陶瓷工藝學課件

陶瓷工藝學主講：李志堅教授本課程的教學目的要求：

通過陶瓷的概念、性質、陶瓷生產主要過程及其原理的系統(tǒng)闡述，初步掌握原料的組成、性質和生產工藝與制品組成及結構的關系，以及制品的組成、結構對制品性能的影響。從而為今后從事與陶瓷材料生產、科研打下基礎。主要教學參考書及資料：

無機非金屬材料工學、無機非金屬材料概論、陶瓷工藝學、特種陶瓷工藝學成績考核方式：

筆試考核對學生學習本課程的要求：

1.課堂認真聽課，記好筆記；

2.課后復習；

3.按時完成作業(yè)。緒論1.陶瓷的概念和種類1.1陶瓷的概念1.2陶瓷的分類2.陶瓷技術的發(fā)展及其對世界的貢獻2.1中國陶瓷技術的發(fā)展2.2中國陶瓷對世界的影響3.陶瓷研究的發(fā)展歷程及在現代化建設中的作用3.1陶瓷研究的發(fā)展歷程3.2陶瓷在現代化建設中的作用1.陶瓷（ceramics）的概念和種類

1.1陶瓷的概念

陶瓷是用粉狀的天然原料或人工合成化合物，經過成形和高溫燒結制成，以無機非金屬化合物為主體構成的多晶固體材料。

傳統(tǒng)陶瓷：所有以粘土為主要原料與其它天然礦物原料經過粉碎混煉-成形-煅燒等過程而制成的各種制品。包括陶器、炻器和瓷器。又稱硅酸鹽陶瓷。

特種陶瓷：采用高度精選的原料，具有能精確控制的化學組成，按照便于進行結構設計及控制制造的方法進行制造、加工的，具有優(yōu)異特性的陶瓷。又稱現代陶瓷、高級陶瓷、精細陶瓷等。1.2陶瓷的分類1.2陶瓷的分類2.陶瓷技術的發(fā)展及其對世界的貢獻

陶瓷是人類綜合利用巖石，粘土礦物及各種天然資源和火創(chuàng)造性的合成人工材料所取得的最古老的技術成果。它的發(fā)展與人類歷史有極為密切的關系。特別是瓷器的發(fā)明及其技術進步對人類生活和文明都產生了巨大的影響，幾乎成為社會發(fā)展中文化藝術和技術進步的主要時代標志。2.1中國陶瓷技術的發(fā)展8000年前，陶器出現，標志人類文化跨入新石器時代；5500～3500年前，新石器時代晚期，出現彩陶、黑陶及白陶等；第一次飛躍：3000年前，商代出現了釉，為從陶過渡到瓷創(chuàng)造了必要條件，是陶器到瓷器的過渡階段；第二次飛躍：2000年前，出現了比較美觀的釉面，陶瓷制造進入發(fā)達時代。第三次飛躍：1000年前，宋代出現半透明胎。第四次飛躍：特種陶瓷2.2中國陶瓷對世界的影響唐代：遠銷日本、印度、波斯、埃及。宋代：遠銷50余國，遠至歐洲。明代：鄭和七次下西洋，將中國瓷器輸送至世界各國，與世界各國在文化、經濟、貿易、政治上建立了聯系。中國瓷器在國外有：“白如玉，明如鏡，薄如紙，聲如磬”的美譽，被外國人視為奇珍異寶。七世紀以后，各國競相仿造，并逐漸創(chuàng)立自己的風格。中國瓷器為人類文化的進步所做出的重大貢獻，是值得我們引以自豪的。3.陶瓷研究的發(fā)展歷程及在現代化建設中的作用3.1陶瓷研究的發(fā)展歷程高鋁質、粘土和瓷土的應用釉的發(fā)明原料純化陶瓷工藝的發(fā)展陶瓷理論的發(fā)展高溫技術顯微結構分析的進步性能研究的深入無損評估的成就相鄰科學的推動陶器陶器傳統(tǒng)陶瓷先進陶瓷微米級納米陶瓷3.2陶瓷在現代化建設中的作用除用于日常生活中外，陶瓷作為結構和功能材料廣泛用于科學技術和工農生產領域的重要性，對此人們仍沒有充分的認識。近年來由于陶瓷科學技術的發(fā)展，具有優(yōu)良性能的陶瓷陸續(xù)出現，對陶瓷的評價也就發(fā)生了變化。陶瓷已從以往處于輔助材料的位置，開始發(fā)展為主要材料的位置，出現很多具有更多實用價值功能的陶瓷材料。例如：1.比金屬優(yōu)越的力學性能2.比玻璃高明的光學性質3.卓越的熱學性能4.奇妙的聲學性質5.驚人的化學穩(wěn)定性陶瓷生產一般工藝過程原料配料坯料制備坯體成型施釉干燥燒成整形檢測包裝出廠第一章原料最基本原料：石英、長石、粘土及化工原料。1.1石英類原料1.2長石類原料1.3粘土類原料1.4其它原料陶瓷工業(yè)中使用的原料品種繁多，按其來源可分為天然礦物原料和化工原料兩類。原料在一定程度上決定著工藝流程和工藝條件的選擇以及產品的性能和質量。日用陶瓷工業(yè)生產中用的最基本原料是屬于天然礦物原料的石英、長石和粘土三大類。1.1石英類原料主要礦石來源：硅石和石英巖常用的石英類原料有石英砂、脈石英、砂巖、石英巖。石英是由[SiO4]4-互相以頂點連接而成的三維空間架狀結構的硅酸鹽。對石英原料的技術要求：SiO2＞97％，Fe2O3+TiO2＜0.5％1.1.1石英晶型轉變溫度和體積變化537℃α－鱗石英α－石英α－方石英β－石英熔體β－鱗石英γ－鱗石英β－方石英870℃16.0％0.1％1713℃4.7％1470℃0.2％163℃0.82％117℃2.8％180～270℃0.2％1.1.2石英在陶瓷生產中的應用1.是瘠性料，可降低可塑性，減少收縮變形，加快干燥；2.在高溫時可部分熔于長石玻璃中，增加液相粘度，減小高溫時的坯體變形；3.未熔石英與莫來石一起，可構成坯體骨架，增加強度。4.釉料中增加石英含量可提高釉的熔融溫度和粘度提高釉的耐磨性和抗化學腐蝕性。1.2長石類原料長石是不含水的堿金屬和堿土金屬鋁硅酸鹽。1.2.1礦石種類長石種類很多，歸納起來都是下述四種長石組合而成。長石之間因結構關系彼此可以混合成固溶體。結構式化學式礦物含量鈉長石Na[AlSi3O8]Na2O·Al2O3·6SiO2居多鉀長石K[AlSi3O8]K2O·Al2O3·6SiO2鈣長石Ca[Al2Si2O8]CaO·Al2O3·2SiO2鋇長石Ba[Al2Si2O8]BaO·Al2O3·2SiO2較少1.2.2長石的熔融特性長石屬架狀結構硅酸鹽，其中存在堿金屬和堿土金屬氧化物，可使硅酸鹽多相混溶系統(tǒng)出現液相的溫度大大降低。特性作用鉀長石熔化溫度較高，熔融溫度范圍很寬，高溫下熔體粘度高，隨溫度升高降低慢保證高溫下制品不易變形，燒成時易控制鈉長石與鉀長石正好相反高溫下易引起變形，不易控制燒成，但晶體在其中容易生長發(fā)育，透光性增強鈣長石熔點較高（1550℃），熔融溫度范圍窄，高溫下熔體不透明，粘度小由于其高溫下的缺點，在陶瓷生產中多不采用鋇長石熔點高（1710℃），熔融溫度范圍較窄普通瓷制品不選用1.2.3長石類原料在陶瓷生產中的作用

1）長石是溶劑型原料，可降低燒成溫度，減少燃料消耗。高溫下熔化后能填充坯體的孔隙，融解粘土及石英類原料，有利于促進莫來石晶體的形成和長大，促進成瓷反應，增大密度，提高產品的機械強度；冷卻后的長石熔體以透明玻璃態(tài)存在于瓷體中，提高光澤與透明度。

2）長石原料在燒制前是瘠性原料，使坯體的干燥收縮變小，有利于提高干燥速度。1.3粘土類原料粘土是自然界中硅酸鹽巖石（如長石、云母）經過長期風化作用而形成的一種土狀礦物混合體，為細顆粒的含水鋁硅酸鹽，具有層狀結構。粘土的分類：1.按成因分類：原生粘土、次生粘土2.按可塑性分類：軟質粘土、硬質粘土3.按耐火度分類：耐火粘土、難熔粘土、易熔粘土1.3.1粘土的組成

化學組成主要化學成分SiO2、Al2O3和結晶水次要化學成分K2O、Na2O、CaO、MgO

、Fe2O3等礦物組成主礦物高嶺石類Al2O3·2SiO2·2H2O蒙脫石類Al2O3·4SiO2·nH2O(n＞2)伊利石類（水云母）云母（K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O）水解成高嶺石的中間產物雜質礦物石英、長石、云母、鐵質礦物、鈦質礦物、碳酸鹽等顆粒組成是指粘土中含不同大小顆粒的百分比含量粘土顆粒組成會影響其工作性質，＜1μm顆粒越多，則可塑性越好，干燥收縮增大，干燥后強度提高，燒結溫度降低。1.3.2粘土的工藝性質粘土的工藝性質主要取決于其礦物組成，化學成分和粒度尺寸。1.可塑性：粘土與適量的水混和以后形成的泥團，可在外力的作用下產生變形但不開裂，并在外力除去后，仍能保持原有形狀的性質，通常用塑性指數或塑性指標來表示。2.離子交換性：粘土粒子因表面層斷鍵和晶格內部離子的不等價置換而帶電，它能吸附溶液中的異性離子，這種被吸附的離子又可被其它離子所置換。這種性質被稱為離子交換性，用離子交換容量來表示。如高嶺土陽離子交換容量為0.3～0.9mmol/g。強塑性粘土中塑性粘土弱塑性粘土非塑性粘土指數指標指數指標指數指標指數>15>3.67～152.5～3.61～7<2.5<13.觸變性：粘土泥漿或可塑泥團在靜置后變稠和凝固，當受到攪拌和震動時，粘度降低而流動性增加，再放置一段時間后又能恢復原來的狀態(tài)，這種性質稱為觸變性，用泥漿的厚化度和泥團的厚化度表示。泥漿的厚化度是泥漿放置30min和30s后其相對粘度之比。4.結合性：指粘土結合瘠性原料形成可塑泥料并具有一定干坯強度的能力。以能形成可塑泥團時所加入的標準石英砂（顆粒組成為0.25～0.15mm占70％,0.15～0.09mm占30％）的數量來表示。加砂量在50％時為結合力強的粘土，加砂量達25％～50％時為結合力中等的粘土，加砂量在20％以下時為結合力弱的粘土。

1.3.2粘土的工藝性質1.3.2粘土的工藝性質5.膨化性：粘土加水后體積膨脹的性質稱為膨化性。用膨脹容來表示。6.收縮性：粘土經110℃干燥后，由于自由水及吸附水排出所引起的顆粒間距離減小而產生的體積收縮，稱為干燥收縮。干燥后的粘土經高溫煅燒，由于脫水、分解、熔化等一系列的物理化學變化而導致的體積進一步收縮，稱之為燒成收縮。兩種收縮之和即為粘土泥料的總收縮。7.燒結特性：開始燒結溫度T1

燒結溫度T2

軟化溫度T3

燒結范圍T2～T3

1.3.3粘土原料在陶瓷生產中的作用1.粘土的可塑性是陶瓷坯泥賴以成形的基礎。2.粘土使注漿泥料與釉料具有懸浮性與穩(wěn)定性。3.粘土一般呈細分散顆粒，同時具有結合性。4.粘土是陶瓷坯體燒結時的主體。5.粘土是形成陶器主體結構和瓷器中莫來石晶體的主要來源。1.4其它原料

瓷石、滑石(3MgO·4SiO2·H2O)、硅灰石(CaO·SiO2)、石灰（CaCO3）、葉蠟石（Al2O3·4SiO2·H2O）等。第二章陶瓷的顯微結構及性能2.1顯微結構概念2.2瓷胎的顯微結構2.3瓷器的性質2.1顯微結構概念顯微結構是指在不同類型顯微鏡下觀察到的材料組織結構。是構成材料的組成和制備工藝過程諸因素的綜合反應。顯微結構分析的任務：1.根據材料研究和生產過程中原料、半制品、成品的顯微結構，對它們的品質進行評價。2.通過對材料或制品中缺陷的檢測，從顯微結構上找出缺陷產生的原因，提出改善和防止的措施，對生產進行控制。3.從顯微結構和物理化學的基本觀點出發(fā)，研究設計新材料或中間產品，以求獲得較為理想的顯微結構并具有預期優(yōu)良性能的材料和制品。4.研究工藝條件對顯微結構形成的影響規(guī)律，促使工藝條件更加合理化，改善材料的使用性能。2.2瓷胎的顯微結構

晶相：晶相構成陶瓷體的骨架，使制品具有一定強度和防止制品在高溫下塌陷變形，其中主晶相的性質和晶界的性質與材料的性質關系極大。玻璃相：玻璃相的作用是填充晶粒間隙，粘結晶粒，使陶瓷材料致密化，賦予制品透光性，降低燒成溫度，促進燒結。氣相：氣相的存在對于陶瓷體通常是有害的因素，使坯體的強度降低，使瓷胎透光度降低。

長石瓷瓷胎的顯微結構：莫來石、殘余石英晶體、玻璃相、氣孔。粘土40-60％長石20-30％石英20-30％玻璃40-60％莫來石20-30％殘余石英20-30％少量氣孔1250-1400℃原料配比相組成瓷胎：陶瓷坯體經過高溫燒成瓷化后，稱為瓷胎。長石瓷顯微結構形成過程<1000℃高嶺石偏高嶺石偏高嶺石（一次）莫來石無定形石英ΔV＝+0.82％1000℃～1200℃1200℃～1400℃長石開始熔融，坯體內液相增多，粘度降低。形成二次莫來石，部分石英顆粒被長石溶解，增加了玻璃相粘度，無定形石英轉變?yōu)榉绞?。影響顯微結構的因素原料及其配比、粒度大小及形狀和燒成溫度、氣氛、壓力等。決定瓷器性質的基本因素：1.瓷胎的化學組成以及瓷胎組成中各個巖相的特點及其分布情況；2.制瓷原料的加工，如選料、陳腐、研磨細度等；3.坯料的制備和成形方法；4.燒成制度。2.3瓷器的性質2.3瓷器的性質衡量日用細瓷的質量分為外觀質量和內在質量外觀質量白度一般要求在60－70％，高白瓷＞80％透光度一般細瓷透光度為Ir

為2-20％釉面光澤度高級細瓷光澤度≥114度尺寸規(guī)格及裝飾等內在質量熱穩(wěn)定性：經受從200℃到20℃水中急冷一次未裂。致密度機械強度硬度坯釉結合性產品表面鉛溶出量等2.3.1瓷器的白度照射在瓷器表面光線的反射光強度決定其白度。1.測定方法：用光電白度計利用照射在瓷器表面光線的反射光，使硒光電池產生電流，來測定反射光強度并同規(guī)定化學純硫酸鋇樣片白度（100％）比較，得到的讀數稱為該瓷器的白度。2.影響瓷器白度的主要因素原料純度：原料雜質中著色氧化物，如氧化鐵（Fe2O3）、氧化鈦（TiO2）和氧化錳（MnO）等。工藝因素：燒成氣氛和釉層封閉前燒盡碳素。3.提高白度的措施

1）含氧化鈦坯料中加0.02～0.04%CoO以其青藍色與鈦鐵尖晶石的棕色互為補色；

2）引入一定量滑石，Fe2+和Mg2+半徑相近，形成固熔體，使鐵以亞鐵鹽形式存在；

3）加入Ca3(PO4)2，因為在硅酸鹽玻璃中少量Fe2+呈淺綠色，Fe3+以[FeO4]存在強烈著色，在磷酸鹽玻璃中Fe2+高達2％-3％也無色，Fe3+以[FeO6]存在幾乎未著色。62.3.2瓷器的透光度照射在瓷器表面光線的鏡面投射光強度決定其透明的特性1.測定方法：光電透明度計用國際標準光源以平行光束垂直投射于被測瓷片的平面上，其透過光線使接收器——硒光電池產生光電效應，得到的讀數稱為該瓷片的透光度。

細瓷透光度Ir（1mm厚坯透光百分數）2％～20％。2.影響瓷器透光度的主要因素減弱透射光線的主要原因是瓷胎內部的散射損失和光的吸收。

1）原料成分及制品組成：化學成分中著色成分越多透光度越?。恢破返南嘟M成中折射率的差別越小，散射損失越小，透光度越高；晶相粒子和氣孔大小越接近可見光波長（0.3－0.7μm），散射損失越大，透光度越低。

2）制品厚度

3）工藝因素:例如配料中的長石的數量、燒成的溫度等。3.提高透光度的措施

1）增加玻璃相

2）減少氣孔

3）加入MgO2.3.3瓷器的光澤度光澤度是瓷器釉層表面的一種特征照射在瓷器表面光線的鏡面反射光強度決定光澤度1.測定方法：光電光澤計用照射在釉表面子鏡面反射方向的反光量，并規(guī)定折射率為1.567的黑色玻璃的反光量為100％，將被測瓷片的反光能力與此黑色玻璃反光能力相比較得到的數據，作為瓷器的光澤度。2.影響因素：釉的組成（釉表面平滑程度、折射率）和工藝因素均影響光度。鏡面反射率

R=3.提高光澤度措施釉應具有：

1）較高折射率，加入高折射率的氧化物；

2）較高始熔點，可減少釉向坯體滲透、減少釉面針孔；

3）較低高溫粘度，粘度降低流動性提高，可避免釉的波紋和桔釉，有利于氣體排出，減少釉層內微小氣孔量；

4）適當高的表面張力，把釉層拉平，保持較好的平整度。(n-1)2(n+1)2n:釉層折射率，n越高，R越大2.3.4鉛溶出量1、概念含鉛的釉料、彩料在酸液作用下可溶性鉛會溶出來。由于鉛元素及其氧化物對人體健康有害，中國高級日用瓷產品質量標準中規(guī)定“與食物接觸的表面，畫面鉛溶出量不得超過百萬分之七”。2.測定方法（1）樣品的浸泡：按要求取樣和處理后，在4％的醋酸溶液中，在22±2℃溫度浸泡24小時±10分鐘；（2）測定浸泡液體積，準確至2％；（3）測定浸泡液中鉛的溶出量。3.降低鉛溶出量的措施關鍵在于提高釉料、彩料的化學穩(wěn)定性（1）合理的釉料、彩料配比。無論釉中鉛含量多少，當釉中按每摩爾SiO2所含網絡外體氧化物總量＜0.75摩爾時，各種鉛硅酸鹽與鉛堿硅酸鹽的鉛溶出量均較低；（2）工藝控制。彩烤時加強通風，單層裝窯，適當提高彩烤溫度，均為降低鉛溶出量的有效措施；（3）無鉛釉雖能消除鉛溶出，但使釉彩光澤性差，用鉍代替鉛，但鉍太貴，來源困難，也難實施。第三章坯料及其計算3.1長石質瓷的物理化學基礎3.2長石質瓷的化學組成及作用3.3長石質瓷的示性礦物組成與實際配方3.4配料計算3.4.1確定坯料配方的原則3.4.2坯料組成的表示方法3.4.3配料計算舉例3.1長石質瓷的物理化學基礎硅酸鹽工藝巖石制品的制造是在實驗的基礎上，以相應相圖為基本依據來尋找其合理組成、燒成溫度范圍、調整工藝性能和使用性能、改進配方和分析指導生產工藝過程。長石瓷的坯料組成區(qū)域物相為玻璃態(tài)物質、莫來石晶體、殘余二氧化硅，是多相混溶物，冷凝后成為潔白產物即為瓷。3.2長石瓷的化學組成及作用SiO265~75%影響強度和基本性能，不能大于80％否則熱震性變壞、炸裂；Al2O319～25％提高化學穩(wěn)定性與熱穩(wěn)定性，提高力學性能、白度。但過多燒成溫度會提高，過少易熔變形；R2O+RO4～6％（K2O＞2.5％）助熔劑，提高瓷的透明度，過多會低溫變形，熱震性變差；CaO、MgO

微量引入可相對提高瓷的熱穩(wěn)定性和力學強度，提高白度和透明度，改進瓷的色調，減弱鐵鈦的不良色著影響；Fe2O3

、TiO2（Fe2O3＜1%，TiO2＜0.2％）

:影響外觀品質。3.3長石瓷的示性礦物組成與實際配方示性礦物組成：在能夠成瓷的前提下，理論上的長石、石英、高嶺土三種礦物的配合比例。硬質瓷：高嶺土含量較多，長石及其它熔劑含量較少，其成瓷溫度較高（1350℃～1450℃）莫來石含量高，瓷的硬度大。實際配方：在示性礦物組成的基礎上，考慮具體原料與生產工藝條件等因素而制定的生產配方。3.4配料計算

3.4.1確定坯料配方的原則1.充分考慮產品的物理化學性能和使用性能要求2.參考前人的經驗和數據3.了解各原料對產品性能的影響4.應滿足生產工藝要求5.了解原料的品位、來源和到廠價格3.4.2坯體組成的表示方法3.4.2.1配料量表示法（也稱配料比表示法）配方中所用各原料的質量百分比表示的方法如：某釉面磚配方名稱焦寶石石英粘土滑石石灰石長石含量，％4030155733.4.2.2化學組成表示法配方中各化學組分及灼燒減量的質量百分數表示的方法例如：某釉面磚坯料的化學組成，％SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgOK2ONa2O灼減量64.1524.330.710.397.491.840.880.22－－3.4.2.3礦物組成表示法配方中粘土、石英及熔劑類礦物的質量百分數表示的方法例如：某釉面磚配方名稱粘土類礦物石英熔劑類礦物％5128213.4.2.4實驗式表示法

陶瓷配料一般為混合物，可以用化學實驗式來表示，即以各種氧化物的摩爾比來表示。這種方法叫做化學實驗式表示法，簡稱實驗式。

利用坯（釉）式表示陶瓷坯料的化學組成，可以明確的看出各組分之間的關系，判斷組成特性，進而對比分析其高溫性能，以利坯料的配制與調整，可用來指導生產。

堿性中性酸性K2ONa2OLi2OCaOMgOBaOZnO

BeOSrOFeOMnOPbOCdOAl2O3Fe2O3Sb2O3Cr2O3B2O3SiO2TiO2ZrO2MnO2P2O5氧化物分類xR2OyRO1R2O3zRO2xR2OyROuR2O3vRO21

釉式式中x、y、z、u、v為各氧化物摩爾數，表示各氧化物之間的相互比例。

坯式

在實驗式中排列順序為堿性氧化物在前，其次為中性氧化物，最后是酸性氧化物。坯式通常以中性氧化物R2O3為基準（國外也有以堿性氧化物為基準），令其摩爾數為1；而釉式以起溶劑作用的堿金屬和堿土金屬氧化物為基準，令其摩爾數為1。例如：清代康熙瓷及其青花釉的坯、釉式為0.860K2O0.120Na2O0.082CaO0.030MgO0.978Al2O30.022Fe2O31.0004.15SiO2坯式0.185K2O0.151Na2O0.548CaO0.116MgO0.664Al2O30.032Fe2O34.879SiO2釉式1.0003.4.3配料計算由于坯料組成有四種表示方法，故必須了解這四種不同表示方法之間的關系。以下介紹兩種主要計算方法：3.4.3.1由坯（釉）料的化學組成計算坯（釉）式計算步驟：1.若原始組成中含有灼減，則應先將原組成換算成不含灼減的化學組成；2.以各氧化物的摩爾質量，分別除相應氧化物的質量百分數，得到各氧化物的摩爾數；3.計算坯式時，以中性氧化物R2O3的摩爾數之和分別除各氧化物的摩爾數；計算釉式時以堿性氧化物（R2O＋RO）的摩爾數之和去除各氧化物的摩爾數。得到的數字就是坯式或釉式中各氧化物前面的系數（相對摩爾數）；4.按照堿性、中性、酸性氧化物的順序列出各氧化物的相對摩爾數，即為坯式或釉式。計算步驟：

例1：某瓷坯的化學組成如下表所示，試求該瓷坯的實驗式

1.將化學組成換算成不含灼減的百分數其它氧化物同理換算列入下表

說明：總計為100時，分母可用100減去灼減或各氧化物含量相加；總計不為100時，分母可直接將各氧化物含量相加。SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2O67.0926.330.85751.2170.33882.1702.001SiO2

63.37100－5.54×100％＝67.09成分SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2O灼減總計％63.3724.870.811.150.322.051.895.541002.將各氧化物的質量百分數被各氧化物的摩爾質量去除

SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2O67.0926.330.85751.2170.33882.1702.00160.1101.9159.756.140.394.262.01.1160.25830.00540.02170.00840.02300.03233.算出中性氧化物摩爾總數0.2583＋0.0054＝0.26374.用0.2637分別除各氧化物的摩爾數SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2O4.2320.97950.02050.08230.03190.08720.12240.0872K2O0.1224Na2O0.0823CaO0.0319MgO0.9795Al2O30.0205Fe2O31.0004.232SiO2坯式5.將所得氧化物相對摩爾數按規(guī)定排列得到坯式。

SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2OZnO2.9210.3580.0030.3670.2570.1280.1200.128例2某瓷廠日用瓷釉料的化學組成如下表，計算釉式堿性氧化物摩爾總數R2O+RO=0.134+0.094+0.047+0.044+0.047=0.366釉式中摩爾數比例成分SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2OZnO總計％64.2513.300.167.523.794.422.723.84100摩爾質量60.1101.9159.756.140.394.26281.4摩爾數1.0690.1310.0010.1340.0940.0470.0440.0470.128K2O0.120Na2O0.367CaO0.257MgO0.128ZnO

0.358Al2O30.003Fe2O32.921SiO2釉式計算步驟

(1)將原料干燥基化學組成換算成灼減基（不含灼減量）的化學組成。如所給定的坯料組成中有灼減量，也須同樣換算成不含灼減量的各氧化物的百分組成。

(2)列表。用化學成分滿足法進行配料計算。SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2O灼減瓷坯料68.5121.202.750.824.351.86－膨潤土72.3214.110.782.103.132.704.65粘土58.4828.400.800.330.510.3111.16鎂質粘土66.912.840.83－22.361.206.35長石63.2621.190.580.130.1314.41－石英99.450.240.31－－－－氧化鐵－－93.0－－－－碳酸鈣－－－56.00－－44.00原料灼燒基化學成分（%）化學成分原料名稱SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2O膨潤土75.814.80.822.213.282.84粘土65.631.90.900.370.570.35鎂質粘土71.53.030.88－23.81.28氧化鈣－－－100.0－－3.4.3.2由化學組成計算配料量例1配料量計算過程

化學成分

類別SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2O瓷坯68.5121.202.750.824.351.86膨潤土，4％3.030.590.030.090.130.11余量鎂質粘土100×4.22/23.8＝17.75％65.4812.7020.610.542.720.160.73－4.224.221.750.23余量長石100×1.52/14.41＝10.57％52.786.6720.072.242.560.060.730.0100.0141.521.52余量粘土100×17.83/31.9＝55.8％46.1136.7017.8317.832.500.500.720.21－0.014－0.0600.04余量石英100×9.41/99.45＝9.48％9.419.4100.022.000.030.51－－0.024－0.04余量氧化鐵100×1.97/93＝2.1％0－0.021.971.970.51－余量氧化鈣＝0.51％00.510.51計算原料干燥基的百分含量性能原料灼燒基比例（％）干燥基比例（％）原料百分含量膨潤土4.004.203.85鎂質粘土17.7518.9517.40長石10.5710.579.68粘土55.8062.8057.60石英9.489.488.70氧化鐵2.102.101.93碳酸鈣0.51（氧化鈣）0.910.84109.01100.00計算長石、粘土、石英用量時相應帶入的MgO、K2O、Na2O、Al2O3含量很少，不必考慮。作業(yè)題1、陶瓷的概念2、傳統(tǒng)陶瓷包括哪幾種，如何區(qū)分？3、日用瓷三大主要原料是什么？起何作用？4、什么是粘土的可塑性、粘土的結合性？對陶瓷生產有何意義？5、顯微結構分析的任務？6、長石瓷瓷胎有哪幾相組成？相組成范圍如何？7、簡述長石瓷的成瓷過程8、相圖在陶瓷配方設計中的作用9、長石瓷化學組成對陶瓷性能如何影響？10、確定坯料配方的原則？11、某廠日用瓷的坯料及釉料的化學組成如下：請計算出該日用瓷的坯式和釉式。成分SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2OZnO灼減日用瓷坯料66.8821.630.470.610.372.941.62－5.48日用瓷釉料70.1612.520.312.721.535.852.521.442.9512、坯料及原料的化學組成（％）如下表，

請計算配方組成。成分名稱SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2OBaO灼減總計坯料14.7978.920.221.660.820.020.363.2原料煅燒Al2O30.0899.300.04---0.58--100蘇州土46.4238.960.220.38-0.020.02-14.40100.42膨潤土63.8820.320.832.304.110.280.20-8.0499.96石灰石7.162.111.0549.221.89---38.5599.99碳酸鋇-------77.7122.29100.00菱鎂礦0.7-1.190.3047.02---50.7899.99第四章坯料的種類及制備工藝將陶瓷原料經過配料和加工后，得到的具有成形性能的多組分混合物稱為坯料。4.1種類和質量要求4.2坯料制備的一般工藝流程4.3原料的預燒與精選4.4坯料制備過程4.1種類和質量要求根據成形方法不同，坯料分為三類：1.注漿坯料，其含水率為28～35％；2.可塑坯料，其含水率為18～25％；3.壓制坯料，其中干壓坯料含水率為3～7％，半干壓坯料含水率為8～15％。對坯料的要求分述如下：4.1.1注漿坯料1.流動性好:保證泥漿澆注成形時要能充滿模型的各個部位；2.懸浮性好：漿料中各種固體顆粒能在較長一段時間懸浮而不沉淀的性質稱為泥漿懸浮性；

3.觸變性適當：受到振動和攪拌時，泥漿粘度會降低而流動性增加，靜置后又恢復原狀，此外，泥漿放置一段時間后，在維持原有水分的情況下也會變稠。這種性質稱為觸變性；

4.濾過性好：濾過性也稱滲模性，是指泥漿能夠在石膏模中濾水成坯的性能。

4.1.2可塑坯料1.良好的可塑性:坯料的可塑性一般取決于強可塑原料(粘土)或塑化劑的用量;2.一定的形狀穩(wěn)定性:指可塑坯料在成型后不會因自身重力而塌陷變形,尤其是對大型制品更是如此.可以通過調節(jié)強可塑原料的用量和含水量來控制;3.含水量適當:可塑坯料的含水量與成型方式有一定對應關系;強可塑性原料用量較多時,含水量較高;大件制品的可塑坯料含水量比小件制品低些;4.坯體的干燥強度和收縮率:生產上常用干坯的抗折強度來衡量它的干燥強度.大的干燥強度有利于成形后脫模、修坯、施釉、送坯等工序。坯體收縮大影響其造型和尺寸的精確度，坯體也容易變形和開裂。影響坯體干燥強度和收縮率的主要因素是坯體中強可塑原料的用量和水分含量。4.1.3壓制坯料1.流動性好：要求粉料能在短時間內填滿鋼模的各個角落，以保證坯體的致密度和壓坯速度；2.堆積密度大：粉料的堆積密度常用單位容積的粉料質量來表示。堆積密度大，氣孔率就小，壓制后的坯體就越致密。3.含水率和水份均勻性：水是粉料成型時的潤滑劑和結合劑。當成型壓力較大時粉料含水可以少些，反之粉料含水可以多些。當粉料含水不均勻，即局部過干和過濕時便會出現壓制困難，且磚坯在以后的干燥和燒成中易出現開裂和變形。4.1.4坯料的品質要求1.配方準確：兩方面控制，首先準確稱料（應除去原料中水分，按絕干料計），其次是加工過程中避免雜質混入；2.組分均勻：坯料中各組分，包括主要原料、水分、添加劑等應均勻分布，否則會使坯體或制品出現缺陷，降低產品性能；3.細度合理：組分顆粒應達到一定細度，并具有合理粒度分布；4.氣孔少：坯料中或多或少的含有一些空氣，空氣的存在對產品品質和成形都有不利影響，應盡量減少其含量。為了保證產品品質和滿足成形的工藝要求，坯料應具備下述基本條件：4.2坯料制備的一般工藝流程（見教材P326圖）4.3原料的預燒與精選4.3.1原料的預燒

原料預燒的作用1.幫助碎化原料：例如大塊石英巖質地堅硬，粉碎困難，利用石英多晶轉變伴隨的體積效應，將石英在粉碎前預燒并急冷，使其結構疏松，利于粉碎，一般預燒到900～1000℃；2.減少坯料收縮：例如粘土，可部分預燒成熟料，一般700～900℃，又如工業(yè)氧化鋁（γ－Al2O3

）；3.改變結構形態(tài)：例如滑石具有片狀結構，成形時容易造成泥料分層和顆粒定向排列，引起產品變形和開裂，通過預燒破壞片狀結構；4.穩(wěn)定晶型：例如γ－Al2O3

、TiO2、ZrO2等，在氧化氣氛下預燒1250～1300℃，金紅石型預燒γ－Al2O3α－Al2O31050～1500℃3.42～3.623.95～4.10TiO2板鈦礦銳鈦礦金紅石其中以金紅石的物理電氣性能最好，同時生產含鈦電容器陶瓷時，將TiO2原料預燒成金紅石相，配釉用TiO2可不預燒。4.3.2原料的精選原料的精選是指對于原料進行分離，提純和除去各種有害雜質的過程。包括物理方法、化學方法和物理化學方法。物理方法：淘洗槽，水力旋流器，振動篩和磁選機等化學方法：溶解法和升華法淘洗法與水力旋流法比較優(yōu)點缺點淘洗法操作方便，設備簡單生產周期較長，占地面積較大，勞動強度較大，生產效率較低，分離＞50μm機械混合物效果較好，但分離幾微米的雜質無能為力。水力旋流法結構簡單，投資小，維護方便，分離精度高，可分離出10μm的微粒，除砂率高達99％，產量大。因此在國內外陶瓷工業(yè)中正被廣泛用來精選高嶺土物理化學方法：浮選法和電解法4.4坯料制備過程4.4.1原料的破粉碎目的：1.使原料中的雜質易于分離；2.使各種原料能夠均勻混合，使成形后的坯體致密；3.增大各種原料的表面積，使其易于進行固相反應或熔融，提高反應速度并降低燒成溫度。粗碎設備：顎式破碎機中碎設備：輪碾機，反擊式破碎機等細磨設備：球磨機，振動磨機，氣流粉碎機，環(huán)輥磨機（雷蒙磨）球磨機（重點介紹）是陶瓷行業(yè)普遍使用的細磨設備，起研磨和混合作用。球磨機陶瓷行業(yè)用球磨機的特點：1.間歇式作業(yè)2.內襯：為防止鐵質混入采用硬質巖石或瓷磚作內襯及磨球，或用橡膠內襯；3.濕法球磨：比干磨效率高，制備的可塑泥料與泥漿質量比干磨好，顆粒細，灰塵少，出料時采用泵和管道輸送，有利于提高除鐵效率。影響球磨效率的因素：1.球磨轉速：一般1噸左右球磨機轉速為26～28轉/分；2.研磨介質的數量，大小，外形，比重；3.料球水的比例普通陶瓷坯料為：1：（1.5～2.0）：（0.8～1.2）；普通陶瓷釉料為：1：（2.3～2.7）：（0.4～0.6）；4.加料粒度及加料方式：加料粒度2mm左右，先加硬質料長石、石英等和少量粘土，球磨一段時間后再加粘土。5.球磨機的裝載量：總裝載量（以容積計算）約占球磨機空間的4/5。4.4.2篩分、除鐵與攪拌1.篩分

目的：1）使原料顆粒適合于下一道工序的需要；2）在粉碎過程中及時除去已符合細度的顆粒，可提高設備的粉碎效率；3）確定顆粒的大小及比例，提高工藝性能及產品質量。篩分分為干篩和濕篩篩分機搖動篩：篩面往復直線運動；回轉篩：（圓筒篩、圓錐篩、多角篩）篩面回轉運動，篩分效率大；振動篩：篩面偏移運動，上下運動，篩分效率較高泥漿過篩采用六角回轉篩和圓形振動篩2.除鐵泥料中含鐵雜質為金屬鐵氧化鐵含鐵礦物：如黑云母、磁鐵礦、褐鐵礦、赤鐵礦與菱鐵礦等。由于磁場對不同含鐵礦物有不同效應，含鐵礦物磁化率愈大，則磁場對它的作用愈大，含鐵礦物按磁化率大小可分為如下四類：強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含鐵礦物金屬鐵磁鐵礦黑鈦鐵礦赤鐵礦褐鐵礦菱鐵礦黃鐵礦磁選機只能除去強磁性礦物，特別是金屬鐵，磁鐵礦等，有些含鐵礦物，如菱鐵礦、黃鐵礦、黑云母等不能除去。3.攪拌4.4.3泥漿脫水1.壓濾脫水攪拌作用：保持懸浮狀態(tài)

加水混合泥漿攪拌機框式攪拌機：結構簡單，攪拌效率低，沉淀后很難攪勻；螺旋漿式攪拌機：可把沉淀的泥漿翻起來，使其攪拌均勻攪拌池：一般為六角或八角形，圓形料漿會隨漿葉一起旋轉影響壓濾效率的因素：1）壓力大?。阂话銐簽V速率與進漿壓力成正比，但超過一定數值時，由于毛細管道曲折，孔道變小而使阻力增加，壓力增高，壓濾速率降低，一般為0.8～1.2MPa；2）加壓方式：為避免最初一層濾餅過于致密、毛細管減少、濾布孔阻塞，采取加壓初期壓力較低，形成一層泥餅后再提高到最終壓力；3）泥漿溫度：溫度升高，粘度降低，壓濾速率升高，一般適宜溫度為40～60℃；4）泥漿比重、密度：比重低、壓濾時間長。一般泥漿比重為1.45～1.55，含水率在60％左右；5）泥料性質：細度大，粘性大，壓濾困難。所以新泥易榨泥，舊泥較慢，應將新、舊泥按一定比例混后進行壓濾。壓濾時可除去混入的有害可溶性鹽類（Ca2+、Mg2+

、SO42-），但是勞動效率較低，勞動強度大的工序，一般將壓濾機安裝在高于地面1.5～2.0米的平臺上，以減輕勞動強度。2.噴霧干燥脫水噴霧干燥過程主要由以下工序組成：1）泥漿制備與輸送2）熱源與熱氣流供給3）霧化與干燥4）干粉收集與廢氣分離影響噴霧干燥工藝因素：

1）泥漿的濃度和進漿量：其它條件不變時，泥漿濃度提高，干粉粒度增大，細粉較少，含水增加，每噸干粉油耗下降，產量增加；進漿量加大，使霧滴變粗，影響同上；

2）干燥介質溫度和排除廢氣溫度：干燥介質溫度首先取決于泥漿的組成和性質，使其不致干燥而發(fā)生化學變化，在其它條件不變時，干燥介質溫度升高，粉料水分降低，若保證粉料出塔水分不變，則可加大進漿量，提高產量，但干燥介質溫度過高使粉料體積密度較低，同為表面迅速形成一層硬殼阻礙霧滴收縮。

進口溫度一般不高于400～500℃，排氣溫度直接關系到粉料的水分，其它條件不變，排氣溫度升高，粉料水分減少。

噴霧干燥法優(yōu)缺點：

優(yōu)點：工藝過程簡單，可連續(xù)生產，自動控制，容易保證干粉質量，設備產量大，勞動條件好，生產率高，成本低。

缺點：一次投資費用高，加入稀釋劑等可溶性鹽類留存粉料中引起粘膜，妨礙成型操作，干粉體積密度低，成型壓縮比大，比其它干燥方法單位產品熱耗大。4.4.4陳腐與練泥1.陳腐俗稱困料。指將泥坯放在陰暗而濕度大的室內（20～30℃）貯存一段時間，改善其性能的措施。陳腐的作用：水分因擴散而分布的更加均勻；在水和電解質的作用下，粘土顆粒充分水化和離子交換，非可塑性礦物發(fā)生水解，變?yōu)檎惩廖镔|，可塑性提高；在細菌作用下，粘土中有機物發(fā)酵或腐爛，變成腐植酸類物質可塑性提高；一些氧化還原反應產生的氣體擴散，促使泥料松散均勻。陳腐雖然改善了泥料性能，但也存在如下缺點：

1）時間較長；

2）占地面積大；

3）中斷生產過程連續(xù)性；

4）不能排除泥料中空氣。2.練泥

真空練泥的作用:

1）排除泥餅中的殘留空氣，提高泥料的致密度和可塑性；

2）使泥料組織均勻，改善成形性能，提高干燥強度和成瓷后的力學強度。

第五章成形與模具5.1成形5.2成形模具5.1成形將制備好的坯料制成具有一定大小形狀的坯體的過程稱之為成形。成形目的：1.使坯體致密且均勻，干燥后有一定的機械強度；2.坯體的形狀尺寸應與產品協調（即生坯經燒成收縮后與預先設計的產品相符合）。實現成形過程的三個基本要素：1.動力（毛細孔力、機械剪切力和壓力等）2.模型（鋼模、石膏模等）3.性能適宜的坯料三要素的不同組合分為注漿成形、可塑成形、壓制成形三種；

成形方法的選擇要考慮產品的形狀、大小、厚薄等，坯料的性質，產品產量和質量要求。

1）可塑成形：坯料是可塑性泥團，其含水量約為18％～25％，是較古老又是最廣泛使用的一種成形方法。適用于產品形狀為簡單回轉體形狀、產量大的器皿，所用坯料可塑性好；2）注漿成形：注漿坯料是含水量高達28％～35％的流動性泥漿，適用于形狀較復雜或較大，壁較薄的制品，產量小，坯料可塑性差；3）干壓成形：粉料含有少量水分，含水量8％～15％為半干壓坯料，含水量3％～7％為干壓料，有的甚至≤3％，適用于成形尺寸要求準確，小型制品，坯料可塑性差。成形方法主要設備模具成形產品種類坯料類型及要求坯體質量工藝特點旋坯旋坯機石

膏模,型刀圓形的盆、碗、碟、盤、小型電瓷等粘土質坯料,塑性好,水分均勻,為21%~26%形狀規(guī)則,坯體密度和光滑度均不如滾壓成形,坯體易變形設備簡單,操作要求高,坯體質量不如滾壓成形滾壓滾壓機石

膏模,其他多孔模

具,滾壓頭圓形的盤、碗、碟杯、盤小型電瓷等粘土質坯料,陽模成形水分20%~25%陰模模成形水分21%~25%坯體致密、表面光滑，不易變形產量大，坯體質量好，適合于自動化生產，需要大量模具擠壓真空擠泥

機、螺旋或活塞式擠坯機金屬機嘴各種管狀棒狀，斷面和中孔一致的產品，還有琉璃瓦，劈離磚等粘土質坯料，瘠性坯料，要求塑性良好，坯料經真空處理坯體較軟，易變形產量大，操作簡單，坯體形狀簡單，易變形，可連續(xù)生產塑壓塑壓成形機石膏模，或多孔陶瓷，金屬模橢圓、方形及外表面有花紋的異型盤碟、淺口制品粘土質坯料，水分約20%左右，具有一定的可塑性坯體致密度高，不易變形，尺寸較準確坯體致密度高，自動化程度高，對模型質量要求高車坯臥式或立式車坯機車刀外形復雜的圓柱狀制品坯料為擠泥機擠出的泥段，濕車水分為16％～18％，干車為6%~11%干車坯體尺寸精確；濕車較差，且有變形干車粉塵大，生產率低，刀具磨損大，已逐漸由濕車代替各種塑性成形方法比較5.1.1可塑成形

可塑成形是指對具有一定可塑能力的泥料，如可塑坯料，進行加工成形的工藝過程。5.1.1.1可塑泥團的成形性能1.可塑泥團的流變性可塑泥團是由固相、液相和氣相組成的彈塑性系統(tǒng)，與它受到應力作用而發(fā)生變形時，既有彈性性質，又出現塑性變形階段。當應力很小時，含水泥團受到應力與產生形變，二者呈線性關系，而且是可逆的。這種彈性變形主要是由于泥團中含有少量空氣，有機增塑劑等，它們具有彈性，泥團粒子表面的水化膜也有微量的彈性。若應力增大超過極限值εy

，將出現不可逆的假塑性變形。流動極限（流限，屈服值）由彈性變形過渡到假塑性變形的極限應力σy，稱為流動極限。假塑性變形：去除泥團受到的應力，泥團會部分恢復到原來狀態(tài)（用εy表示），剩余不可逆變形部分εn叫假塑性變形。最大變形量：出現裂紋前的最大變形量εp。2.可塑性：

在可塑坯料的流變學性質中，有兩個參數對成形過程有實際意義。一是屈服值σy，二是最大變形量εp。表示泥團坯料可塑性的可塑性指數為σy×εp。其值愈高可塑性愈好。當σy×εp相同時可有兩種情況，即σy大εp

小，或σy小εp大，依不同成型方法而有不同選擇：擠壓或拉坯成型要求σy大，有利于坯體形狀穩(wěn)定；旋壓或滾壓成型要求σy小，在石膏模中時間長，多次受力；手工成型εp可小，工人可根據泥料特性適應；機械成型εp大，可減少廢品。3.影響可塑性的因素1）液相的含量與性質：液相（如水）是泥團出現可塑性的必要條件，如圖所示，泥團的屈服值和最大變形量隨含水量的變化是完全不同的。因此可塑性指數表示與含水量呈拋物線關系，其最大值在兩線的交點處，相對應的含水量是可塑性最大的成分點，稱可塑水量。液相介質的粘度、表面張力等也顯著影響可塑性；因泥團的屈服值受控于顆粒與液相間的表面張力，張力大，可塑性亦大。液體粘度增大（如桐油等）可在顆粒表面形成粘性薄膜增大顆粒間的作用力，可塑性亦增大。3）礦物種類：不同礦物其結構形狀、性能等差異影響可塑性。一般顆粒較細，礦物明顯解理或完全解理，尤其是呈片狀結構礦物，顆粒表面有較厚水膜。蒙脫石兼有上述條件，故可塑性高，粘土礦物的可塑性順序為：地開石＜伊利石＜鋰蒙脫石＜高嶺石＜蒙脫石。4）吸附陽離子：粘土膠團間的吸引力的大小受控于吸附陽離子的交換能力及交換陽離子的大小與電荷，坯料粉碎過程中的斷鍵，從而帶有電荷，具有一定的吸附能力，也是細粒原料可塑性強的原因之一。可塑性變化順序和陽離子交換的順序相同。即

H+-粘土＞Al3+＞Ba2+＞Mg2+-＞Ca2+-＞NH4+-＞K+-＞Na+＞Li+-粘土可塑性增大2）顆粒尺寸和形狀：顆粒越細，比表面積越大，顆粒表面形成膜所需液體越多，最大變形量也將隨之增加，但是屈服值不減小。由于顆粒間毛細管半徑減小，毛細管作用力增大，有利于屈服強度增加，故最大可塑性指數增加。不同形狀顆粒比表面不同，毛細管力不同，對可塑性有影響，板狀、柱狀顆粒比球狀和等軸狀的可塑性好。5.1.1.2成形工藝

1.旋壓成形：是指利用旋轉的石膏模與樣板刀成型。將經真空練泥的泥團放在石膏模中，將石膏模放在轆轤機上，使其轉動然后慢慢放下樣板刀。由于樣板刀的壓力，泥料均勻的分布在模子的內表面，多余的泥料則粘在樣板刀上被清除。這樣，模壁和樣板刀轉動所構成的空隙被泥料填滿而旋制成坯件。

2.滾壓成形：

是在旋壓成型基礎上發(fā)展起來的，它與旋壓成型的不同之處是將扁平的樣板刀改為回轉型的滾壓頭。

滾壓成型對泥料的要求，與成型方式有關。有陽模滾壓成形和陰模滾壓成形之分。3.擠壓與車坯成型：擠壓成型是由真空擠泥機等將可塑泥團擠壓向前，經過機嘴定形，達到制品所要求的形狀。適于各種管狀、棒狀、及斷面和中孔一致的產品生產，具有產量大，操作簡單，可連續(xù)化生產的特點。車坯成型是在車床上將擠壓成型的泥段再加工成外形復雜的柱狀制品。4.其它成形方法1）雕塑、印坯與拉坯成形：

雕塑：先將練好的塑性泥料用印坯和拍打相結合的方法制成適當厚度的泥尺，然后切成所需形狀大小，再用刀尺等工具進行修、削以制成符合要求的式樣和厚度，最后用泥漿粘鑲成坯體。

印坯：有單面印坯和雙面印坯兩種。其優(yōu)點是不需要機械設備，手工操作，印坯成型，但生產效率低。拉坯：又稱做坯，是一種萬能成形法，是在陶輪或轆轤上進行的。2）塑壓成形：

就是采用壓制的方法，迫使可塑泥料在模具中發(fā)生形變，得到所需坯體。

c)壓縮空氣從底模通入，使成形好的坯體脫離底模；液壓裝置返回至開啟的工位，坯體被上模吸??；d)壓縮空氣通過上模，坯體脫離上模落入操作人員手中的托板上；e)壓縮空氣同時通入上模和底模，使模內水分排除；關閉壓縮空氣，吸干模型表面水分，即可以進行下一個成形周期。a)將泥段切成所需厚度的泥餅，置于底模上；b)上下抽真空，施壓成形；5.1.2注漿成形注漿成形是指泥漿注入具有吸水性的模具中而得到坯體的一種成形方法。適于形狀復雜、薄的、體積較大且尺寸要求不嚴的制品5.1.2.1泥漿的成形性能1.流動性流動性好，料漿才能在管道中流動并能充滿模具的各個部位。影響流動性的因素：固相含量，顆粒尺寸和形狀；溫度；干燥溫度；PH值；電解質。1）固相含量，顆粒尺寸和形狀泥漿流動時的阻力來自三個方面：水分子本身的相互吸引力；固相顆粒與水分子之間的吸引力；固相顆粒相互移動時的碰撞阻力。含量：固相顆粒增多，降低泥漿流動性；水分增多，流動性提高，但是會造成加大收縮、降低強度、減緩吸漿速度的缺點，所以不能用增多水分改善泥漿的流動性。大?。涸谝欢舛鹊哪酀{中，顆粒愈細，顆粒間平均距離越小，吸引力增大，位移時所需克服的阻力增大，流動性減小。由于顆粒周圍都有水化膜，固相顆粒呈現的體積比真實體積大的多，而阻礙泥漿流動，流動性減小。形狀：泥漿流動時有平移又有旋轉運動，因而顆粒形狀不同時對流動產生的阻力不同，體積相同時等軸顆粒阻力最小，顆粒形狀愈不規(guī)則，形狀系數愈大，阻力愈大，降低其流動性。顆粒形狀球形橢圓形長軸/短軸＝4層片狀長/厚＝12.5棒狀20×6×3形狀系數2.54.853802）泥漿溫度的影響泥漿溫度升高，粘度降低，流動性提高。泥漿溫度，℃11.517.027384255流動性，秒151140102796656溫度升高除增大流動性外，還可加速泥漿脫水，增加坯體強度，因此生產中有用熱模、熱漿進行澆注的方法。如泥漿溫度為35～40℃，模型溫度為35℃，則吸漿時間可縮短一半，脫模時間也相對縮短。3）干燥溫度粘土原料經過干燥后，配制成的泥漿其流動性有所改變（見圖）。其原因在于粘土脫水后，表面吸附離子的吸附性質發(fā)生變化脫水前原來狀態(tài)Na+水化膜較厚；干燥后水化膜消失，Na+幾乎緊貼在粘土顆粒表面上，依二者靜電吸力牢固結合在一起。當加水調泥漿時，由于Na+與粘土結合緊密，再水化困難，新生成的水化膜較薄。在相同含水量條件下，膠團中吸附水減少，導致自由水增多，顆粒易于位移，流動性增大。當粘土烘干溫度超過一定數值，粘土顆粒表面結構破壞，吸附離子與粘土顆粒結合變松，再水化時，粘土對水耦合力增大，形成水化膜增厚，吸附水增大，自由水減少，流動性降低。現以Na－粘土為例說明吸附離子和粘土顆粒子附著現象：4）泥漿PH值的系統(tǒng)泥漿的PH值改變時，將改變膠粒表面作用力，影響ξ－電位，使泥漿在一定范圍內粘度顯著降低，流動性增加。5）電解質電解質能改變泥漿中膠團的雙電層的厚度和ξ－電位，產生稀釋作用，加入電解質是改善其流動性的主要方法，常見的稀釋劑分為三類：無機電解質：常用有水玻璃、碳酸鈉、磷酸鈉、六偏磷酸鈉等，電解質用量為干坯質量的0.3％～0.5％。能生成保護膠體的有機酸類：如腐植酸鈉，單寧酸鈉、檸檬酸鈉、松香皂等，其稀釋效果較好。聚合電解質：使用效果較好的是聚丙烯酸鈉，羥甲基纖維素、木質素磺酸鹽、阿拉伯樹膠等，在陶瓷工業(yè)中使用歷史遠短于上述三類稀釋劑。2.吸漿速度

是指注漿時，泥漿中水分受到模型毛細孔的毛細作用，向模型滲入的速度。增大吸漿速度在于減小吸漿過程中的阻力，增大其推動力。1）減小模型阻力：通過改變模型制造工藝加以控制，例如適當增加水與熟石膏的比值；2）減少新生成坯體的阻力，主要取決于泥漿的組成、濃度和添加物種類等；3）提高吸漿過程的推動力：吸漿過程的推動力是泥漿與模型之間的壓力差，一般注漿方法中，壓力差來自于毛細管力。若采用外力提高壓力差，則將推動吸漿過程加速進行。措施泥漿中瘠性物料適當增加顆粒適當增粗加入少量絮凝劑使坯體結構疏松另外，穩(wěn)定性、適當的觸變性、含水量少、形成的坯體有足夠的強度、注漿成形后的坯體容易脫模、泥漿中氣泡少等條件也是泥漿必不可少的成形性能。1.基本注漿成形方法：空心注漿法、實心注漿法5.1.2.2注漿成形方法空心注漿法：將泥漿注入模型中，待泥漿在模型中停留一段時間而形成所需的注件后，倒出多余的泥漿。隨后帶模干燥，待注件干燥收縮脫離模子后，即可取出。實心注漿法：將泥漿注入兩石膏模之間，（模型與模芯）的空穴中，泥漿被模型與模芯的工作面兩面吸水，由于泥漿中的水分不斷被吸收而形成泥坯，注入的泥漿量就會不斷減少，因此，注漿時必須陸續(xù)補充泥漿，直到空穴中的泥漿全部變成坯為止。離心注漿法：使模型在旋轉運動情況下，將泥漿注入模型，料漿受離心力作用，緊靠模壁，脫水后形成致密坯體，料漿中氣泡較輕，旋轉時集中在中部，破裂消失，坯體厚度均勻，變形較少。注意顆粒尺寸不能相差太大，否則造成組織不均勻，收縮不均。2.強化注漿方法：強化泥漿中水分向模具中滲透，加速坯體形成。壓力注漿法：采用加大泥漿壓力的方法，加速水分擴散，從而提高吸漿速度。真空注漿法：一是在石膏模外面抽取真空，增大模型內外壓力差；二是將加固后的石膏模型放在真空室負壓操作。是在壓力作用下，將熔化的含蠟漿料（簡稱蠟漿）注滿金屬模中，等到坯體冷卻凝固后，再行脫模的方法。5.1.3.熱壓鑄成形方法a.熱壓鑄成形的工藝過程Al2O3b.蠟漿的制備粉料：三是粉料經過烘干：由于粉料吸收較多的水分，則顆粒表面的水膜會妨礙石蠟與粉料的均勻分布。在石蠟與粉料混合時，水分易蒸發(fā)，在蠟漿中形成氣泡。在混合前粉料在60～80℃烘干至水分小于0.2％。

一是采用礦物料，大多數先經預燒：預燒的目的有兩個：一是減少石蠟用量，二是減少產品收縮，保證產品規(guī)格。二是粉料的細度控制要適當：

細度要適當，過細，比表面積過大，石蠟用量多；過粗，料漿易于沉淀，不穩(wěn)定。一般控制在萬孔篩余≤5％，即2％～3％左右，全部通過0.2mm篩。熱塑性粘結劑（常用石蠟）石蠟熔點低（55～60℃）熔化后粘度小，易充滿模型，有潤滑性不磨損模型冷卻后體積收縮7～8％，易于脫模不與粉料發(fā)生反應原料豐富，價格低廉表面活性劑（常用有油酸、硬脂酸、蜂蠟）粉料親水，石蠟憎水表面活性物質是由親水基（極性基）和親油基（非極性基）所組成粉料和石蠟通過表面活性物質作橋梁間接地吸附在一起石蠟用量：一般為料重10～16％；油酸：一般為料重0.4～0.7％；采用蜂蠟和硬質酸為石蠟量的5％左右。c.蠟漿的工藝性能穩(wěn)定性：蠟漿長時間加熱又不加以攪拌的條件下，保持其不分層的性能。檢測方法：測定100cm3蠟漿在70℃下保持24小時，分離出蠟液體積為0.1～0.2cm3為穩(wěn)定?？勺⑿裕合灊{注滿模型完全保持要求外形的能力。一般蠟漿粘度小、凝固速度小、結合劑用量適當、粉料干燥，則蠟漿可注性好。填裝密度：在熱壓鑄成形的坯體中，單位體積內所含瓷粉的多少。裝填密度大，表示粉料顆粒排列緊密，燒成收縮小，燒后結構穩(wěn)定致密。收縮率：石蠟內熔化的液體凝固為固體時，體積會收縮，石蠟含量增加，注漿溫度升高，則收縮加大。d.熱壓鑄成形的工藝參數控制蠟漿溫度：影響蠟漿的粘度和可鑄性，一般漿溫控制在65～85℃。鑄模溫度：決定坯體冷卻、凝固速度和質量，一般模溫在20～30℃。上述二者溫度取決于坯體的形狀尺寸：形狀簡單，較厚，溫度低；形狀復雜，較薄，溫度高。壓力制度：影響漿料的進漿速度，它取決于漿料的粘度和流動性。壓力制度包括壓力大小和加壓持續(xù)時間。加壓持續(xù)時間目的：一是使?jié){料注滿模型；二是補充坯體冷卻時發(fā)生的體積收縮，并使坯體充分凝固化。生產上通常采用：成形壓力，MPa持續(xù)時間，秒小型坯體0.3～0.410～15大型坯體0.4～0.560e.排蠟

熱壓鑄成形的坯體，不能直接進行燒結，而要預先進行排蠟。排蠟時，坯體需埋在吸附劑中，以防排蠟時變形。熱壓鑄法含蠟量多（13％左右），高溫下石蠟軟化，引起坯體變形，在低于燒結溫度下，將坯體埋于吸附劑中，在吸附劑（支持坯體、吸收液態(tài)石蠟）作用下排蠟。吸附劑一般為預燒過的Al2O3粉，此外還有燒過MgO粉、燒過滑石粉、石英粉等。排蠟過程：

1）60℃以上開始熔融，120℃以上蒸發(fā)；

2）60～100℃石蠟熔化，體積膨脹，恒溫使石蠟緩慢充分熔化；

3）100～300℃石蠟向吸附劑滲透、擴散、蒸發(fā)，要求升溫緩慢、充分保溫，使坯體體積變化均勻，以免坯體起泡、分層、脫皮；

4）300～600℃石蠟燃燒排盡；

5）900～1100℃排蠟溫度，坯體初步發(fā)生化學反應，有一定機械強度。熱壓鑄成形的產品尺寸較準確，光潔度較高，結構緊密，廣泛用于坯料無可塑性，形狀復雜，尺寸和質量要求高的工業(yè)陶瓷制品。5.2成形模具模具是陶瓷工業(yè)中重要工藝裝備，模具成本一般要占陶瓷工藝生產成本8％～15％，模具壽命的延長和制造成本降低，可大為降低成本。5.2.1模具分類1.按材料分類：石膏模具，無機材料多孔模具，金屬模具，有機彈性模具2.按用途分類：注漿模具，旋壓和滾壓模具，擠出模具，塑壓模具，干壓模具，等靜壓模具等。在以上所有模具中，以石膏模具應用最為廣泛，因此重點介紹石膏模具。5.1.4壓制成形

壓制成形是指在坯料中加入少量水分或塑化劑，然后再在金屬模具中經較高壓力被壓制成形的工藝過程。

該種成形方法是耐火材料的主要成形方法在此不重復講授。5.2.2石膏模型5.2.2.1原料石膏是以CaSO4·2H2O為主要成分