陶瓷工藝學34-35釉料配方與計算釉層形成過程ppt課件

1、3.4 釉料配方與計算釉料配方與計算一、釉料配方的配制原則一、釉料配方的配制原則 確定釉料的配方，首先要考慮不同的制品對確定釉料的配方，首先要考慮不同的制品對釉性能的不同要求。例如：釉性能的不同要求。例如：對于日用瓷，要求其具有良好的透光性、高白度、對于日用瓷，要求其具有良好的透光性、高白度、光澤度；光澤度；墻地磚要求其高硬度，耐磨性能、熱穩(wěn)性能、耐墻地磚要求其高硬度，耐磨性能、熱穩(wěn)性能、耐酸性能、化學穩(wěn)定性好；酸性能、化學穩(wěn)定性好；電瓷則要求好的絕緣性能等。電瓷則要求好的絕緣性能等。根據(jù)坯料燒結(jié)性能來調(diào)節(jié)釉的熔融性質(zhì)包括熔融溫根據(jù)坯料燒結(jié)性能來調(diào)節(jié)釉的熔融性質(zhì)包括熔融溫度、熔融溫度范圍和釉面

2、性能等三個方面指標）。度、熔融溫度范圍和釉面性能等三個方面指標）。l其次，要求釉料組成適應(yīng)坯料性能及燒成工藝。在制定具其次，要求釉料組成適應(yīng)坯料性能及燒成工藝。在制定具體釉料配方時要求掌握幾個原則：體釉料配方時要求掌握幾個原則：使釉與坯體膨脹系數(shù)相適應(yīng)。釉與坯體膨脹系數(shù)相適使釉與坯體膨脹系數(shù)相適應(yīng)。釉與坯體膨脹系數(shù)相適應(yīng)，則需釉冷卻凝固后，釉層受壓應(yīng)力，這可以提高瓷應(yīng)，則需釉冷卻凝固后，釉層受壓應(yīng)力，這可以提高瓷坯機械強度和抗熱震性能，消除釉層的開裂和剝落的缺坯機械強度和抗熱震性能，消除釉層的開裂和剝落的缺陷。一般要求釉的膨脹系數(shù)略低于坯體的膨脹系數(shù)。陷。一般要求釉的膨脹系數(shù)略低于坯體的膨脹系

3、數(shù)。合理地選用原料。釉用原料在高溫下的性能如熔融溫合理地選用原料。釉用原料在高溫下的性能如熔融溫度、高溫粘度、密度和粘附性等都有很大的差別，除了度、高溫粘度、密度和粘附性等都有很大的差別，除了使釉料化學成分合理以外，必須正確地選用原料，以求使釉料化學成分合理以外，必須正確地選用原料，以求獲得具有良好的工藝性能的釉漿和燒成后無缺陷的釉面。獲得具有良好的工藝性能的釉漿和燒成后無缺陷的釉面。坯釉化學組成相適應(yīng)。為保證坯釉緊密結(jié)合，形成良坯釉化學組成相適應(yīng)。為保證坯釉緊密結(jié)合，形成良好的中間層，應(yīng)使坯釉料組成有一定的差別，但也不宜好的中間層，應(yīng)使坯釉料組成有一定的差別，但也不宜過大，一般以坯、釉酸度系

4、數(shù)過大，一般以坯、釉酸度系數(shù)C.A來控制。來控制。釉的彈性模量與坯的彈性模量要匹配。一般要求釉釉的彈性模量與坯的彈性模量要匹配。一般要求釉既有較大的彈性，又要求其與坯體的彈性模量相匹配，既有較大的彈性，又要求其與坯體的彈性模量相匹配， 使使E釉釉 E坯坯 。二、釉料配方的確定二、釉料配方的確定1、掌握必要的資料、掌握必要的資料首先要掌握坯料的化學與物理性質(zhì)，如坯體的化學首先要掌握坯料的化學與物理性質(zhì)，如坯體的化學組成、膨脹系數(shù)、燒結(jié)溫度、燒結(jié)溫度范圍及氣氛組成、膨脹系數(shù)、燒結(jié)溫度、燒結(jié)溫度范圍及氣氛等。等。必須明確釉本身的性能要求例如白度、光澤度、必須明確釉本身的性能要求例如白度、光澤度、透光

5、度、化學穩(wěn)定性、抗凍性、電性能及制品的透光度、化學穩(wěn)定性、抗凍性、電性能及制品的性能要求例如力學強度、熱穩(wěn)定性、耐酸耐堿性、性能要求例如力學強度、熱穩(wěn)定性、耐酸耐堿性、釉面硬度等）。釉面硬度等）。制釉原料化學組成、原料的純度以及工藝性能等。制釉原料化學組成、原料的純度以及工藝性能等。 除以上三點外，工藝條件對釉的影響也很大，除以上三點外，工藝條件對釉的影響也很大，如細度與表面張力的關(guān)系、釉漿稠度對施釉厚度的如細度與表面張力的關(guān)系、釉漿稠度對施釉厚度的影響、燃料種類、燒成方法、窯內(nèi)氣氛等均需在釉影響、燃料種類、燒成方法、窯內(nèi)氣氛等均需在釉料的研究中著重考慮。料的研究中著重考慮。2、釉料配方的確定

6、方法、釉料配方的確定方法要確定一種釉料配方，在實際工作中可按下述方法進行：要確定一種釉料配方，在實際工作中可按下述方法進行：（1借助于成功的經(jīng)驗借助于成功的經(jīng)驗（2借助于三元相圖借助于三元相圖（3利用釉的組成利用釉的組成-溫度圖溫度圖（4參考測溫錐的組成進行配方參考測溫錐的組成進行配方（5采用釉料的系統(tǒng)調(diào)試方法采用釉料的系統(tǒng)調(diào)試方法（6采用正交實驗設(shè)計采用正交實驗設(shè)計三、釉料配方的計算三、釉料配方的計算（一釉料的表示方法（一釉料的表示方法 1、實驗式表示法。以各種氧化物的量、實驗式表示法。以各種氧化物的量mol的的比例來表示。釉式中往往取堿性氧化物的量的總比例來表示。釉式中往往取堿性氧化物的量

7、的總和為和為1。 2、化學組成表示法。以釉料中各種氧化物組成的、化學組成表示法。以釉料中各種氧化物組成的質(zhì)量分數(shù)來表示配方組成的方法。質(zhì)量分數(shù)來表示配方組成的方法。 3、配料量表示法。以原料的質(zhì)量分數(shù)來表示配方、配料量表示法。以原料的質(zhì)量分數(shù)來表示配方組成的方法。組成的方法。 4、示性礦物組成表示法。坯料配方組成以純理論、示性礦物組成表示法。坯料配方組成以純理論的粘土、石英、長石等礦物來表示的方法。的粘土、石英、長石等礦物來表示的方法。（二釉料配方的計算 1. 生料釉配方的計算 生料釉是以生料配方經(jīng)混合磨細后施釉燒成的。在計算時一般先用長石來滿足鉀鈉含量，同時平衡部分氧化鋁，然后用粘土平衡掉剩

8、余的氧化鋁，再逐項平衡其它組成，最后為被平衡的組成采用化工原料加以平衡。 例1 P1802. 熔塊配方計算熔塊配方計算熔塊制備的重要意義是將可溶性原料變?yōu)椴蝗苄誀顟B(tài)，然后配熔塊制備的重要意義是將可溶性原料變?yōu)椴蝗苄誀顟B(tài)，然后配于釉中。于釉中。 1當采用易溶于水的碳酸鈉、碳酸鉀、硼砂、硼酸等當采用易溶于水的碳酸鈉、碳酸鉀、硼砂、硼酸等原料配釉時，在施釉過程中釉容易被坯體吸收，使坯體的原料配釉時，在施釉過程中釉容易被坯體吸收，使坯體的燒結(jié)溫度降低，而釉的成熟溫度因釉漿成分改變而提高。燒結(jié)溫度降低，而釉的成熟溫度因釉漿成分改變而提高。坯體干燥后，這些水溶性鹽類又隨水分蒸發(fā)而集中在坯體坯體干燥后，這些

9、水溶性鹽類又隨水分蒸發(fā)而集中在坯體表面，燒后產(chǎn)生缺陷。表面，燒后產(chǎn)生缺陷。 2此外，在釉中常要引入一些毒性原料此外，在釉中常要引入一些毒性原料(鉛的化合物、鉛的化合物、鋇鹽、銻鹽等鋇鹽、銻鹽等)，它們作為生料直接引入釉中會造成生產(chǎn)工，它們作為生料直接引入釉中會造成生產(chǎn)工人操作中毒。人操作中毒。因而，需要把上述毒性原料和其它原料預先熔制成不溶于水或因而，需要把上述毒性原料和其它原料預先熔制成不溶于水或微溶于水、無毒的硅酸鹽熔塊。微溶于水、無毒的硅酸鹽熔塊。3.5 釉層形成過程釉層形成過程釉在加熱過程中，會發(fā)生一系列復雜的物理化學釉在加熱過程中，會發(fā)生一系列復雜的物理化學變化，如脫水，有機物、碳酸

10、鹽、硫酸鹽、磷變化，如脫水，有機物、碳酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽等分解和固相反應(yīng)，原料自身熔化、相互酸鹽等分解和固相反應(yīng)，原料自身熔化、相互熔解形成低共熔物以及坯釉之間在加熱過程中熔解形成低共熔物以及坯釉之間在加熱過程中的反應(yīng)等。的反應(yīng)等。 一、釉料在加熱過程中的變化一、釉料在加熱過程中的變化 不同釉料在加熱過程中的熱分析表明，其發(fā)生不同釉料在加熱過程中的熱分析表明，其發(fā)生的物理化學反應(yīng)有以下幾類：原料的分解；的物理化學反應(yīng)有以下幾類：原料的分解；化合與固相反應(yīng)；燒結(jié)；熔融。而這些化合與固相反應(yīng)；燒結(jié)；熔融。而這些變化往往又重疊交叉出現(xiàn)或重復出現(xiàn)。變化往往又重疊交叉出現(xiàn)或重復出現(xiàn)。（一原料的分解（一

11、原料的分解在在575900 溫度范圍內(nèi)，碳酸鹽、硫酸鹽、純堿、菱鎂礦、溫度范圍內(nèi)，碳酸鹽、硫酸鹽、純堿、菱鎂礦、白云石等分解形成氧化物，硝酸鹽分解放出氮氣和氧氣等。白云石等分解形成氧化物，硝酸鹽分解放出氮氣和氧氣等。由于大量氣體的排出，這一階段應(yīng)緩慢升溫，充分地排除氣由于大量氣體的排出，這一階段應(yīng)緩慢升溫，充分地排除氣態(tài)產(chǎn)物以防止氣泡產(chǎn)生及釉面針孔、裂紋等缺陷形成。態(tài)產(chǎn)物以防止氣泡產(chǎn)生及釉面針孔、裂紋等缺陷形成。需要注意，雜質(zhì)的存在會降低化合物的分解溫度。例如純白需要注意，雜質(zhì)的存在會降低化合物的分解溫度。例如純白云石的分解溫度為云石的分解溫度為750760 ，而含，而含5%Na2CO3或或K

12、2CO3的白云石分解溫度則為的白云石分解溫度則為630，而，而1%的的NaCl會使白云石分解會使白云石分解溫度降低溫度降低100左右。左右。（二化合與固相反應(yīng)（二化合與固相反應(yīng)在釉料中出現(xiàn)液相之前除了分解反應(yīng)發(fā)生外，同時還有許多在釉料中出現(xiàn)液相之前除了分解反應(yīng)發(fā)生外，同時還有許多化合物間的固相反應(yīng)發(fā)生。在溫度繼續(xù)升高時，易熔氧化化合物間的固相反應(yīng)發(fā)生。在溫度繼續(xù)升高時，易熔氧化物同物同Al2O3和和SiO2等發(fā)生反應(yīng)，形成新的共熔物。等發(fā)生反應(yīng)，形成新的共熔物。研究表明，研究表明，Na2CO3與與SiO2在在700以下能發(fā)生完全固相反以下能發(fā)生完全固相反應(yīng)，在應(yīng)，在800時能發(fā)生少量燒結(jié)現(xiàn)象。

13、時能發(fā)生少量燒結(jié)現(xiàn)象。 CaCO3與與SiO2 固固相接觸可反應(yīng)生成偏硅酸鈣相接觸可反應(yīng)生成偏硅酸鈣CaSiO3），如果加熱時間），如果加熱時間很長，在很長，在610可以起反應(yīng)，在可以起反應(yīng)，在800時反應(yīng)劇烈，時反應(yīng)劇烈，950可完全形成可熔性硅酸鹽，可完全形成可熔性硅酸鹽，1150時成為流動性熔體。時成為流動性熔體。（三燒結(jié)（三燒結(jié) 燒結(jié)是指將粉末狀態(tài)的物質(zhì)經(jīng)過加熱轉(zhuǎn)化為燒結(jié)是指將粉末狀態(tài)的物質(zhì)經(jīng)過加熱轉(zhuǎn)化為具有一定強度的凝集塊狀物質(zhì)的過程。具有一定強度的凝集塊狀物質(zhì)的過程。 燒結(jié)過程受諸多因素的影響。燒結(jié)過程受諸多因素的影響。（四熔融（四熔融釉熔融出現(xiàn)液相有兩方面原因：一是自熔，即指釉料

14、中長石、釉熔融出現(xiàn)液相有兩方面原因：一是自熔，即指釉料中長石、碳酸鹽、硝酸鹽、氧化鉛及熔塊等易熔物的融化；其次是共熔，碳酸鹽、硝酸鹽、氧化鉛及熔塊等易熔物的融化；其次是共熔，是指釉料中幾種物質(zhì)形成各種低共熔物。例如碳酸鹽與長石、是指釉料中幾種物質(zhì)形成各種低共熔物。例如碳酸鹽與長石、石英；鉛丹與石英、粘土；硼砂、硼酸與石英及碳酸鹽等。石英；鉛丹與石英、粘土；硼砂、硼酸與石英及碳酸鹽等。n事實上，釉層不可能完全均勻，在釉中仍然存留著殘留石英事實上，釉層不可能完全均勻，在釉中仍然存留著殘留石英或方石英以及未熔的乳濁劑和著色劑顆粒，同時還有少量的氣或方石英以及未熔的乳濁劑和著色劑顆粒，同時還有少量的氣

15、體存在。體存在。n隨著溫度升高，釉層中最初出現(xiàn)的液相使粉料由固相反應(yīng)逐隨著溫度升高，釉層中最初出現(xiàn)的液相使粉料由固相反應(yīng)逐漸轉(zhuǎn)化為有液相參與的反應(yīng)，并不斷地熔解釉料成分，最終使?jié)u轉(zhuǎn)化為有液相參與的反應(yīng)，并不斷地熔解釉料成分，最終使液相量急劇增加，絕大部分成分變成熔體。而溫度的繼續(xù)升高，液相量急劇增加，絕大部分成分變成熔體。而溫度的繼續(xù)升高，使液態(tài)充分流動，對流作用使釉的組成逐漸均勻化。使液態(tài)充分流動，對流作用使釉的組成逐漸均勻化。影響熔融和均化的因素：影響熔融和均化的因素：釉料內(nèi)部的高溫排氣。在高溫下，釉料內(nèi)氣泡的排出會釉料內(nèi)部的高溫排氣。在高溫下，釉料內(nèi)氣泡的排出會在釉熔體中起攪拌作用。溫度

16、愈高，釉粘度下降愈大，在釉熔體中起攪拌作用。溫度愈高，釉粘度下降愈大，攪拌作用愈強，從而使釉層均化較好。攪拌作用愈強，從而使釉層均化較好。原料的狀態(tài)。原料顆粒愈細，混合的愈均勻，愈能降低原料的狀態(tài)。原料顆粒愈細，混合的愈均勻，愈能降低熔化溫度，大大縮短熔化時間，增強均勻程度。熔化溫度，大大縮短熔化時間，增強均勻程度。釉燒時間和溫度。釉燒時間長，溫度高，會使釉熔化和釉燒時間和溫度。釉燒時間長，溫度高，會使釉熔化和均化更充分。均化更充分。二、釉層冷卻時的變化二、釉層冷卻時的變化 熔融的釉層在冷卻時要經(jīng)過三個階段：熔融的釉層在冷卻時要經(jīng)過三個階段： 從低粘度的流動狀態(tài)冷卻到軟化溫度從低粘度的流動狀態(tài)

17、冷卻到軟化溫度Tf ） ； 粘度增加，經(jīng)過粘性狀態(tài)；粘度增加，經(jīng)過粘性狀態(tài)； 超過轉(zhuǎn)變溫度（超過轉(zhuǎn)變溫度（ Tg后凝固形成玻璃體。后凝固形成玻璃體。第一階段，粘度小于第一階段，粘度小于10Pas，溫度與粘度大致成直線關(guān)系，釉，溫度與粘度大致成直線關(guān)系，釉處于熔融狀態(tài)。處于熔融狀態(tài)。 第二階段，隨溫度降低，熔體粘度增加，第二階段，隨溫度降低，熔體粘度增加，粘度在粘度在10100Pas，為硬化階段或轉(zhuǎn)變區(qū)域，此范圍內(nèi)釉，為硬化階段或轉(zhuǎn)變區(qū)域，此范圍內(nèi)釉還處于粘性狀態(tài)。第三個階段，粘度大于還處于粘性狀態(tài)。第三個階段，粘度大于100Pas，溫度低，溫度低于轉(zhuǎn)變溫度點于轉(zhuǎn)變溫度點Tg時，釉面由粘性狀態(tài)進

18、入脆性狀態(tài)，釉時，釉面由粘性狀態(tài)進入脆性狀態(tài)，釉面硬化。面硬化。三、釉層內(nèi)的氣泡三、釉層內(nèi)的氣泡 釉層內(nèi)普遍存在氣泡，即使是表面平滑、光澤良好的釉釉層內(nèi)普遍存在氣泡，即使是表面平滑、光澤良好的釉層，利用顯微鏡等手段也總是能見到斷面上存在著氣層，利用顯微鏡等手段也總是能見到斷面上存在著氣泡。釉中氣泡主要是由泡。釉中氣泡主要是由N2、水汽、水汽、CO、O2、SO2、H2等氣體所組成。等氣體所組成。u 釉層產(chǎn)生氣泡的原因很多，歸納起來，有如下幾個方面：釉層產(chǎn)生氣泡的原因很多，歸納起來，有如下幾個方面：1、由于坯釉本身反應(yīng)產(chǎn)生的氣泡、由于坯釉本身反應(yīng)產(chǎn)生的氣泡坯體中存在著很多氣孔，可以分為兩類：開口氣

19、孔和閉口氣坯體中存在著很多氣孔，可以分為兩類：開口氣孔和閉口氣孔。在溫度升高時，開口氣孔體積膨脹并進入釉層而排出。另孔。在溫度升高時，開口氣孔體積膨脹并進入釉層而排出。另外，隨溫度升高，釉層熔融將坯體濕潤，由于釉對坯體的熔解外，隨溫度升高，釉層熔融將坯體濕潤，由于釉對坯體的熔解作用可以打開原來已封閉的閉口氣孔，也會使其通過釉層排出作用可以打開原來已封閉的閉口氣孔，也會使其通過釉層排出而形成針孔、凹坑等缺陷。對于沒有排出的氣孔，則留在釉層而形成針孔、凹坑等缺陷。對于沒有排出的氣孔，則留在釉層中形成氣泡。中形成氣泡。坯釉中含有坯釉中含有CO32-、SO42-、NO3-、Pb3O4等，在高溫下分等，

20、在高溫下分解而排出氣體，產(chǎn)生氣泡。解而排出氣體，產(chǎn)生氣泡。熔塊中溶入的水分在高溫下逸出，形成氣泡。熔塊中溶入的水分在高溫下逸出，形成氣泡。Fe2O3在高溫下發(fā)生分解反應(yīng)生產(chǎn)在高溫下發(fā)生分解反應(yīng)生產(chǎn)FeO和和O2，O2在釉層中形在釉層中形成氣泡或通過釉層產(chǎn)生缺陷。成氣泡或通過釉層產(chǎn)生缺陷。2、由于碳素形成氣泡、由于碳素形成氣泡 包括兩方面的原因：包括兩方面的原因：一方面，燒成氣氛中的一方面，燒成氣氛中的CO氣體容易被方石英所吸附，氣體容易被方石英所吸附，而且而且CO在高溫下裂解產(chǎn)生在高溫下裂解產(chǎn)生CO2和和C，CO2氣體在氣體在釉層形成氣泡。釉層形成氣泡。另一方面，裂解的另一方面，裂解的C沉積在

21、釉表面，在高溫下氧化而沉積在釉表面，在高溫下氧化而形成形成CO2引起釉層出現(xiàn)氣泡。引起釉層出現(xiàn)氣泡。3、由工藝因素影響而形成的氣泡、由工藝因素影響而形成的氣泡干燥后的釉層透氣性較差，坯體孔隙中的氣體不易干燥后的釉層透氣性較差，坯體孔隙中的氣體不易排出，而在高溫時坯中氣體通過釉面而產(chǎn)生氣泡。排出，而在高溫時坯中氣體通過釉面而產(chǎn)生氣泡。在施釉時將一部分氣體封閉在釉層中，也會產(chǎn)生氣在施釉時將一部分氣體封閉在釉層中，也會產(chǎn)生氣泡，或者在釉中加入一些添加劑而引入氣泡。泡，或者在釉中加入一些添加劑而引入氣泡。在燒釉或燒制熔塊時，窯爐中的燃燒產(chǎn)物會夾帶進在燒釉或燒制熔塊時，窯爐中的燃燒產(chǎn)物會夾帶進入釉層中形成氣泡。入釉層中形成氣泡?？焖贌蓵r，坯釉中氣體來不及排出，被已燒融并快速燒成時，坯釉中氣體來不及排出，被已燒融并硬化的釉層封閉在其中形成氣泡。硬化的釉層封閉在其中形成氣泡。v釉中氣泡的存在，會給釉面性能帶來很大影響。釉中氣泡的存在，會給釉面性能帶來很大影響。v1在外觀品質(zhì)上，氣泡的存在使釉面透光度降低，在外觀品質(zhì)上，氣泡的存在使釉面透光度降低，同時針孔、凹坑及不平整等缺陷增加，使外觀品質(zhì)同時針孔、凹坑及不平整等缺陷增加，使外觀品質(zhì)下降。釉中氣泡的大小也會對釉的外觀產(chǎn)生很大影下降。釉中氣泡的大小也會對釉的外觀產(chǎn)生很大影響，其影響見表