陶瓷工艺学实验讲义

共四次课 实验安排：

第一周：配注浆成型陶瓷工艺品料浆 混凝土的制备

第二周：注浆成型陶瓷工艺品 第三周：干压成型陶瓷片 陶瓷工艺品修坯

烧结陶瓷工艺品及陶瓷片 第四周：耐火材料的制备

分析陶瓷工艺品制品缺陷

提纲

第一讲（第一周）实验课讲义 第二讲（第二周）实验课讲义 第三讲（第三周）实验课讲义 第四讲（第四周）实验课讲义

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第一讲实验课讲义

注浆成型陶瓷工艺品

陶瓷制品结构中晶相和玻璃相（或胶结物）的生成，需要一类能生成晶相的原料，如能生成莫来石晶相的高岭土或粘土，能生成石英晶相的石英原料，能生成斜顽火辉石的滑石类原料；另一类是能生成玻璃相的所谓熔剂原料，如长石、滑石、钙镁的碳酸盐等。而加工过程所需的工艺性能，则往往希望陶瓷原料具有能进行塑性加工的可塑性原料，能减少干燥和烧成中收缩的非可塑性原料（也称脊性原料）等。综合上述两方面的要求，我们可以把所需要的陶瓷原料主要归纳为三大类原料：

具有可塑性的粘土类原料 具有非可塑性的石英类原来 熔剂原料

一般说来，粘土类原料往往是既有加工所需的可塑性，也能在烧成后形成结构晶相的原料；石英类原料既是非可塑性原料，同时也是能生成晶相的原料；熔剂原料也具有非可塑的性质。

1 各原料的作用

钾长石：K2O Al2O3 6SiO2

作为熔剂的长石，一般希望它具有较低的熔化温度，较宽的熔融范围，较高的熔融液相黏度和良好的熔解其它物质的能力。

纯钾长石的熔融温度为1150度，其一般熔融范围为1130-1450度。

钾长石这种熔融后形成黏度较大的熔体，并且随着温度升高熔体的黏度逐渐降低的特性，在陶瓷生产中有利于烧成控制和防止变形。

长石在陶瓷生产中的作用

长石在陶瓷原料中是作为熔剂使用的，因而长石在陶瓷生产中的作用主要表现为它的熔融和熔化其它物质的性质。

①长石在高温下熔融，形成粘稠的玻璃熔体，是坯料中碱金属氧化物（氧化钾、氧化钠）的主要来源，能降低陶瓷坯体组分的熔化温度，有利于成瓷和降低烧成温度。

②熔融后的长石熔体能溶解部分高岭土分解产物和石英颗粒。液相中氧化铝和二氧化硅相互作用，促进莫来石晶体的形成和长大，赋予了坯体的力学强度和化学稳定性。 ③长石熔体能填充于各结晶颗粒之间，有助于坯体致密和减少空隙。冷却后的长石熔体，构成了瓷的玻璃基质，增加了透明度，并有助于坯体的力学强度和电气性能的提高。

④在釉料中长石是主要熔剂。

⑤长石作为瘠性原料，在生坯中还可以缩短坯体干燥时间，减少坯体的干燥收缩和变形等。

石英

石英在陶瓷生产中的作用

石英是作为瘠性原料加入到陶瓷坯料中的，它是陶瓷坯体中主要组分之一，它在陶瓷生产中的作用不仅在坯体成型时，而且在烧成时都有重要的影响。

①在烧成前是瘠性原料，可对泥料的可塑性起调节作用，能降低坯体的干燥收缩，缩短干燥时间并防止坯体变形。

②在烧成时，石英的加热膨胀可部分地抵消坯体收缩的影响，当玻璃质大量出现时，

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在高温下石英能部分溶解于液相中，增加熔体的黏度，而未溶解的石英颗粒，则构成坯体的骨架，可防止坯体发生软化变形等缺陷。

③在瓷器中，石英对坯体的力学强度有着很大的影响，合理的石英颗粒能大大提高瓷器坯体的强度，否则效果相反。同时，石英也能使瓷坯的透光度和白度得到改善。

④在釉料中二氧化硅是生成玻璃质的主要组分，增加釉料中石英含量能提高釉的熔融温度与黏度，并减少釉的热膨胀系数。同时它是赋予釉以高的力学强度、硬度、耐磨性和耐化学侵蚀性的主要因素。

粘土Al2O3 2SiO2 2H2O 紫木节是软质粘土，可塑性好

大同土是煅烧后的煤矸石，属硬质粘土，可塑性很差

粘土矿物的成分是高岭石、多水高岭石、蒙脱石和水云母等。 以高岭土的加热脱水为例，其脱水过程如下：

100-110℃ 湿存水（大气吸附水）与自由水的排出。

110-400℃ 其它矿物杂质带入水的排出（如多水高岭土中的部分水）。 400-450℃ 结构水开始缓慢排出。 450-550℃ 结构水快速排出。

550-800℃ 脱水缓慢，到800℃时排水近于停滞。 800-1000℃ 残余的水排出完毕。

高岭石类粘土脱水后先转变为偏高岭石（1A2S），接着转变为铝硅尖晶石（2A3S），铝硅尖晶石结构尽管较偏高岭石结构稳定，但其结构中空位较多，因而它也是不稳定的，继续加热就会转化成热力学稳定的莫来石（3A2S）而分离出方石英。 粘土在陶瓷生产中的作用

①粘土的可塑性是陶瓷坯泥赖以成型的基础。 ②粘土使注浆泥料与釉料具有悬浮性与稳定性。（水分散性）

③粘土一般呈细分散颗粒，同时具有结合性。这可在坯料中结合其它脊性原料并使坯料具有一定的干燥强度，有利于坯体的成形加工，另外细分散的粘土颗粒与较粗的瘠性原料相结合，可得到较大堆积密度而有利于烧结。

④粘土是陶瓷坯体烧结时的主体，粘土中的氧化铝含量和杂质含量是决定陶瓷坯体的烧结程度、烧结温度和软化温度的主要因素。

⑤粘土是形成陶器主体结构和瓷器中莫来石晶体的主要来源。莫来石晶体能赋予瓷器以良好的力学强度、介电性能、热稳定性和化学稳定性。

滑石3MgO 4SiO2 H2O

滑石在普通日用陶瓷中一般作为溶剂使用，在细陶瓷坯体中加入少量滑石，可降低烧成温度，在较低的温度下形成液相，加速莫来石晶体的生成，同时扩大烧结温度范围，提高白度、透明度、力学强度和热稳定性。

由于滑石多是片状结构，破碎时易呈片状颗粒并较软，故不易粉碎。在陶瓷制品成形过程中极易趋于定向排列，成有序状态，烧成时产生各向异性收缩，往往引起制品开裂。故在使用时常采用预烧的方法来破坏滑石原有的片状结构。

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