陶瓷制作中的化學(xué)問題 2

1、陶瓷制作中的化學(xué)問題陶瓷是陶器和瓷器的總稱。陶瓷材料大多是氧化物、氮化物、硼化物和碳化物等。陶瓷材料的成份主要是氧化硅、氧化鋁、氧化鉀、氧化鈉、氧化鈣、氧化鎂、氧化鐵、氧化鈦等。常見的陶瓷原料有粘土、石英、鉀鈉長石等。陶瓷原料是地球原有的大量資源黏土經(jīng)過淬取而成。而粘土的性質(zhì)具韌性，常溫遇水可塑，微干可雕，全干可磨；燒至700度可成陶器能裝水；燒至1230度則瓷化，可完全不吸水且耐高溫耐腐蝕。工藝流程一、 淘泥 制瓷的第一道工序：淘泥，就是把瓷土淘成可用的瓷泥。將瓷土、瓷石搗碎后，和水之后，形成瓷泥?！敬赏粒捍赏粒℉4Al2Si2O9）是陶瓷的主要原料。瓷土是由云母和長石變質(zhì)，其中的鈉、鉀、鈣

2、、鐵等流失，加上水變化而成的，這種作用叫作“瓷土化”或“高嶺土化”。純粹瓷土的成分是：SiO2 46.51%，Al2O3 39.54%，H2O 13.95%, 熔度為1780。瓷土化：典型的低溫?zé)嵋何g變。在這種作用過程中，粘土類礦物大量交代圍巖中各種礦物，特別是鋁硅酸鹽礦物。在低溫下（400一下），因熱液活動(dòng)引起巖石礦物成分、化學(xué)成分及物理化學(xué)特性變化的過程?！慷?、 摞泥 淘好的瓷泥并不能立即使用，要將其分割開來，摞成柱狀，以便于儲(chǔ)存和拉坯用。三、 拉坯 將摞好的瓷泥放入大轉(zhuǎn)盤內(nèi)，通過旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤，用手和拉坯工具，將瓷泥拉成瓷坯。瓷器生產(chǎn)的一道工序。即將煉就之泥放于輪車上，借旋轉(zhuǎn)之力，用雙手將泥拉

3、成器坯。四、 印坯拉好的瓷坯只是一個(gè)雛形，還需要根據(jù)要做的形狀選取不同的印模將瓷坯印成各種不同的形狀。五、 修坯 剛印好的毛坯厚薄不均，需要通過修坯這一工序?qū)⒂『玫呐餍薰握R和勻稱，修坯又分為濕修和干修。瓷器生產(chǎn)的一道工序，拉坯陰干之后用車刀進(jìn)行修整。六、捺水 捺水是一道必不可少的工序，即用清水洗去坯上的塵土，為接下來的畫坯、上釉等工序做好準(zhǔn)備工作。七、畫坯 在坯上作畫是陶瓷藝術(shù)的一大特色，畫坯有好多種，有寫意的、有貼好畫紙勾畫的，無論怎樣畫坯都是陶瓷工序的點(diǎn)睛之筆。八、上釉 畫好的瓷坯，粗糙而又呆澀，上好釉后則全然不同，光滑而又明亮：不同的上釉手法，又有全然不同的效果，常用的上釉方法有浸釉、

4、淋釉、蕩釉、噴釉、刷釉等?！居杂址Q“釉子”，以石英,長石,硼砂,黏土等為原料,磨成粉末,加水調(diào)制而成的物質(zhì),用來涂在陶瓷半成品的表面,燒制后發(fā)出玻璃光澤,并能增加陶瓷的機(jī)械強(qiáng)度和絕緣性能?！刻沾膳饔韵噙m應(yīng)原理陶瓷坯釉相適應(yīng)是指陶瓷制品胎、釉緊密結(jié)合成不裂也不脫落的整體的能力。人們?cè)谶M(jìn)行坯、釉料配方設(shè)計(jì)時(shí)，就注意到影響坯釉相適應(yīng)的諸多因素。首先，應(yīng)使釉的膨脹系數(shù)略低于坯，使之成為壓縮釉層；其次，應(yīng)使釉具有較大的彈性和抗張強(qiáng)度；第三，釉層厚度及釉熔體對(duì)坯的潤濕程度等等。然而，無論是坯、釉的膨脹系數(shù)，還是彈性、抗張強(qiáng)度，都必須首先清楚地知道坯、釉的化學(xué)組成，再通過加和性公式計(jì)算出來。原料、釉、坯的化

5、學(xué)組成，就要由化學(xué)分析來確定。這對(duì)于大多數(shù)陶瓷生產(chǎn)企業(yè)，尤其是中、小型企業(yè)來說，幾乎不可能現(xiàn)場做到。同時(shí)，計(jì)算值也是概數(shù)，與實(shí)際值相差很大，導(dǎo)致有時(shí)即使按計(jì)算值進(jìn)行設(shè)計(jì)的配方，也會(huì)產(chǎn)生坯、釉不相適應(yīng)的狀況。九、燒窯 千年窯火，延綿不息，經(jīng)過數(shù)十道工具精雕細(xì)琢的瓷坯，在窯內(nèi)經(jīng)受千度高溫的燒煉，就像一只丑小鴨行將達(dá)化一只美天鵝。 現(xiàn)在的窯有氣窯、電窯、等。陶瓷中的泥土變硬了，就是發(fā)生了化學(xué)變化的原故。 在高溫下，陶瓷生坯固體顆粒的相互鍵聯(lián)，晶粒長大，空隙(氣孔)和晶界漸趨減少，通過物質(zhì)的傳遞，其總體積收縮，密度增加，最后成為具有某種顯微結(jié)構(gòu)的致密多晶燒結(jié)體，這種現(xiàn)象稱為燒結(jié)。 這個(gè)過程中包含有物理

6、變化和化學(xué)變化。坯體的化學(xué)變化： 氧化和還原等變化，還原作用多在250-900時(shí)發(fā)生，分解作用多在500-1300時(shí)發(fā)生。1）碳酸鹽的分解。2）碳素、硫化物及有機(jī)物的氧化。粘土中夾雜的硫化物在800左右被氧化完畢。3）坯體中存在的碳素及有機(jī)物在600以上才開始氧化分解，并持續(xù)到高溫，此階段產(chǎn)生的氣體必須完全排除掉，否則會(huì)引起坯體起泡。C+O 2 CO 2 4）強(qiáng)還原階段（1020-1150）。此階段坯體內(nèi)的三氧化二鐵及硫酸鹽在釉層封閉坯體之前得到充分還原與分解。5)氧化亞鐵易與二氧化硅生成易熔的玻璃狀物質(zhì)，促進(jìn)了坯體的燒結(jié)。普通陶瓷坯體在燒成過程中的物進(jìn)化學(xué)變化陶瓷坯體的燒成過程十分復(fù)雜，無論

7、采用何種工藝（一次或二次燒成等）、何種窯爐燒成，在焙燒過程的各個(gè)階段均將發(fā)生一系列物理化學(xué)變化。原料的化學(xué)組成、礦物組成、粒度大小、混合的均勻性以及燒成的條件，對(duì)于燒成過程的物理化學(xué)變化有至關(guān)重要的影響。深入研究和掌握這些變化的類型和規(guī)律，才能制定出合理的燒成工藝，選擇或設(shè)計(jì)窯爐，確定相應(yīng)的熱工制度，并為燒成缺陷的分析提供理論依據(jù)。有利于調(diào)整配方，改進(jìn)工藝、設(shè)備和操作，達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗的目的。表3-8-1列出了普通陶瓷坯體燒成過程各階段的物理化學(xué)變化。一 、低溫階段低溫階段（室溫300）也可稱干燥階段。進(jìn)入燒成窯爐的坯體一般已經(jīng)過干燥，但仍含有一定數(shù)量的殘余水分（約2%以下）。本階段的主要

8、作用是排坯體內(nèi)的殘余水分，其溫度一般在300（有的認(rèn)為是270）以下。隨著水分的排除，組成坯體的固體顆粒逐步靠攏，因而發(fā)生少量的收縮，但這一收縮并不通貨膨脹完全填補(bǔ)水分遺留的空間，故對(duì)粘土質(zhì)坯體表現(xiàn)為氣孔率增加、強(qiáng)度提高；對(duì)由非可塑性原料制成的坯體（加粘合劑者除外）則表現(xiàn)為疏松多孔、強(qiáng)度降低。階段名稱溫度范圍主要變化物理變化化學(xué)變化低度階段室溫3001. 排除機(jī)械水2. 質(zhì)量減少,氣孔率增大-氧化分解階段3009501.質(zhì)量急速減小;2.氣孔率進(jìn)一步增大3.硬度與機(jī)械強(qiáng)度增加4.體積稍有變化1.氧化反應(yīng)2.碳素及有機(jī)物氧化3.硫化鐵氧化4.分解反應(yīng)結(jié)晶水分解排除;碳酸鹽及硫酸鹽分解;5. 氫氧化鐵分解6.晶型轉(zhuǎn)變:石英及Al2O3晶型轉(zhuǎn)變高溫階段950最高燒成溫度1.強(qiáng)度增加2.氣孔率降低到最小值3.體積收縮,密度增大4.色澤變白,光澤增強(qiáng)1.繼續(xù)氧化,分解2.形成液相及固相熔融3.形成新結(jié)晶相4.形成低鐵硅酸鹽保溫階段燒成溫度下維持一段時(shí)間坯體結(jié)構(gòu)更為均勻致密1.液相量增多2.晶體增多長大3.晶體擴(kuò)散,固,液相分布更為均勻冷卻階段燒成溫度室溫1.液相中結(jié)晶2.液相過冷3.硬度與機(jī)械強(qiáng)度增大-本階段坯體