無機(jī)材料工藝學(xué)陶瓷坯料及其成型性能答案

無機(jī)材料工藝學(xué)陶瓷坯料及其成型性能答案2.1坯料的概念、分類及質(zhì)量要求一、概念及分類（一）坯料的概念：將原料經(jīng)過配料和加工后，得到的具有良好成型性能的多組分均勻混合物，稱為坯料。（二）坯料的分類：1生產(chǎn)上，根據(jù)成型方法分為：2學(xué)術(shù)上，根據(jù)所采用的主要熔劑原料種類分為：注漿坯料：含水率28~35%可塑坯料：含水率18~25%壓制坯料：含水率8~15%（半干壓）；3~7%（干壓）長石質(zhì)坯料絹云母質(zhì)坯料磷酸鹽質(zhì)坯料其他坯料系在對日用陶瓷坯料進(jìn)行研究和統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)上得出的結(jié)論。無機(jī)材料工藝學(xué)陶瓷坯料及其成型性能答案（1）長石質(zhì)瓷坯料長石－石英－高嶺土為主的三組分配方，是日用陶瓷最普通的配料。根據(jù)配料及熔劑成分的變化范圍不同，可配成燒成溫度在1150－1450℃的陶瓷坯料。燒后瓷坯的礦物組成為莫來石、（半安定）方石英、（殘余）石英及玻璃相。瓷質(zhì)潔白、細(xì)膩、堅(jiān)硬，熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性俱佳。一般燒成溫度在1250－1350℃之間。一般長石質(zhì)瓷坯的成分組成范圍：SiO2：65－75%；Al2O3：19－25％；（R2O＋RO）＝4－6.5％，其中R2O≮2.5%。2.1坯料的概念、分類及質(zhì)量要求◆組成規(guī)律：SiO2/Al2O3=5左右（分子數(shù)之比）；Al2O3≮2（分子數(shù)）。無機(jī)材料工藝學(xué)陶瓷坯料及其成型性能答案（1）長石質(zhì)瓷坯料2.1坯料的概念、分類及質(zhì)量要求◆組成規(guī)律：SiO2/Al2O3

≈

5左右（分子數(shù)之比）；Al2O3≮2（分子數(shù)）。SiO2分子數(shù)Al2O3分子數(shù)24SiO2/Al2O3=5軟瓷區(qū)硬瓷區(qū)◆硬質(zhì)瓷配料中長石較少，粘土較多，燒成溫度較高，莫來石相較多，玻璃相較少，故瓷坯的硬度大、強(qiáng)度高。軟質(zhì)瓷相反。無機(jī)材料工藝學(xué)陶瓷坯料及其成型性能答案（2）絹云母質(zhì)瓷坯料亦屬K－Al—Si三元系統(tǒng)，配料組成屬“絹云母—石英—高嶺石”系統(tǒng)，所用原料主要為瓷石。我國南方古瓷均屬于這種瓷質(zhì)。其中的絹云母是瓷石的主要組分。主要礦物組成：高嶺石、絹云母、石英、水云母及少量的多水高嶺石，方解石。燒成溫度一般在1250~1450℃之間，但通常低于1350℃。一般絹云母質(zhì)瓷坯的化學(xué)組成范圍同長石質(zhì)瓷差不多：SiO2：60－70%，Al2O3：22－30％，（R2O＋RO）＝4.5－7％。無機(jī)材料工藝學(xué)陶瓷坯料及其成型性能答案（3）磷酸鹽質(zhì)瓷坯料（骨灰瓷）以磷酸鹽作為熔劑礦物配制而成。磷酸鹽通常采用動(dòng)物骨灰引入，最大配比量目前可達(dá)60~70%，故亦稱骨灰瓷。屬“骨灰—高嶺土—長石—石英”系統(tǒng)配料。瓷坯主要化學(xué)組成為P2O5、SiO2、Al2O3、CaO。燒后瓷坯的礦物組成主要為鈣長石、方石英、玻璃相及β-Ca3(PO4)2?！窆腔掖芍懈骰瘜W(xué)成分的相對含量大致為：當(dāng)Al2O3的分子數(shù)為1時(shí)，其他成分的分子數(shù)為SiO2：3~4.5；CaO:1.8~3.0;P2O5無機(jī)材料工藝學(xué)陶瓷坯料及其成型性能答案2.1坯料的概念、分類及質(zhì)量要求二、坯料的質(zhì)量要求（一）基本質(zhì)量要求。從生產(chǎn)上講，無論采用何種成型方法，各種陶瓷坯料均應(yīng)滿足以下基本質(zhì)量要求：（二）各種坯料的具體質(zhì)量要求。由于不同成型方法的工藝過程及要求不同，各種坯料除滿足上述基本質(zhì)量要求外，還需滿足一些具體的特定要求：（1）坯料的化學(xué)組成符合配方要求。（2）各種原料成分混合均勻。（3）坯料中各組分的細(xì)度符合工藝要求。（4）坯料中空氣含量盡量的少。無機(jī)材料工藝學(xué)陶瓷坯料及其成型性能答案2.1坯料的概念、分類及質(zhì)量要求二、坯料的質(zhì)量要求1.注漿坯料a.流動(dòng)性好。便于輸送，以及澆注時(shí)容易充滿模具的各個(gè)角落。b.穩(wěn)定性好。便于輸送，以及使得到的坯體厚薄及密度均勻。c.觸變性適當(dāng)。d.滲濾性好。澆注時(shí)成型速度快。e.在保證流動(dòng)性良好的前提下，泥漿含水率盡可能小。以縮短模型吸漿時(shí)間和提高坯體強(qiáng)度。無機(jī)材料工藝學(xué)陶瓷坯料及其成型性能答案2.1坯料的概念、分類及質(zhì)量要求二、坯料的質(zhì)量要求2.可塑坯料a.具有良好的可塑性，能完全滿足成型要求，并保證坯體有足夠的強(qiáng)度，不致產(chǎn)生變形。b.在保證可塑性的前提下，坯料含水量盡可能少，以縮短干燥時(shí)間，減小干燥收縮。c.泥料中固體顆粒排列的有序程度低，即不形成定向排列。以免在成型坯體中形成各向異性結(jié)構(gòu)，引起干燥變形甚至開裂。無機(jī)材料工藝學(xué)陶瓷坯料及其成型性能答案2.可塑坯料泥料中的顆粒定向排列無機(jī)材料工藝學(xué)陶瓷坯料及其成型性能答案2.1坯料的概念、分類及質(zhì)量要求二、坯料的質(zhì)量要求3.壓制坯料a.流動(dòng)性好。能迅速充滿模具的各個(gè)角落，以保證坯體的密度均勻一致。b.堆積密度大，壓縮比小。即粉料中空氣含量小。c.含水率適當(dāng)且水分分布均勻。粉料含水率直接影響成型操作及坯料的密度和強(qiáng)度，一般地，成型壓力大時(shí)要求坯料的含水率較低些，反之依然。但無論如何均要求水分分布應(yīng)均勻一致。無機(jī)材料工藝學(xué)陶瓷坯料及其成型性能答案2.2陶瓷坯料組成的表示方法配料比表示法示性礦物組成表示法化學(xué)組成表示法實(shí)驗(yàn)式表示法分子式表示法無機(jī)材料工藝學(xué)陶瓷坯料及其成型性能答案一、配料比表示法最常見的方法，直接列出各種原料的百分比。如某剛玉瓷配方：工業(yè)氧化鋁95.0%；蘇州高嶺土2.0%；海城滑石3.0%。優(yōu)點(diǎn)：直接反映原料的名稱和數(shù)量，可直接進(jìn)行原料配制。缺點(diǎn)：各地所產(chǎn)原料成分和性質(zhì)不相同；或即使同種原料，只要成分不同，配料比例須做相應(yīng)變更；同時(shí)無法相互比較和直接引用。2.2陶瓷坯料組成的表示方法無機(jī)材料工藝學(xué)陶瓷坯料及其成型性能答案將所用各種天然原料中所含的同類礦物含量合并在一起，統(tǒng)一用粘土、石英、長石三種礦物的重量百分比定性地表示坯體組成。如某種制品的坯料組成可表示為：粘土40%，長石22%，石英38%。依據(jù)：同類型礦物在坯料中所起的主要作用基本上相同。優(yōu)點(diǎn)：用此法進(jìn)行配料計(jì)算時(shí)比較方便。缺點(diǎn)：礦物種類很多，性質(zhì)有所差異。在坯料中的作用也由差別。因此用此方法只能粗略的反映一些情況。二、示性礦物組成表示法2.2陶瓷坯料組成的表示方法無機(jī)材料工藝學(xué)陶瓷坯料及其成型性能答案根據(jù)化學(xué)全分析結(jié)果，用各種氧化物及灼減量的重量百分比反映坯料和釉料的成分。例：某日用瓷坯的化學(xué)組成（%）如下。優(yōu)點(diǎn)：利用這些數(shù)據(jù)可以初步判斷坯、釉的一些基本性質(zhì)；具有較好的可比性。缺點(diǎn)：原料和產(chǎn)品中的氧化物不是單獨(dú)存在的，它們之間的關(guān)系和反映情況比較復(fù)雜，因此此方法也有一定的局限性。SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2OIL（灼減量）66.8021.630.470.610.372.941.605.47三、化學(xué)組成表示法2.2陶瓷坯料組成的表示方法無機(jī)材料工藝學(xué)陶瓷坯料及其成型性能答案以各種氧化物的摩爾數(shù)比例來表示。先根據(jù)坯料的化學(xué)組成計(jì)算出各種氧化物的相對分子數(shù)；再按照堿性氧化物、中性氧化物和酸性氧化物的順序排列出它們的相對分子數(shù)。這種方法稱為坯式或者釉式表示法?；拘问饺鐖D式中a、b、c、d表示各氧化物的相對分子數(shù)。坯式中取中性氧化物R2O3的摩爾數(shù)之和c為1，釉式中取a、b之和為1。四、實(shí)驗(yàn)式（坯式/釉式）表示法2.2陶瓷坯料組成的表示方法無機(jī)材料工藝學(xué)陶瓷坯料及其成型性能答案五、分子式表示法用分子式形式表示坯體的組成，常見于各種特種陶瓷制品的組成。例如：鋯－鈦－鉛固溶體的分子式Pb（ZrxTi1-x）O3某壓電陶瓷的組成為PbSr（ZrTi）O32.2陶瓷坯料組成的表示方法無機(jī)材料工藝學(xué)陶瓷坯料及其成型性能答案基本步驟：1.用各氧化物的分子量分別去除相應(yīng)氧化物的百分含量，即得到各氧化物的分子數(shù)。（若有灼減量，先換算成無灼減量的化學(xué)組成。）2.用中性氧化物R2O3（或堿性氧化物）分子數(shù)之和，分別去除各氧化物的分子數(shù)，得到各種氧化物分子數(shù)的比例，即各氧化物前面的系數(shù)（相對分子數(shù)）。3.按照堿性氧化物、中性氧化物和酸性氧化物的先后順序，列出各氧化物的分子數(shù)，即得到了坯式（或釉式）。（一）根據(jù)化學(xué)組成計(jì)算坯式（釉式）2.3坯料配方的計(jì)算一、配方的換算注：坯（釉）式中不包括“灼減”，而化學(xué)組成中往往含“灼減”，故計(jì)算時(shí)應(yīng)先將各氧化物含量折算為不含灼減的含量。無機(jī)材料工藝學(xué)陶瓷坯料及其成型性能答案計(jì)算中一些常用的分子量SiO2Al2O3Fe2O3TiO2P2O5CaOMgOK2ONa2O60.1101.9159.780.114256.140.394.262.0無機(jī)材料工藝學(xué)陶瓷坯料及其成型性能答案例1某瓷的坯料經(jīng)化學(xué)分析結(jié)果如下（均為%）：試計(jì)算該坯料的坯式。SiO2Al2O3Fe2O3TiO2P2O5CaOMgOK2ONa2OI.L.合計(jì)34.5214.380.210.0618.3421.412.092.411.644.6599.71無機(jī)材料工藝學(xué)陶瓷坯料及其成型性能答案1.換算無灼減量時(shí)的百分比含量SiO2Al2O3Fe2O3TiO2K2Na2P2O5合計(jì)：100解：無機(jī)材料工藝學(xué)陶瓷坯料及其成型性能答案

2.計(jì)算各種氧化物的分子數(shù)：SiO2Al2O3Fe2O3TiO2K2Na2P2O5無機(jī)材料工藝學(xué)陶瓷坯料及其成型性能答案

3.以中性氧化物Al2O3和Fe2O3分子總和做分母，除各氧化物的分子數(shù)（保留三位小數(shù)）：SiO2Al2O3Fe2O3TiO2K2Na2P2O5無機(jī)材料工藝學(xué)陶瓷坯料及其成型性能答案4.按照坯式排列，得出該瓷的坯式無機(jī)材料工藝學(xué)陶瓷坯料及其成型性能答案計(jì)算步驟（與“由化學(xué)組成確定坯式”相反）用坯式中各氧化物的分子數(shù)乘以該氧化物的分子量，得到該氧化物的重量。求出所有氧化物的重量總和。用各氧化物的重量除以總和，乘以100，即得氧化物的百分含量。（二）根據(jù)坯式（釉式）確定化學(xué)組成一、配方的換算2.3坯料配方的計(jì)算無機(jī)材料工藝學(xué)陶瓷坯料及其成型性能答案例2已知某坯料的坯式為：求該坯料各氧化物的百分含量。無機(jī)材料工藝學(xué)陶瓷坯料及其成型性能答案SiO2Al2O3Fe2O3K2Na2無機(jī)材料工藝學(xué)陶瓷坯料及其成型性能答案2.用各氧化物重量除以氧化物的重量總和，乘以100(保留兩位小數(shù)）。SiO2Al2O3100.67÷417.715×100＝24.10Fe2O3K2Na2無機(jī)材料工藝學(xué)陶瓷坯料及其成型性能答案3.算得其氧化物百分組成為（不含灼減量）：SiO268.98%Al2O324.10%Fe2O30.50%CaO0.98%MgO0.10%K2O3.56%Na2O1.79%一、配方的換算2.3坯料配方的計(jì)算無機(jī)材料工藝學(xué)陶瓷坯料及其成型性能答案①將各原料的化學(xué)組成換算為不含灼減的化學(xué)百分組成。②將每種原料的配料量乘以各氧化物的百分?jǐn)?shù)，即得各種氧化物的質(zhì)量。③將各種原料中的同種氧化物加在一起，得到坯料中各氧化物的總質(zhì)量。④用各氧化物的總質(zhì)量除以各氧化物的摩爾質(zhì)量，得到各氧化物的摩爾數(shù)。⑤各氧化物的摩爾數(shù)除以中性氧化物的摩爾總數(shù)，得到一系列以中性氧化物系數(shù)為1的一套各氧化物的摩爾系數(shù)。⑥按規(guī)定的順序排列各種氧化物，得到所要求的實(shí)驗(yàn)式。一、配方的換算2.3坯料配方的計(jì)算（三）根據(jù)配料量計(jì)算實(shí)驗(yàn)式（坯式）無機(jī)材料工藝學(xué)陶瓷坯料及其成型性能答案例3某陶瓷廠配制鋯質(zhì)釉，所選配料包括——長石：25.6％；石英：32.2％；粘土：10.0％；白堊：18.4％；氧化鋅：2％；鋯英石：11.8％；各原料的化學(xué)組成如下：原料

SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgONa2OK2OZnOZrO2灼減

長石65.0420.400.240.800.183.749.38//0.11粘土49.8235.741.060.650.600.820.95//10.00石英98.540.280.720.250.35////0.20白堊1.000.24/54.660.22////43.04氧化鋅///////100//鋯英石38.815.34/0.400.20///55.10/求所得釉料的實(shí)驗(yàn)式。無機(jī)材料工藝學(xué)陶瓷坯料及其成型性能答案解：1.把原料組成百分比乘各原料中化學(xué)組成，即得釉料中各氧化物含量。原料配比SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgONa2OK2OZnOZrO2灼減長石25.616.655.220.060.200.050.952.40//0.02粘土10.04.983.570.110.060.060.080.10//1.05石英32.231.760.090.230.080.11////0.06白堊18.40.180.04/10.060.04////7.99氧化鋅2.0///////2.00//鋯英石11.84.580.63/0.050.03///6.50/總計(jì)10058.159.550.4010.450.291.032.502.006.509.12

總質(zhì)量無機(jī)材料工藝學(xué)陶瓷坯料及其成型性能答案2.計(jì)算釉料實(shí)驗(yàn)式SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgONa2OK2OZnOZrO2

分子量60.110216056.140.36294.281.4123.2

R2O3相對分子數(shù)

R2O+RO=1無機(jī)材料工藝學(xué)陶瓷坯料及其成型性能答案釉料表達(dá)式無機(jī)材料工藝學(xué)陶瓷坯料及其成型性能答案二、配方的計(jì)算2.3坯料配方的計(jì)算（一）根據(jù)坯式（或釉式）及原料組成計(jì)算配料比基本方法：①先求出滿足實(shí)驗(yàn)式的各種礦物原料的分子數(shù)。②再求出各種原料的配比。

例A:已知某廠衛(wèi)生瓷坯料的實(shí)驗(yàn)式如下，試用鉀長石、鈉長石、方解石、滑石、高嶺土、石英等原料進(jìn)行配料，算出配方。0.128K2O0.084Na2O0.984Al2O35.220SiO20.040CaO0.016Fe2O30.017TiO20.101MgO無機(jī)材料工藝學(xué)陶瓷坯料及其成型性能答案二、配方的計(jì)算（一）根據(jù)坯式（或釉式）及原料組成計(jì)算配料比解：（1）求各礦物原料應(yīng)配入的分子數(shù)——用各礦物原料去滿足坯料中有關(guān)化學(xué)成分的含量，先滿足堿性氧化物，后滿足Al2O3及SiO2。

坯料組成原料用量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2O5.2200.9840.0160.0400.1010.1280.084引入0.128分子KAS6，剩余：0.7684.4520.1280.856-0.016-0.040-0.1010.128---0.084引入0.084分子NAS6，剩余：0.5043.9480.0840.772-0.016-0.040-0.101-0.084--引入0.040分子CaCO3，剩余：-3.948-0.772-0.0160.040---0.101----引入0.0337(0.101/3)分子M3S4H，剩余：0.1343.814-0.772-0.016---0.101--------引入0.772分子AS2H2，剩余：1.5442.2700.772---0.016------------引入2.270分子SiO2，剩余：2.270------0.016------------無機(jī)材料工藝學(xué)陶瓷坯料及其成型性能答案二、配方的計(jì)算（一）根據(jù)坯式（或釉式）及原料組成計(jì)算配料比解：（2）求所用各礦物原料的重量：KAS6NAS6CaCO3M3S4H2AS2H2SiO2無機(jī)材料工藝學(xué)陶瓷坯料及其成型性能答案二、配方的計(jì)算（一）根據(jù)坯式（或釉式）及原料組成計(jì)算配料比解：KAS6:(71.30/452.74)×100%=15.75%

NAS6:(44.02/452.74)×100%=9.73%

CaCO3:(4.00/452.74)×100%=0.88%

M3S4H2:(4.04/452.74)×100%=0.89%

AS2H2:(199.18/452.74)×100%=43.99%

SiO2:(130.20/452.74)×100%=28.76%

100%（3）求所用各礦物原料的百分配比：◆另外，由以上計(jì)算亦可見該坯料的示性礦物組成為：粘土礦物：43.99%石英礦物：28.76%長石礦物：27.24%無機(jī)材料工藝學(xué)陶瓷坯料及其成型性能答案二、配方的計(jì)算2.3坯料配方的計(jì)算（二）根據(jù)原料及坯料的化學(xué)組成計(jì)算配料比基本方法：①將化學(xué)組成折算為不含。②列表計(jì)算各種原料的配入量——根據(jù)原料的化學(xué)組成情況，選用適當(dāng)?shù)脑先M足坯料中有關(guān)成分的含量要求。③將各原料的分子數(shù)重新?lián)Q算為含I.L的重量，并求出重量百分比。無機(jī)材料工藝學(xué)陶瓷坯料及其成型性能答案二、配方的計(jì)算2.3坯料配方的計(jì)算（二）根據(jù)原料及坯料的化學(xué)組成計(jì)算配料比例B:已知某廠釉面磚坯料及所用原料的化學(xué)組成如下，試計(jì)算配方。SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOKNaOI.LTotal坯料68.1014.600.9016.100.050.25-100.00粘土63.4025.301.220.56-0.908.5799.95葉臘石66.0825.050.220.030.080.145.0396.63石灰石1.280.620.0855.250.10-43.30100.63石英98.520.880.12----99.52無機(jī)材料工藝學(xué)陶瓷坯料及其成型性能答案二、配方的計(jì)算（二）根據(jù)原料及坯料的化學(xué)組成計(jì)算配料比解：①先將化學(xué)組成折算為不含。例B:已知某廠釉面磚坯料及所用原料的化學(xué)組成如下，試計(jì)算配方。SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOKNaOTotal粘土69.3827.691.340.61-0.98100.00葉臘石72.1427.350.230.030.090.1599.99石灰石2.231.080.1496.370.17-99.99石英98.520.880.12---99.52●計(jì)算方法：不含I.L的量=含I.L的量÷（總量－I.L量）無機(jī)材料工藝學(xué)陶瓷坯料及其成型性能答案二、配方的計(jì)算（二）根據(jù)原料及坯料的化學(xué)組成計(jì)算配料比解：②列表計(jì)算各種原料的配入量——根據(jù)原料的化學(xué)組成情況，選用適當(dāng)?shù)脑先M足坯料中有關(guān)成分的含量要求。SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOKNaO備

注坯料組成68.1014.600.9016.100.050.25引入16.5%石灰石，剩余：0.3767.730.1814.420.020.8815.900.200.030.02-0.2516.5%=15.9/96.37引入20.4%粘土，剩余：14.1553.585.658.770.270.610.130.07-0.020.200.0520.4%=0.20/0.98引入31.1%葉臘石，剩余：22.4431.148.500.270.070.540.010.060.03-0.010.05--31.1%=8.5/27.35引入31.6%石英，剩余：31.14--0.28-0.010.040.05-0.06--0.01---31.6%=31.14/98.52注：如誤差≤5%，則視為可接受的正常誤差。無機(jī)材料工藝學(xué)陶瓷坯料及其成型性能答案二、配方的計(jì)算（二）根據(jù)原料及坯料