無機非金屬材料實驗五

無機非金屬材料實驗五第1頁/共50頁

在陶瓷材料的生產(chǎn)中，泥漿粘度，厚化度與滲透性是否恰當，將影響球磨、輸送、貯存、榨泥和上釉等生產(chǎn)工藝。特別是注漿成型時，將直接影響澆注制品的質(zhì)量。如何調(diào)節(jié)和控制泥漿的流動度，厚化度與滲透性，對于滿足生產(chǎn)需要，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，具有重要意義。一.實驗目的

1.了解泥漿的稀釋原理，如何選擇稀釋劑確定其用量。

2.了解泥漿性能對陶瓷生產(chǎn)工藝的影響.。

3.掌握泥漿相對粘度、厚化度的測試方法及控制方法。第2頁/共50頁二.基本原理泥漿在流動時，其內(nèi)部存在著摩擦力。內(nèi)摩擦力的大小一般用“粘度”的大小來反映，粘度的倒數(shù)即為流動度。相對粘度純液體和真溶液可根據(jù)泊賽定律測定其絕對粘度。對于泥漿這種具有一定結構特點的懸浮體和膠體系統(tǒng)，一般只測定其相對粘度(即泥漿與水在同一溫度下，流出同體積所需時間之比)。粘度越大，流動度就越小。第3頁/共50頁厚化度當流動著的泥漿靜止后，常會產(chǎn)生凝聚沉積而稠化。這種現(xiàn)象稱為稠化性。這種稠化的程度即為厚化度。

泥漿的流動度與厚化度，取決于泥料的配方組成。即所用粘土原料的礦物組成與性質(zhì)，泥漿的顆粒分散和配制方法，水分含量和溫度，使用電解質(zhì)的種類。第4頁/共50頁

在工業(yè)生產(chǎn)中陶瓷一般是澆注成型，泥漿的流動度（或粘度）在很大程度上又控制著陶瓷澆注成型的坯體質(zhì)量，影響著坯體的密度、厚度及吃漿速度。為了獲得含水率低，又具有良好流動性和穩(wěn)定性的泥漿?？s短澆注時間，必須給泥漿摻入添加劑，常規(guī)的為電解質(zhì)添加劑。電解質(zhì)作用原理及種類見書P218～219。實踐證明，電解質(zhì)對泥漿流動性等性能的影響是很大的，即使在含水量較少的泥漿內(nèi)加入適量電解質(zhì)后，也能得到象含水量多時一樣或更大的流動度。而確定合理的電解質(zhì)配比，不能憑理論推測，應根據(jù)具體原料和操作條件，通過實驗來確定。

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稀釋泥漿的電解質(zhì)，可單獨使用或幾種混合使用，其加入量必須適當。若過少則稀釋作用不完全，過多反而引起凝聚。適當?shù)碾娊赓|(zhì)加入量與合適的電解質(zhì)種類，對于不同粘土必須通過實驗來確定。一般電解質(zhì)加入量控制在不大于0.5%(對于干料而言)的范圍內(nèi)。

在選擇電解質(zhì)，并確定各電解質(zhì)的最適宜用量時，一般是將電解質(zhì)加入粘土泥漿中，并測該泥漿的流動度。對泥漿膠體，流動度用相對粘度來表示，即測定泥漿與水在同一溫度下，流出同一體積所需流出的時間之比來表示。

第6頁/共50頁三．實驗器材

1．涂-4粘度計

2.其它

(1)粘度計承受瓶；

(2)天平；

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(5)滴定管；(6)秒表；

(7)量筒；(8)泥漿杯。第8頁/共50頁四．試樣要求與制備

1.配制電解質(zhì)標準溶液（有時也可直接加入）配制濃度為5％或10％的NaCO3，水玻璃等不同電解質(zhì)的標準溶液（根據(jù)生產(chǎn)實際使用電解質(zhì)）。

2.粘土試樣的制備①取兩公斤左右的粘土，磨細、風干、全部通過100目篩。②若為已制備好的坯泥(釉)漿，可直接取樣3~4公斤，并測定含水率。其含水率最好低于試驗時的含水率。第9頁/共50頁五．實驗步驟

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六.數(shù)據(jù)處理

1.實驗數(shù)據(jù)記錄

試樣名稱測定人測定日期試樣處理流出100ml蒸餾水的時間(秒)11水浴溫度(℃)25編號試樣加蒸餾水的毫升數(shù)(ml)電解質(zhì)粘度試驗泥漿干基含水量(%)流出100ml泥漿所需的時間(秒)相對粘度厚化度名稱加入電解質(zhì)的毫升數(shù)(ml)電解質(zhì)等于干樣百分數(shù)(%)靜止30秒鐘靜止30分鐘1100腐植酸鈉0.150.37027.8329.72.531.07227.9029.92.541.07327.7629.52.521.06平均值27.8329.72.531.07456平均值第11頁/共50頁2.結果處理（1）按下列公式計算泥漿的相對粘度

式中τ30秒----泥漿靜止30秒鐘后，從粘度計中流出

100ml所需的時間(秒)；

τ水

----水從粘度計中流出100ml所需要的時間(秒)

取三次測定的平均時間進行計算。三次測定的絕對誤差，流出時間在40秒以內(nèi)的不能大于0.5秒，40秒以上的不能大于1秒。計算精確到小數(shù)點后一位。

第12頁/共50頁（2）確定某電解質(zhì)最適宜用量根據(jù)泥漿相對粘度與電解質(zhì)加入量（以毫克當量數(shù)/100克的干粘土為單位）的關系繪成曲線，再根據(jù)轉折點判斷最適宜電解質(zhì)加入量。（3）確定最適宜的電解質(zhì)比較不同電解質(zhì)的稀釋曲線及不同電解質(zhì)的作用，從而確定稀釋作用良好的電解質(zhì)及其最適宜的加入量（相對某一種粘土而言）。第13頁/共50頁（4）泥漿膠體系統(tǒng)的觸變性能。常以厚化度來表示：式中τ30分

——泥漿在粘度計內(nèi)靜置3分鐘后從粘度計中流出100ml所需要的時間(秒)；

τ30秒——泥漿在粘度計內(nèi)靜置30秒鐘后從粘度計中流出100ml所需要的時間(秒)。第14頁/共50頁七.影響因素用電動攪拌機攪拌泥漿時，電動機轉速和運轉時間要保持一定。在啟動攪拌機前，先將攪拌葉片埋入泥漿中，以免泥漿飛濺。泥漿從流出口流出時，勿使觸及量瓶頸壁，否則需重作。在靜置30分鐘和泥漿(或釉漿)溫度超過30℃以上的試驗時，每作一次，應洗一次粘度計流出口。每測定一次粘度，應將量瓶洗凈，烘干，或用無水乙醇除掉量瓶中剩余水分。Na2CO3易在潮濕空氣中變質(zhì)為NaHCO3

。后者使粘土發(fā)生凝聚作用，應注意防潮和檢查。第15頁/共50頁實驗二粘土或坯料可塑性的測定

可塑性是陶瓷泥料的重要工藝性能，其測定方法有間接和直接法兩種，但到目前為止仍無一種方法能完全符合生產(chǎn)實際，因此，國內(nèi)外正在積極研究適宜的定量測定方法。目前各研究單位或工廠仍廣泛沿用直接法，即用可塑性指標和可塑性指數(shù)對粘土或坯料的可塑性進行初步評價。

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可塑性指標是利用一定大小的泥球，測定其在受力情況下所產(chǎn)生的應變，以對粘土或坯料的可塑性進行初步評價，對陶瓷的成型和干燥性能進行分析。

一.實驗目的

1.

了解粘土或坯料的可塑性指標對生產(chǎn)的指導意義。

2.

熟悉影響粘土可塑性指標的因素。

3.

掌握粘土或坯料可塑性指標的測定原理及測定方法。

第17頁/共50頁二.基本原理可塑性定義可塑性是指具有一定細度和分散度的粘土或配合料，加適量水調(diào)和均勻，成為含水率一定的塑性泥料，在外力作用下能獲得任意形狀而不產(chǎn)生裂縫或破壞，并在外力作用停止后仍能保持該形狀的能力。測試原理

可塑性指標是對一定大小的泥球施加壓力，測定泥球受壓后產(chǎn)生裂縫時的高度和壓力，即可計算泥料的可塑性指標。

第18頁/共50頁三．實驗器材

1.可塑性指標儀；

2.天平；

第19頁/共50頁3.保濕器；

4.烘箱；

第20頁/共50頁四．實驗步驟

第21頁/共50頁五．實驗結果分析可塑性與調(diào)和水量，亦即與顆粒周圍形成的水化膜厚度有一定的關系。一定厚度的水化膜會使顆粒相互聯(lián)系，形成連續(xù)結構，加大附著力；水膜又能降低顆料間的內(nèi)摩擦力，使質(zhì)點能相互沿著表面滑動而易于塑造成各種形狀，從而增加了可塑性。但加入水量過多又會產(chǎn)生流動，失去塑性；加入水量過少，則連續(xù)水膜破裂，內(nèi)摩擦力增加，塑性變壞，甚至在不大的壓力下就呈松散狀態(tài)。高可塑性粘土的可塑性指標大于

3.6；中可塑性粘土可塑性指標為

2.5~3.6；低可塑性粘土的可塑性指標低于

2.4。

第22頁/共50頁1.計算方法將測定數(shù)據(jù)代入下式進行計算。水分計算

式中Go——稱量瓶的質(zhì)量(克)；

G1——稱量瓶和濕樣的質(zhì)量(克)；

G2——稱量瓶和干樣的質(zhì)量(克)。第23頁/共50頁2．測定記錄可塑性指標測定紀錄表第24頁/共50頁3．

全面表征可塑性指標的數(shù)據(jù)，應包括指標、應力、應變和相應含水率，數(shù)據(jù)應精確到小數(shù)點后一位。

4.每種試樣需平行測定五個。用于計算可塑性指標的數(shù)據(jù)，其相對誤差不應大于±0.5%。第25頁/共50頁六.影響因素

1．

試樣加水調(diào)和應均勻一致，水分必須是正常操作水分，搓球前必須經(jīng)過充分捏練。

2．

搓球必須用潤濕的掌心，搓球時間大致差不多，球表面必須光滑，滾圓無疵，球的尺寸須控制在Ф4.5±0.1厘米范圍內(nèi)。

3．

試驗操作必須正確，順序不得顛倒，掌握開裂標準應該一致。

4．

如需詳細研究可塑性指標與含水量的關系時，可做不同含水率的可塑性指標測定,并繪制出指標一含水率曲線圖。第26頁/共50頁實驗三線收縮率的測定

為什么要測粘土的干燥性能在陶瓷或耐火材料等的生產(chǎn)中，成型后的坯體中都含有較高的水分，在煅燒以前必須通過干燥過程將自由水除去。人們早已發(fā)現(xiàn)，在干燥過程中隨著水分的排出，坯體會不斷發(fā)生收縮而變形，一般是在形狀上向最后一次成型以前的狀態(tài)扭轉，這會影響坯體的造型和尺寸的準確性，甚至使坯體開裂。為了防止這些現(xiàn)象發(fā)生，就得測定粘土或坯料的干燥性能。第27頁/共50頁

粘土的各項干燥性能對制定陶瓷坯體的干燥過程有著極重要的意義。干燥收縮大，臨界水分和靈敏指數(shù)高的粘土，干燥中就容易造成開裂變形等缺陷，干燥過程(尤其在等速干燥階段)就應緩慢平穩(wěn)。干燥收縮過大的粘土，常配入一定的粘土熟料、石英、長石等來調(diào)節(jié)。工廠中根據(jù)干燥收縮的大小確定毛坯、模具及擠泥機出口的尺寸；根據(jù)干燥強度的高低選擇生坯的運輸和裝窯的方式。因此，測定粘土或坯料的干燥收縮率是十分重要的。第28頁/共50頁

一.實驗目的

1．了解粘土或坯料的干燥收縮率與制定陶瓷坯體干燥工藝的關系。

2．了解調(diào)節(jié)粘土或坯體干燥收縮率的各種措施。

3.掌握測定粘土或坯體干燥收縮率的實驗原理及方法。

二.基本原理影響粘土或坯體干燥性能的因素很多，如顆粒大小、形狀、可塑性、礦物組成，吸附離子的種類和數(shù)量，成型方式等。一般粘土細度愈高的可塑性愈大，收縮也大，干燥敏感性愈大。

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干燥收縮有線收縮和體積收縮二種表示法，線收縮率測定較簡單，直接測定試樣干燥前（剛成型時）和干燥后的尺寸，就可以計算實驗結果。對某些在干燥過程易于發(fā)生變形、歪扭的試樣，必須測定體積收縮。體積收縮率也是根據(jù)試樣干燥前（剛成型時）和干燥后的尺寸進行測定。

本實驗采用半干壓法試驗。第30頁/共50頁三.實驗器材

1.成型模具

2.游標卡尺第31頁/共50頁

3.壓力機

4.烘箱第32頁/共50頁四．實驗步驟

第33頁/共50頁1.測定記錄第34頁/共50頁2.結果計算①線收縮率按下式進行計算：

②體積收縮率按下式進行計算：第35頁/共50頁實驗四干燥強度的測定

在陶瓷生產(chǎn)中，搬運由可塑坯料成型的坯體時要求其具有較好的干燥強度。此外，干燥強度在干燥過程中也是重要的，在生產(chǎn)過程中往往希望能將坯體盡快干燥，產(chǎn)生較高的干燥強度，以便脫模、修坯和施釉。但干燥強度大時，坯體容易變形或開裂。因此，測定坯體的干燥強度也可給制定干燥工藝制度提供依據(jù)。

第36頁/共50頁一.實驗目的

1．了解粘土或坯體干燥強度的變化規(guī)律。

2．了解調(diào)節(jié)粘土或坯體干燥強度的各種措施。

3．掌握測定粘土或坯體干燥強度的實驗原理及方法。二.基本原理粘土的干燥強度一般用抗折強度極限來表示，即材料受到彎曲力作用破壞時的最大應力[kgf/cm2或Pa]，或者破壞時的彎曲力矩[kgf·m或N·m]與折斷處截面阻力力矩[cm3或m3]之比表示。

第37頁/共50頁三．實驗器材

1．抗折強度試驗機

第38頁/共50頁四．試樣制備根據(jù)產(chǎn)品不同，所制作的試樣尺寸要求也不同。(1)細陶瓷工業(yè)采用的試樣系一直徑為10-16mm,長120mm的園柱或截面呈正方形的方柱體10×10×120mm，均用真空練泥機擠坯成型或在模型中成型。(2)試驗粗陶坯泥時，系采用20×20×120mm或15×15×120mm的截面呈正方形的方柱體，試樣用可塑法在石膏模或木模中成型，或在金屬模中壓制成型。(3)無線電陶瓷工業(yè)中，采有的試樣系一直徑為7±1mm長為65mm的園棒或截面呈正方形的方柱體(7×7×60mm),試樣用熱壓鑄法成型，或用半干壓法成型。以上試樣制備時的條件(如對坯泥的要求，成型的方法或燒結條件)均應與制品之生產(chǎn)條件一致或相近。

第39頁/共50頁五．實驗步驟

第40頁/共50頁1.測定記錄

抗折強度測定記錄表第41頁/共50頁2.結果計算

(1)園形試樣

8P0

LP0

LPμ=

———×K2.5———×K

π

D3D3

(2)方形試樣

3P0LPμ=————×K2bh2

每種試驗應至少做五個平行實驗，求其平均值，相對偏差允許在5～10%范圍內(nèi)，超過10%的結果應棄之不用。

第42頁/共50頁七.影響因素

1．試樣與刀口接觸的二面應保持平行，與刀口接觸點須平整光滑。

2．試樣安裝時，試樣表面與刀口接觸只呈緊密