Al2O3和SiO2(2)助熔劑性質成份(3)雜質:TiO2Fe2O3FeO(4)性能改進劑:A.MgO、ZnO、BaO、Cr2O3-提高物理強度和耐鹼強度;B.Al2O3、ZrO2-提高機械強度和熱穩定性C.3MgO.4SiO2.H2O-降低熱膨脹系數D.SiC-提高導熱性2.陶瓷的組成(1)粘土:基本上是由矽酸鋁的水合物(Al2O3.2SiO2.2H2O)鹼土金屬(Ca﹑Ba)氧化物或化合物,鹼金屬
3、(Na﹑K)的化合物組成,有時還有些鐵的氧化物.其主要成份為Al2O3和SiO2,但其熔點很高,分別為2050℃和1728℃,但因粘土中含有其他成份,使得其在約900溫度範圍內即發生某些融合盡管同為粘土製作之器物,因粘土其純度的不同使得陶器和瓷器於物理和機械性能方面存在許多的差異.瓷器是最純的粘土製品,一般由Al2O3和SiO2,組成.其成份範圍在SiO2和高紅柱石(3Al2O3.2SiO2)之間,即含有大約20%~50%Al2O3.為了調整熔點,還加入一些如鹼金屬氧化物那樣的其他物質;陶器和半
4、瓷的純度(Al2O3和SiO2含量)較低,而其他雜質的含量相對較高,故其燒成溫度較低且孔洞多密度小(2)長石:分子式為R2O.Al2O3.6SiO2,包括有鉀長石K2O.Al2O3.6SiO2,鈉長石Na2O.Al2O3.6SiO2,和鈣長石Ca2O.Al2O3.6SiO2(3)石英:分子式為SiO2,主要來自石英砂,高質量的石英砂中石英的含量的99.8以上.三.陶瓷的形成過程1.濕塑成型:粘土中的鱗片狀顆粒未經過處理前其排列是混亂的,塑性差,必須根據粘土的類型及其顆粒的表面狀態加適量的水(這些
5、水將分佈於顆粒之間的間隙處和粒子表面的空洞處)再經過機械的或人工的力的作用,使這些鱗片狀顆粒可以比較自由地彼此運動,並力求彼此平行地排列起來,以達到其塑性極限並具有可塑性;另外,還必須加入某些添加劑,以改善或改變粘土的某些性能;最後通過各種方式塑造成型.2.乾燥階段:1616陶瓷製品基本知識成型後,通過自然方式或烘乾設備進行乾燥,粘土中的水份開始蒸發,強度開始增大,但要注意控制好乾燥速度,使表面排出水份的速率大致與水通過間隙擴散到表面的速率,否則會因乾燥收縮引起製品的開裂.3.燒成階段:(1)低
6、溫階段(室溫~300--進一步排出坯體中的殘餘水份;(2)分解和氧化階段(300~950)--化合水的排出;有機物碳素和無機物等的氧化;碳酸鹽硫化物等的分解,通過分解和氧化反應,除去粘土中的各種有機和無機雜物.(3)高溫階段(900~燒成溫度)—分解和氧化反應繼續進行,粘土開始融合或玻璃化,直到其進行得相當完整,但因為粘土完全融合會使製品變軟甚至踏陷,所以粘土製品僅僅是部份融合,玻璃基體中還有未反應的Al2O3和SiO2.這些未反應物必須可以並且足以支撐起產品形體不會改變,對於表面的釉而言,其熔
7、點一定比陶瓷低且在同樣高溫狀態下處於完全熔融的液體狀態(4)冷卻階段(燒成溫度~室溫)—隨著溫度的降低,產品開始變硬,白雲陶赤陶(即陶器)中未反應融合的成份最多,半瓷次之,瓷器最少,故從玻璃化程度來說,瓷器最高(接近完全玻璃化),半瓷次之,陶器最少;無論陶器還是瓷器,其表面的釉是完全玻璃化的.一.陶瓷的一般性能1.機械性能:(1)剛度—剛度由彈性模量衡量,彈性模量反應結合鍵的強度,陶瓷的具有很強大的化學鍵,所以有很高的彈性模量,但氣孔率和溫度對彈性模量影響極大,隨著氣孔的增多和溫度的昇高,其彈性
8、模量逐漸降低.(2)硬度—鍵的強度也決定了陶瓷的硬度,所以其硬度非常高,一般為1000~5000Hv,淬火鋼為500~800Hv,高聚物為20Hv以下.(3)強度—依理論計算,其強度就是很高的,約為E/10~E/5,但因受密度/雜質及各種缺陷的影響,其實際值只為E/1000~E/100.(4)塑性/韌性或脆性—在常溫下無塑性,在0.5Tm時塑性開始;其受載時不會發生型變即會發生在較低的應力下斷裂2.物理和化學性能(1)熱膨脹—指溫度昇高時物質的原子振動振幅增大,原子間距增大所導致的體積長大現象,
