材料工艺___陶瓷生产工艺基础1-坯体的组成

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1、陶瓷工学基础洛阳理工学院钱跃进2011.02陶瓷工学部分授课的主要内容第一章坯体所用原料及坯体组成的确定第二章坯料的成型性能第三章坯体的结构与形成第四章坯料性质的控制第五章釉料的组成第六章釉层的形成第七章釉层的性质第一章坯体组成的确定一、陶瓷的概述1、陶瓷的发展历史：过火的土，粗陶（建筑使用的砖瓦（秦砖汉瓦）、瓮（现在农村盛面或小麦等农产品的容器，也用来在战争中使用）），精陶（水缸、三彩陶器），粗瓷，细瓷（包括日用瓷、艺术瓷等），高技术陶瓷（采用精细化工原料和新的加工技术制备的陶瓷）。2、陶瓷的分类（按照体积密度分）

2、：主要有陶器、炻器、瓷器三类。3、陶瓷的定义：凡采用天然或人工原料，采用传统陶瓷加工工艺生产的无机非金属材料；按照大的分类，无机非金属材料都是陶瓷。传统陶瓷的主要原料是粘土、长石、石英。普通陶瓷是典型的硅酸盐材料。近期相继出现的新型陶瓷材料与产品，组成已经脱离了硅酸盐的范畴，采用化工原料配制，采用一些新技术、新工艺对坯料进行加工，如：石英、Al2O3、SiC、Si3N4、TiO2、TiC、TiN、AlN、BN、BC等。第一章坯体组成的确定4、现代陶瓷坯体的种类（按照体积密度来分）：精陶（按照用途分）：日用精陶、建筑精

3、陶、艺术精陶。瓷器（按照用途分）：日用瓷、艺术瓷、建筑瓷坯体是陶瓷产品的主体。在传统的陶瓷产品外，按照用途还有高技术陶瓷：主要是单一氧化物组成的陶瓷，石英瓷、Al2O3、SiC、Si3N4、TiO2、TiC、TiN、AlN、BN、BC等，很多都是在生产实践中发现和总结出来的。二、陶瓷的原料传统陶瓷所使用的原料主要有：粘土、长石、石英三大类，按照其性质和在坯体中的作用加入量不同。粘土是主要的结合剂，把长石和石英等瘠性物料结合起来；长石是主要的熔剂成分，可降低陶瓷的烧结温度；石英具有高熔点、在烧结时起到骨架的作用，烧结过

4、程中产生膨胀减少干燥和烧结收缩，可增强坯体和釉的耐磨性、强度和化学稳定性。粘土主要引入Al2O3和SiO2等主要成分；长石主要引入熔剂等促进烧结的成分，石英主要是补充坯体中SiO2不足。第一章坯体组成的确定（一）、粘土1、粘土的主要作用提供陶瓷制品的化学组成中必须的SiO2、Al2O3等元素，提供陶瓷生产中必须的塑性、粘结和悬浮等工艺性能，使坯体获得较大的密度、具有良好的耐火性能，良好的使用性能（具有良好的机械性能和热稳定性）。2、粘土的分类和成因（1）、分类：原生粘土和次生粘土粘土有很多种分类方法。按粘土的成因可分

5、为原生粘土（也叫一次粘土）、次生粘土（也叫二次粘土）；按可塑性分为高可塑性和低可塑性粘土；按耐火度分为耐火粘土、难熔粘土和易熔粘土；按粘土矿物组成分为高岭石、伊利石、蒙脱石。第一章坯体组成的确定原生粘土又叫一次粘土或残留粘土，是岩石风化后在原地形成的。在粘土矿物中，高岭土、煤矸石、焦宝石等都是一次粘土；原生粘土含有较多的石英，低熔物组织含量少，可塑性差，煅烧后呈白色，具有较高的耐火性能，属于耐火粘土，是粘土质耐火材料的主要原料。多应用于粘土耐火砖、造纸、油墨、涂料、橡胶、塑料等制品中。次生粘土又叫二次粘土或沉积粘土，

6、也叫结合粘土，是风化后的粘土借助雨水或风力产生迁移，在低洼处沉积形成的。我们所处地方的粘土都是次生粘土，苏州土、广东黑泥、潮州泥等也是二次粘土。（2）、成因：岩石的风化。粘土是各种富含硅酸盐矿物的岩石（如长石等）经过风化、水解或热液蚀变等作用后形成的。第一章坯体组成的确定深成的岩浆岩在原地风化后，残留原地形成优质高岭土；火山岩风化为膨润土；风化型矿床在地下水的作用下形成潜蚀、淋积形成矿床。这都是一次粘土。沉积粘土都是二次粘土。3、粘土的矿物组成、矿物结构、化学组成等粘土的矿物（1）、高岭石类矿物：原产江西省高岭村，外

7、观呈坚硬的块状，其理论化学组成为Al2O3·2SiO2·2H2O，是由Al-(O,OH)八面体与Si-O四面体按1:1形成的层状硅酸盐结构（见下图），层间OH-和O2-以氢键结合，结合力较弱、层状解理，层内离子极少发生置换，只有在边缘破裂处才会出现离子吸附。高岭石矿物还有一种矿物多水高岭，产于叙永又叫叙永石，存在较多的层间水，易吸附各种离子和有机物，可塑性好。第一章坯体组成的确定（2）、蒙脱石类矿物：又称为微晶高岭或胶岭石，也叫膨润土，其理论化学组成为Al2O3·4SiO2·nH2O，是由Al-(O,OH)八面体与S

8、i-O四面体按2:1形成的层状硅酸盐结构，层间结合力很弱，水和一些极性分子易进入层间，层间水的数量可变且随着外界湿度和温度变化，产生吸湿膨胀，可塑性极好，所以蒙脱石成分复杂、矿物种类多、杂质含量大，结晶程度差。蒙脱石可塑性好，但烧结收缩和干燥烧结大，在陶瓷坯体中加入量受到限制。蒙脱石常用于陶瓷工业、医药、油墨等。蒙脱石结构见下图。叶腊石和蒙脱石