工藝技術_無機材料工藝學培訓課件

2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 1 原料選擇的重要性 第一章陶瓷原料 緒言 傳統(tǒng)陶瓷制品所用原料多為天然礦物原料 陶瓷制品的性質(zhì)不僅與工藝過程有關 而且與原料的種類有關 原料是陶瓷制品質(zhì)量的基礎 影響產(chǎn)品質(zhì)量的兩因素 1 原料質(zhì)量 2 生產(chǎn)工藝過程 高嶺石 伊利石 石英 鉀長石 鈉長石 硅灰石 葉臘石 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 2 原料選擇的重要性 第一章陶瓷原料 陶瓷制品的性能由坯體顯微結(jié)構(gòu)決定 而坯體顯微結(jié)構(gòu)則由原料的種類和加工工藝決定 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 3 質(zhì)量達標 并非越純越好 儲量要大 原料來源穩(wěn)定 價格合理 性能穩(wěn)定 對原料的最基本要求 運輸方便 原料選擇的基本要求 第一章陶瓷原料 原料選擇原則 原料的組成應能保證產(chǎn)品的質(zhì)量性能要求 原料的工藝性能應能滿足生產(chǎn)加工過程的工藝要求 緒言 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 4 第一章陶瓷原料 陶瓷原料的分類 可塑性原料 1 從工藝性能分 緒言 高嶺土 石英 鉀長石 非可塑性原料 瘠性原料 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 5 第一章陶瓷原料 1 1粘土類原料 一 粘土的概念與分類 一 概念 粘土 clay 是由多種微細礦物 主要是含水鋁硅酸鹽礦物 構(gòu)成的混合體 其礦物晶體粒徑一般小于2 m 從外觀看 i 由于所含雜質(zhì)種類及數(shù)量不同 粘土可呈多種顏色 ii 由于地質(zhì)成因不同 粘土有的松軟 有的堅硬 二 成因 粘土主要是由鋁硅酸鹽類巖石 如長石 片麻巖 偉晶花崗巖等經(jīng)過漫長的自然風化作用形成的 但只要是粘土 或多或少都具有一定的可塑性 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 6 第一章陶瓷原料 一 粘土的概念與分類 二 成因 自然風化 物理風化 暴曬 冰凍 水力及風力的破壞作用等 化學風化 自然界中的化學物質(zhì)對巖石造成的蝕變作用 風化過程中產(chǎn)生的可溶性鹽類將被雨水洗去 剩下的難溶鹽和氧化物 如SiO2 將成為粘土礦中的雜質(zhì)礦物 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 7 一 粘土的概念與分類 根據(jù)粘土的成因分類 I 一次粘土 原生粘土 母巖風化后的產(chǎn)物滯留于原地 再經(jīng)地質(zhì)作用而形成的粘土 三 分類 II 二次粘土 次生粘土 母巖的風化產(chǎn)物經(jīng)過自然力 洪水 大風 搬遷 在別處沉積下來而形成的粘土 此即為沉積型粘土礦 如唐山子木節(jié)土 黑山膨潤土 特點比較 一次粘土雜質(zhì)較少 顆粒較粗 可塑性較差 干燥強度較低 干燥收縮較小 燒結(jié)溫度較高 二次黏土的特點相反 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 8 第一章陶瓷原料 根據(jù)粘土的可塑性強弱分類 一 粘土的概念與分類 根據(jù)粘土的耐火度高低分類 耐火粘土 耐火度 1580 易熔粘土 耐火度 1350 難熔粘土 耐火度介于1350 1580 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 9 二 粘土的組成 粘土的性能取決于粘土的組成 包括粘土的礦物組成 化學組成和顆粒組成 1 粘土的化學組成 主要化學成分為SiO2 A12O3和結(jié)晶水 H2O 雜質(zhì)化學成分 含有少量的堿金屬氧化物K2O Na2O 堿土金屬氧化物CaO MgO 以及著色氧化物Fe2O3 TiO2等 不同成因的粘土 其化學組成有差別 如一次粘土一般SiO2含量較高 而A12O3含量較低 鐵多于鈦 富含游離石英和長石殘巖 所以 粘土的化學全分析數(shù)據(jù)包括上述各成分 外加燒失量一項 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 10 4 CaO MgO K2O Na2O 降低燒結(jié)溫度 縮小燒結(jié)范圍 1 1粘土類原料 粘土的化學組成在一定程度上反映了其工藝性質(zhì) 1 SiO2 若SiO2多 意味著游離石英較多 則粘土可塑性降低 干燥及燒成收縮較小 2 Al2O3 含量多 耐火度增高 難燒結(jié) 3 Fe2O3 1 TiO2 0 5 瓷制品呈白色 若含量過高 坯體顏色將變深 甚至還影響電絕緣性 5 H2O 有機質(zhì) 含量多時可塑性較好 但收縮大 從 燒失量 一項判斷 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 11 2 粘土的礦物組成 粘土很少由單一礦物組成 而是多種微細礦物的混合體 因此 粘土所含各種微細礦物的種類和數(shù)量是決定其工藝性能的主要因素 粘土礦物主要為高嶺石類 包括高嶺石 多水高嶺石等 蒙脫石類 包括蒙脫石 葉蠟石等 和伊利石類 也稱水云母 等等 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 12 a 高嶺石類 Kaolinite Al2O3 2SiO2 2H2O 高嶺石族礦物包括高嶺石 地開石 珍珠陶土和多水高嶺石等 高嶺石是粘土中常見的粘土礦物 主要由高嶺石組成的粘土稱為高嶺土 b 蒙脫石類 Montmorillonite Al2O3 4SiO2 nH2O n 2 蒙脫石也是一種常見的粘土礦物 以蒙脫石為主要組成礦物的粘土稱為膨潤土 bentonite 一般呈白色 灰白色 粉紅色或淡黃色 被雜質(zhì)污染時呈現(xiàn)其它顏色 c 伊利石類 Illite 伊利石是白云母經(jīng)強烈的化學風化作用轉(zhuǎn)變?yōu)槊擅撌蚋邘X石過程中的中間產(chǎn)物 故其化學組成介于白云母與高嶺石或蒙脫石之間 與白云母比較 伊利石多H2O而少K2O 與高嶺石比較 伊利石含K2O較多而含H2O較少 2 粘土的礦物組成 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 13 粘土礦物是具有層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物 其基本結(jié)構(gòu)單位是硅氧四面體層和鋁氧八面體層 由于四面體層和八面體層的結(jié)合方式 不等價離子同晶置換以及層間陽離子等不同 從而構(gòu)成了不同類型的層狀結(jié)構(gòu)粘土礦物 如下圖所示的結(jié)構(gòu)模型圖 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 14 各種粘土礦物的結(jié)構(gòu)特點 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 15 各種粘土礦物的工藝性質(zhì) a 高嶺石 可塑性較差 陽離子交換容量小 遇水不膨脹 干燥收縮較小 耐火度較高 燒結(jié)溫度較高 b 蒙脫石 可塑性好 陽離子交換容量大 遇水膨脹 干燥收縮大 燒結(jié)溫度較低 c 伊利石 與高嶺石相近 可塑性差 陽離子交換容量小 遇水不膨脹 干燥收縮小 燒結(jié)溫度低 燒結(jié)范圍窄 絹云母和瓷石也劃歸為伊利石類原料 葉臘石 Al2O3 2SiO2 H2O 其結(jié)構(gòu)與蒙脫石 Al2O3 4SiO2 nH2O 相似 但晶格中的同晶置換現(xiàn)象輕微 故陽離子交換容量很小 遇水也不膨脹 硬度低 是一種優(yōu)良的陶瓷原料 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 16 作業(yè) 1 選擇原料時應考慮哪些主要因素 2 粘土的化學全分析數(shù)據(jù)在生產(chǎn)上有何指導意義 3 比較高嶺石 蒙脫石及伊利石三者的結(jié)構(gòu)特點和工藝性能 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 17 關于絹云母和瓷石 1 絹云母 一種礦物 是一種細小鱗片狀的白云母 因其表面呈絲絹光澤而得名 其化學組成和結(jié)構(gòu)與白云母極相似 兩者在礦物學上并無區(qū)別 但絹云母外觀多呈粘土狀 具有粘土特性 是瓷石中的主要組成礦物 可塑性與高嶺石相當 高溫下具有一定的熔劑作用 絹云母可視為白云母與伊利石之間的過渡礦物 2 瓷石 是由長英巖或石英粗面巖經(jīng)過長期的熱液蝕變作用形成的一種多礦物混合體 風化程度深的瓷石 其中的絹云母會逐漸高嶺石化 部分地轉(zhuǎn)變?yōu)楦邘X石 所以 瓷石的礦物組成大致為 石英 40 60 絹云母 20 40 長石 5 30 高嶺石 0 10 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 18 瓷石的形成過程示意圖 部分絹云母化 完全絹云母化 部分高嶺石化 瓷石可單獨制瓷 燒成時 絹云母兼有高嶺土和長石之作用 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 19 粘土的加熱變化 各種粘土的差熱曲線 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 20 1 100 時排除吸附水 例如高嶺石受熱時 粘土礦物被加熱時 一般都要經(jīng)過排除自由水和吸附水 分解并脫去結(jié)晶水 形成莫來石新相等過程 粘土的加熱變化 2 450 以上 結(jié)構(gòu)水緩慢排出 高嶺石變成偏高嶺石 不含結(jié)晶水的高嶺石 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 21 3 繼續(xù)加熱 偏高嶺石進一步反應形成硅 鋁尖晶石 4 溫度超過1050 左右 硅 鋁尖晶石逐漸分離出晶格中的方石英 SiO2 形成熱力學穩(wěn)定的莫來石 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 22 3 粘土的顆粒組成 粘土中不同大小顆粒的體積百分比含量 粘土的顆粒組成與其工藝性能密切相關 1um的細顆粒愈多 則可塑性愈強 干燥收縮大 干后強度高 燒結(jié)溫度低 另外 片狀顆粒比桿狀顆粒接觸面積大 塑性大 強度高 粘土中的雜質(zhì)礦物 主要包括 1 石英與母巖殘渣 如長石 白云母等 2 碳酸鹽和硫酸鹽礦物 3 鐵質(zhì)礦物 4 有機質(zhì) 2 粘土的礦物組成 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 23 三 粘土的工藝性質(zhì) 1 可塑性概念 可塑性是指粘土粉碎后用適量的水調(diào)和 混練后捏成泥團 在一定外力的作用下可以任意改變其形狀而不發(fā)生開裂 除去外力后 仍能保持受力時的形狀的性能 概念 粘土的工藝性質(zhì)系指其所具有的 對生產(chǎn)工藝過程有重要影響的性質(zhì) 包括可塑性 結(jié)合性 干燥性質(zhì) 泥漿性質(zhì) 燒結(jié)性質(zhì)等 粘土的工藝性質(zhì)取決于其化學組成 礦物組成和顆粒組成 生產(chǎn)上 常用塑限 液限 可塑性指數(shù) 可塑性指標等參數(shù)來反映粘土的可塑性大小 可塑性的產(chǎn)生機理 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 24 三 粘土的工藝性質(zhì) 1 可塑性 塑限 粘土由干粉狀態(tài)變?yōu)樗苄誀顟B(tài)時的最低含水率 液限 粘土由塑性狀態(tài)變?yōu)闊o塑性的泥漿狀態(tài)時的含水率 可塑性指數(shù) 液限 塑限 可塑性指標 系指在一定的工作水分下 粘土泥團受外力作用時 最初出現(xiàn)裂紋時的應力與應變的乘積 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 25 三 粘土的工藝性質(zhì) 1 可塑性 塑限 液限 可塑性指數(shù)及可塑性指標高低大小在生產(chǎn)上的實際意義 粘土根據(jù)塑性大小分類 強塑性粘土 指數(shù) 15或指標 3 6 中等塑性粘土 指數(shù)7 15或指標2 5 3 6 弱塑性粘土 指數(shù)1 7或指標 2 5 瘠性原料 可塑性指數(shù) 1 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 26 三 粘土的工藝性質(zhì) 1 可塑性 影響可塑性大小的因素 改善粘土可塑性的途徑 1 淘洗除雜 2 風化處理 3 坯料陳腐和真空練泥處理 4 加入適量塑化劑 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 27 三 粘土的工藝性質(zhì) 2 結(jié)合性粘土的結(jié)合性是指粘土能結(jié)合非塑性原料形成良好的可塑泥團 有一定干燥強度的能力 結(jié)合性的表征方法 以能夠形成塑性泥團時所加入的標準石英砂量及試樣干后的抗折強度表示 可塑性好的粘土 其結(jié)合性也好 3 離子交換性 1 粘土顆粒因其表面存在斷鍵及晶格內(nèi)部存在不等價離子置換而帶有電荷 因此必須吸附其它異號離子來補償其電價 粘土的這種性質(zhì)稱為離子交換性 粘土通常發(fā)生的是陽離子吸附與交換 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 28 3 離子交換性 2 陽離子交換容量 100克干粘土所吸附能夠交換的陽離子或陰離子之數(shù)量 及其影響因素 粘土礦物組成 顆粒細度 晶格完善程度 有機質(zhì)含量等 3 黏土吸附不同陽離子對其工藝性能的影響 Al3 Ba2 Ca2 Mg2 K Na Li 泥漿穩(wěn)定性 泥漿流動性 泥漿觸變性 注漿成型時間 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 29 c 表征方法 泥漿厚化系數(shù)泥漿厚化系數(shù) d 觸變性大小對生產(chǎn)的影響 生產(chǎn)操作對觸變性的要求 若太小 成型后的生坯強度低 會影響脫模和之后的修坯操作 若太大 會造成泥漿輸送困難 且成型后的生坯易變形 4 泥漿性質(zhì) 1 觸變性a 概念 b 觸變性的解釋模型 片狀粘土顆粒各帶異號電荷 形成邊 邊或邊 面結(jié)合 即所謂的泥漿 卡片結(jié)構(gòu) 容納大量的自由水于其中 使泥漿 變稠 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 30 4 泥漿性質(zhì)e 影響觸變性大小的因素 礦物組成 顆粒細度 泥漿含水率及溫度 所用電解質(zhì)的性質(zhì)及數(shù)量 2 流動性及穩(wěn)定性 a 概念 b 對生產(chǎn)之影響 c 影響因素 5 干燥性質(zhì) 1 干燥收縮a 表示方法 干燥線收縮 體積收縮 b 與生產(chǎn)的關系 坯體外形尺寸確定 模型放尺率 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 31 5 干燥性質(zhì) 2 干燥強度a 表示方法 干燥抗折強度b 生產(chǎn)上的要求 強度要大 但要考慮干燥收縮和變形的控制 2 燒成收縮a 表示方法 燒成線收縮 體積收縮 其含義與干燥收縮類似 b 生產(chǎn)上的要求 適當小 以便于燒成變形的控制 干燥收縮和燒成收縮的綜合叫做試樣的總收縮 是模型設計的重要依據(jù) 6 燒結(jié)性能 1 燒后顏色 這是某些對坯體顏色和電 絕緣 性能有要求的制品所必須考慮的一點 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 32 6 燒結(jié)性能 3 燒結(jié)溫度和燒結(jié)范圍a 粘土的加熱曲線 b 影響因素 主要取決于粘土的化學礦物組成及顆粒細度 T1 開始燒結(jié)溫度 T2 完全燒結(jié)溫度 簡稱燒結(jié)溫度 T3 軟化溫度 燒結(jié) 溫度 范圍 T2 T3 c 生產(chǎn)上對燒結(jié)溫度及燒結(jié)范圍的要求 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 33 4 耐火度a 概念 材料在自重作用情況下 抵抗高溫作用而不破壞的能力 最高溫度 6 燒結(jié)性能 b 表征方法 c 粘土耐火度高低對生產(chǎn)的影響 耐火度高 燒成時不易變形 但也意味著制品的燒成溫度也高 d 影響因素 主要是化學組成 鋁硅比 鐵與堿氧化物含量 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 34 四 粘土在陶瓷生產(chǎn)中的作用 4 粘土可在高溫下分解生成莫來石 而足夠數(shù)量莫來石的存在 則是制品具有良好使用性能的保證 1 1粘土類原料 1 粘土的可塑性以及在水中的分散性和懸浮性 可以賦予坯料以良好的成型性能 2 粘土具有的結(jié)合性可以使之在成型時結(jié)合瘠性原料 保證成型坯體的強度 3 粘土是坯料中Al2O3的主要來源 是坯體具有一定耐火度 燒成時不易變形的重要保證 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 35 一 石英原料的種類 1 2石英類原料 二氧化硅 SiO2 在地殼中的豐度約為60 其中一部分以硅酸鹽化合物的狀態(tài)存在于各種礦物中 另一部分則以獨立狀態(tài)存在 成為單獨的石英礦 但由于經(jīng)歷的地質(zhì)作用及成礦條件不同 石英礦體呈現(xiàn)多種狀態(tài)產(chǎn)出 并有不同的純度 a 水晶 結(jié)晶良好的純SiO2 b 脈石英 SiO2含量 99 高檔細瓷用原料 c 石英巖 SiO2含量 97 一般陶瓷生產(chǎn)用主要原料 d 砂巖 SiO2含量90 95 根據(jù)膠結(jié)物的不同 分石灰質(zhì) 粘土質(zhì) 云母質(zhì)和硅質(zhì)砂巖四種 陶瓷生產(chǎn)僅用硅質(zhì)砂巖 e 石英砂 SiO2含量 90 雜質(zhì)較多 一般不用 f 燧石 石英沉積巖 隱晶質(zhì) 硬度很大 可用作研磨材料 球磨機內(nèi)襯 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 36 脈石英 水晶 結(jié)晶良好的石英 水晶 結(jié)晶良好的石英 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 37 二 石英的性質(zhì) 石英的主要化學成分為SiO2 但是常含有少量的Al2O3 Fe2O3 CaO MgO TiO2等雜質(zhì)成分 石英具有很強耐酸侵蝕能力 氫氟酸除外 但與堿性物質(zhì)接觸時能起反應而生成可溶性的硅酸鹽 高溫下 石英易與堿金屬氧化物作用生成硅酸鹽與玻璃態(tài)物質(zhì) 二氧化硅在常壓下有七種結(jié)晶態(tài)和一個玻璃態(tài) 它們是 石英 石英 鱗石英 鱗石英 鱗石英 方石英 方石英 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 38 二 石英的性質(zhì) 多晶轉(zhuǎn)變 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 39 二 石英的性質(zhì) 多晶轉(zhuǎn)變 石英晶型轉(zhuǎn)變與陶瓷生產(chǎn)的關系 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 40 二 石英的性質(zhì) 多晶轉(zhuǎn)變 石英晶型轉(zhuǎn)變與陶瓷生產(chǎn)的關系 理論晶型轉(zhuǎn)化的前提 緩慢升溫 維持晶型轉(zhuǎn)化在平衡態(tài)下進行 實際生產(chǎn)中 由于燒成溫度的限制 一般在1400 以下 因此普通陶瓷制品燒成后 殘留的石英礦物一般以 石英 鱗石英 半安定 方石英等形式存在 實際生產(chǎn)中升溫快 由上圖可見 無論是否有礦化劑 石英的轉(zhuǎn)化過程都經(jīng)過半安定方石英階段 有礦化劑存在時 最終有鱗石英形成 無礦化劑時 最終形成方石英 在普通陶瓷生產(chǎn)過程中 對產(chǎn)品燒成質(zhì)量影響最大的是石英的位移性轉(zhuǎn)化 尤其是 石英和 石英之間的轉(zhuǎn)變 而不是重建性轉(zhuǎn)化 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 41 四 石英在陶瓷生產(chǎn)中的作用 4 石英可增大釉料的耐磨性 硬度 白度及化學穩(wěn)定性 降低釉的膨脹系數(shù) 1 作為瘠性原料 石英可減小坯體的干燥收縮 縮短干燥時間 并對泥料的可塑性起調(diào)節(jié)作用 2 燒成過程中 石英的體積膨脹可部分抵消坯體的燒成收縮 有利于保證坯體的外形 3 高溫下石英熔融可增大液相粘度 拓寬坯體燒成范圍 而未熔石英又可保證坯體的強度 防止坯體變形 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 42 一 長石的種類 長石是陶瓷生產(chǎn)中的主要熔劑性原料 一般用作坯料 釉料 色料熔劑等的基本成分 用量較大 是陶瓷生產(chǎn)三大原料之一 自然界中長石的種類很多 但都是以下四種純長石的固溶體 鈉長石 Ab Na AlSi3O8 或Na2O Al2O3 6SiO2鉀長石 Or K AlSi3O8 或K2O Al2O3 6SiO2鈣長石 An Ca Al2Si2O8 或CaO Al2O3 2SiO2鋇長石 Cn Ba Al2Si2O8 或BaO Al2O3 2SiO2 1 3長石類原料 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 43 長石類礦物的化學組成與礦物物理性質(zhì) 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 44 一 長石的種類 1 3長石類原料 自然界的純長石礦體罕見 主要是K Na長石的固溶體和Na Ca長石固溶體 一 K Na長石的固溶體 鉀 鈉長石僅能形成有限固溶體 根據(jù)鈉長石的固溶度不同 可以三種單體礦物出現(xiàn) 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 45 一 長石的種類 二 Na Ca長石的固溶體 斜長石 鈉 鈣長石能形成無限 連續(xù) 固溶體 斜長石實指Na Ca長石含量在10 90 之間的Na Ca長石固溶體 否則 分別稱之為鈉長石或鈣長石 陶瓷生產(chǎn)中主要利用正長石和微斜長石 即以鉀長石為主要組成的K Na長石的固溶體 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 46 二 長石的熔融特性及生產(chǎn)要求 1 鉀長石的始熔溫度約為1150 熔融范圍約350 1150 1500 高溫熔體粘度較大 且粘度隨溫度的升高降低較慢 2 鈉長石的始熔溫度約為1100 熔融范圍約150 1150 1250 高溫熔體粘度較小 且粘度隨溫度的升高降低較快 與鉀長石比較 3 鈣長石的始熔溫度較高 1550 熔融溫度范圍窄 高溫下熔體不透明 粘度也小 冷卻時容易析晶 化學穩(wěn)定性也差 一 熔融特性 二 生產(chǎn)要求 始熔溫度低 1200 熔融范圍寬 熔體粘度較大 且隨溫度變化較小 就化學組成而言 Al2O315 20 K2O Na2O 13 其中Na2O 3 Fe2O3 0 5 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 47 三 長石在陶瓷生產(chǎn)中的作用 4 在釉料中長石亦為主要熔劑 可降低釉料的燒成溫度 并提高釉面的平整度 光澤度 1 作為瘠性原料 可縮短生坯干燥時間 減少坯體的干燥收縮變形等 2 高溫燒成時起熔劑作用 降低燒成溫度 其熔體可溶解石英和粘土礦物 促進固相反應 從而縮短燒成時間 3 燒成過程中 熔融后的長石熔體能促進坯體的致密化過程 即成瓷過程 改善制品的使用性能 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 48 課外作業(yè) 1 為什么Ca 土泥漿的穩(wěn)定性 流動性比Na 土泥漿的差 2 試分析影響泥漿觸變性的各個因素 3 說明粘土在陶瓷生產(chǎn)中的作用 4 對制品燒成質(zhì)量影響最大的石英晶型轉(zhuǎn)變是哪個 為什么 5 說明石英在陶瓷生產(chǎn)中的作用 6 配制坯料的長石應滿足哪些要求 對其化學組成有何要求 7 說明長石在陶瓷生產(chǎn)中的作用 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 49 第四節(jié)其他礦物原料 1 瓷石瓷石是一種由石英 絹云母組成 并含有若干高嶺石 長石等的巖石狀礦物集合體 瓷石的可塑性不高 結(jié)合強度不大 但干燥速度快 瓷石粉 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 50 化學通式為 A12O3 4SiO2 nH2O晶體結(jié)構(gòu)式為 A12 Si4O10 OH 2 2 葉臘石 單斜晶系晶體 葉臘石 理論化學組成為 A12O328 30 SiO266 70 H2O5 00 葉蠟石通常呈白色 淺黃或淺灰色 結(jié)構(gòu)和蒙脫石相似 都屬于2 1型層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 51 主要是高鋁礬土及硅線石族礦物 可用于制造高鋁陶瓷 窯具和砌筑窯爐的耐火材料 a 高鋁礬土 鋁土礦 b 硅線石族原料 高鋁礬土 硅線石 3 高鋁質(zhì)礦物原料 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 52 滑石滑石由天然的含水層狀硅酸鎂礦物組成 其化學式為3MgO 4SiO2 H2O 晶體結(jié)構(gòu)式是Mg3 Si4O10 OH 2 理論化學組成為 MgO31 88 SiO263 37 H2O4 74 常含有鐵 鋁 錳 鈣等雜質(zhì) 滑石屬2 1型層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物 其晶體結(jié)構(gòu)與葉蠟石十分相似 4 堿土硅酸鹽類原料 滑石在普通陶瓷的釉料中一般作為熔劑使用 在細陶瓷坯體中加入少量滑石 也可降低燒成溫度 另外 滑石是生產(chǎn)鎂質(zhì)瓷的主要原料 滑石 A 滑石與蛇紋石 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 53 蛇紋石蛇紋石與滑石同屬鎂的含水硅酸鹽礦物 化學式為3MgO 4SiO2 2H2O 晶體結(jié)構(gòu)式為Mg3 SiO2 OH 4 理論化學組成 MgO43 SiO244 1 H2O12 9 常含鐵 鈦 鎳等雜質(zhì) 鐵含量較高 蛇紋石屬單斜晶系 晶體發(fā)育不完全 一般只用作堿性耐火材料 蛇紋石 4 堿土硅酸鹽類原料 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 54 天然硅灰石是典型的高溫變質(zhì)礦物 通常產(chǎn)于石灰?guī)r和酸性巖漿的接觸帶 由CaO與SiO2反應而成 其化學通式為CaO SiO2 晶體結(jié)構(gòu)式為Ca SiO3 理論化學組成為CaO48 25 SiO251 75 硅灰石 B 硅灰石 硅灰石在陶瓷工業(yè)中的用途廣泛 可用于制造釉面磚 日用陶瓷 低損耗無線電陶瓷等 也可用于生產(chǎn)衛(wèi)生陶瓷 磨具 火花塞等 硅灰石作為堿土金屬硅酸鹽 在普通陶瓷坯體中可起助熔作用 降低坯體的燒結(jié)溫度 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 55 C 透輝石透輝石的化學式為CaO MgO 2SiO2 晶體結(jié)構(gòu)式 CaMg SiO3 理論化學組成為 CaO25 9 MgO18 5 SiO255 6 透輝石 4 堿土硅酸鹽類原料 透輝石也用作陶瓷低溫快速燒成的原料 尤其在釉面磚生產(chǎn)中得到了廣泛應用 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 56 A 霞石正長巖主要礦物組成為長石類及霞石AlSiO4的固熔體 次要礦物為輝石 角閃石等 外觀呈淺灰綠或淺紅褐色 脂肪光澤 霞石正長巖 5 含堿硅酸鋁類礦物 以霞石正長巖代替長石 可使坯體燒成時不易沉塌 制得的產(chǎn)品不易變形 熱穩(wěn)定性好 力學強度有所提高 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 57 鋰輝石鋰輝石的化學式為Li2O Al2O3 4SiO2 晶體結(jié)構(gòu)式為LiAl SiO3 2 理論化學組成為 Li2O8 02 SiO264 58 Al2O327 40 含有鉀 鈉 鎂 錳 鐵等雜質(zhì) 鋰輝石有三種同質(zhì)多相變體 即 鋰輝石 鋰輝石及 鋰輝石 鋰輝石 B 鋰質(zhì)礦物原料 5 含堿硅酸鋁類礦物 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 58 鋰云母鋰云母又稱鱗云母 是一種富含揮發(fā)成分的三層型結(jié)構(gòu)狀硅酸鹽 其化學式為LiF KF Al2O3 3SiO2 晶體結(jié)構(gòu)式為K Li Al 3 Al Si Si3O10 F OH 2 化學組成不確定 在金屬元素中 鋰的相對原子質(zhì)量最小 化學活性比鉀 鈉強 且Li 具有很高的靜電場 因此有非常強的熔劑化作用 能顯著降低材料的燒結(jié)和熔融溫度 鋰云母 B 鋰質(zhì)礦物原料 5 含堿硅酸鋁類礦物 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 59 A 方解石方解石是石灰?guī)r 大理巖的主要礦物 屬三方晶系 晶體呈菱面體 有時呈粒狀或板狀 方解石在陶瓷坯體中 高溫分解前起瘠化作用 分解后起熔劑作用 水晶 方解石花 6 碳酸鹽類礦物 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 60 B 菱鎂礦菱鎂礦的化學通式是MgCO3 理論化學組成MgO47 82 CO252 18 菱鎂礦是制造鎂質(zhì)耐火材料的重要原料 也是陶瓷工業(yè)中用于合成尖晶石 MgO Al2O3 鈦酸鎂 MgO TiO2 等原料 以及制備鎂橄欖石瓷 2MgO SiO2 的主要原料 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 61 C 白云石白云石是CaCO3和MgCO3的復鹽 化學通式為CaMg CO3 在陶瓷工業(yè)中 白云石的使用能同時引入CaO及MgO 它們一般起熔劑作用 能降低燒成溫度 促進石英的熔解和莫來石的生成 白云石 6 碳酸鹽類礦物 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 62 第五節(jié)新型陶瓷原料 1 氧化鋁 Al2O3 氧化鋁的晶型轉(zhuǎn)變示意圖 一 氧化物原料 a 氧化鋁的晶型轉(zhuǎn)變 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 63 B Al2O3原料的制備制取氧化鋁的方法是澳大利亞的化學家拜耳 KarlJosephBayer 于1889 1892年發(fā)明的 制取工業(yè)Al2O3的原料為鋁土礦 主要步驟為 燒結(jié) 溶出 脫硅 分解和煅燒 氧化鋁粉體 2020 2 18 河南省精品課程 陶瓷工藝原理 64 MgO屬立方晶系NaCl型結(jié)構(gòu) 熔點2800 密度3 58g cm3 MgO化學活性強 易溶于酸 水化能力大 因此制造MgO陶瓷時必須考慮原料的這種特性 另外 MgO在空氣中容易吸潮水化生成