无机材料工艺学-陶瓷3-坯料及其成型性能1.ppt

1、第二章第二章 陶瓷坯料及其成型性能陶瓷坯料及其成型性能2.1 坯料的概念、分类及质量要求坯料的概念、分类及质量要求一、概念及分类一、概念及分类（一）（一）坯料的概念：坯料的概念：将原料经过配料和加工后，得到的具有良好成将原料经过配料和加工后，得到的具有良好成型性能的多组分均匀混合物，称为坯料。型性能的多组分均匀混合物，称为坯料。（二）（二）坯料的分类：坯料的分类：1。生产上，根据成型方法分为：。生产上，根据成型方法分为：2。学术上，根据所采用的主要熔剂原料种类分为：。学术上，根据所采用的主要熔剂原料种类分为：注浆坯料：含水率注浆坯料：含水率 2835%可塑坯料：含水率可塑坯料：含水率 1825

2、%压制坯料：含水率压制坯料：含水率 815%（半干压）；（半干压）；37%（干压）（干压）长石质坯料长石质坯料绢云母质坯料绢云母质坯料磷酸盐质坯料磷酸盐质坯料其他坯料其他坯料系在对日用陶瓷坯料进行研究和统系在对日用陶瓷坯料进行研究和统计分析的基础上得出的结论。计分析的基础上得出的结论。（1）长石质瓷坯料）长石质瓷坯料l一般烧成温度在一般烧成温度在12501350之间。之间。l一般长石质瓷坯的成分组成范围：一般长石质瓷坯的成分组成范围：SiO2：6575%；Al2O3：1925；（；（R2ORO）46.5，其中其中R2O 2.5%。2.1 坯料的概念、分类及质量要求坯料的概念、分类及质量要求 组

3、成规律：组成规律：SiO2/Al2O3=5左右（分子数之比）；左右（分子数之比）；Al2O3 2（分（分子数）。子数）。l 长石石英高岭土为主的三组分配方，是日用陶瓷最普通的配长石石英高岭土为主的三组分配方，是日用陶瓷最普通的配料。根据配料及熔剂成分的变化范围不同，可配成烧成温度在料。根据配料及熔剂成分的变化范围不同，可配成烧成温度在11501450的陶瓷坯料。烧后瓷坯的矿物组成为莫来石、（半安定）的陶瓷坯料。烧后瓷坯的矿物组成为莫来石、（半安定）方石英、（残余）石英及玻璃相。瓷质洁白、细腻、坚硬，热稳定方石英、（残余）石英及玻璃相。瓷质洁白、细腻、坚硬，热稳定性及化学稳定性俱佳。性及化学稳定

4、性俱佳。（1）长石质瓷坯料）长石质瓷坯料 组成规律：组成规律：SiO2/Al2O3 5左右（分子数之比）；左右（分子数之比）；Al2O3 2（分子数）。（分子数）。SiO2分子数分子数Al2O3分分子子数数24SiO2/Al2O3=5软瓷区软瓷区硬瓷区硬瓷区 硬质瓷硬质瓷配料中长石较少，粘土较多，烧成温度较高，莫来石相配料中长石较少，粘土较多，烧成温度较高，莫来石相较多，玻璃相较少，故瓷坯的硬度大、强度高。较多，玻璃相较少，故瓷坯的硬度大、强度高。软质瓷软质瓷相反。相反。（2）绢云母质瓷坯料）绢云母质瓷坯料l烧成温度一般在烧成温度一般在12501450 之间，但通常低于之间，但通常低于1350

5、。l一般绢云母质瓷坯的化学组成范围同长石质瓷差不多：一般绢云母质瓷坯的化学组成范围同长石质瓷差不多：SiO2：6070%，Al2O3：2230，（，（R2ORO4.57。亦属亦属KAlSi三元系统，配料组成属三元系统，配料组成属“绢云母绢云母石英石英高岭高岭石石”系统，所用原料主要为瓷石。我国南方古瓷均属于这种瓷系统，所用原料主要为瓷石。我国南方古瓷均属于这种瓷质。其中的绢云母是瓷石的主要组分。质。其中的绢云母是瓷石的主要组分。l 主要矿物组成：高岭石、绢云母、石英、水云母及少量的多水主要矿物组成：高岭石、绢云母、石英、水云母及少量的多水高岭石，方解石。高岭石，方解石。（3）磷酸盐质瓷坯料（骨

6、灰瓷）磷酸盐质瓷坯料（骨灰瓷）l属属“骨灰骨灰高岭土高岭土长石长石石英石英”系统配料。瓷坯主要化学组系统配料。瓷坯主要化学组成为成为P2O5、SiO2、Al2O3、CaO。烧后瓷坯的矿物组成主要为。烧后瓷坯的矿物组成主要为钙长石、方石英、玻璃相及钙长石、方石英、玻璃相及-Ca3(PO4)2。骨灰瓷中各化学成分的相对含量大致为：当骨灰瓷中各化学成分的相对含量大致为：当Al2O3的分子数的分子数 为为1时，其他成分的分子数为时，其他成分的分子数为SiO2：34.5；CaO:1.83.0;P2O5:0.61.0 以磷酸盐作为熔剂矿物配制而成。磷酸盐通常采用动物骨灰引以磷酸盐作为熔剂矿物配制而成。磷酸

7、盐通常采用动物骨灰引入，最大配比量目前可达入，最大配比量目前可达6070%，故亦称骨灰瓷。，故亦称骨灰瓷。2.1 坯料的概念、分类及质量要求坯料的概念、分类及质量要求二、坯料的质量要求二、坯料的质量要求（一）（一）基本质量要求。基本质量要求。从生产上讲，无论采用何种成型方法，各种从生产上讲，无论采用何种成型方法，各种陶瓷坯料均应满足以下基本质量要求：陶瓷坯料均应满足以下基本质量要求：（二）（二）各种坯料的具体质量要求。各种坯料的具体质量要求。由于不同成型方法的工艺过程由于不同成型方法的工艺过程及要求不同，各种坯料除满足上述基本质量要求外，还需满足一些及要求不同，各种坯料除满足上述基本质量要求外

8、，还需满足一些具体的特定要求：具体的特定要求：（1）坯料的化学组成符合配方要求。）坯料的化学组成符合配方要求。（2）各种原料成分混合均匀。）各种原料成分混合均匀。（3）坯料中各组分的细度符合工艺要求。）坯料中各组分的细度符合工艺要求。（4）坯料中空气含量尽量的少。）坯料中空气含量尽量的少。2.1 坯料的概念、分类及质量要求坯料的概念、分类及质量要求二、坯料的质量要求二、坯料的质量要求1.注浆坯料注浆坯料a.流动性好。便于输送，以及浇注时容易充满模具的流动性好。便于输送，以及浇注时容易充满模具的各个角落。各个角落。b.稳定性好。便于输送，以及使得到的坯体厚薄及密稳定性好。便于输送，以及使得到的坯

9、体厚薄及密度均匀。度均匀。c.触变性适当。触变性适当。d.渗滤性好。浇注时成型速度快。渗滤性好。浇注时成型速度快。e.在保证流动性良好的前提下，泥浆含水率尽可能小。在保证流动性良好的前提下，泥浆含水率尽可能小。以缩短模型吸浆时间和以缩短模型吸浆时间和 提高坯体强度。提高坯体强度。2.1 坯料的概念、分类及质量要求坯料的概念、分类及质量要求二、坯料的质量要求二、坯料的质量要求2.可塑坯料可塑坯料a.具有良好的可塑性，能完全满足成型要求，并保证具有良好的可塑性，能完全满足成型要求，并保证坯体有足够的强度，不致产生变形。坯体有足够的强度，不致产生变形。b.在保证可塑性的前提下，坯料含水量尽可能少，以

10、在保证可塑性的前提下，坯料含水量尽可能少，以缩短干燥时间，减小干燥收缩。缩短干燥时间，减小干燥收缩。c.泥料中固体颗粒排列的有序程度低，即不形成定向泥料中固体颗粒排列的有序程度低，即不形成定向排列。以免在成型坯体中形成各向异性结构，引起干排列。以免在成型坯体中形成各向异性结构，引起干燥变形甚至开裂。燥变形甚至开裂。2.可塑坯料可塑坯料泥料中的颗粒定向排列泥料中的颗粒定向排列2.1 坯料的概念、分类及质量要求坯料的概念、分类及质量要求二、坯料的质量要求二、坯料的质量要求3.压制坯料压制坯料a.流动性好。能迅速充满模具的各个角落，以保证坯体的流动性好。能迅速充满模具的各个角落，以保证坯体的密度均匀

11、一致。密度均匀一致。b.堆积密度大，压缩比小。即粉料中空气含量小。堆积密度大，压缩比小。即粉料中空气含量小。c.含水率适当且水分分布均匀。粉料含水率直接影响成型含水率适当且水分分布均匀。粉料含水率直接影响成型操作及坯料的密度和强度，一般地，成型压力大时要求坯操作及坯料的密度和强度，一般地，成型压力大时要求坯料的含水率较低些，反之依然。但无论如何均要求水分分料的含水率较低些，反之依然。但无论如何均要求水分分布应均匀一致。布应均匀一致。2.2 陶瓷坯料组成的表示方法陶瓷坯料组成的表示方法l配料比表示法配料比表示法l示性矿物组成表示法示性矿物组成表示法l化学组成表示法化学组成表示法l实验式表示法实验

12、式表示法l分子式表示法分子式表示法一、一、配料比表示法配料比表示法l最常见的方法，直接列出各种原料的百分比。最常见的方法，直接列出各种原料的百分比。l如某刚玉瓷配方：工业氧化铝如某刚玉瓷配方：工业氧化铝 95.0%；苏州高岭土；苏州高岭土2.0%；海城滑石；海城滑石 3.0%。l优点：直接反映原料的名称和数量，可直接进行原料配制。优点：直接反映原料的名称和数量，可直接进行原料配制。l缺点：各地所产原料成分和性质不相同；或即使同种原料，缺点：各地所产原料成分和性质不相同；或即使同种原料，只要成分不同，配料比例须做相应变更；同时无法相互比只要成分不同，配料比例须做相应变更；同时无法相互比较和直接引

13、用。较和直接引用。2.2 陶瓷坯料组成的表示方法陶瓷坯料组成的表示方法l将所用各种天然原料中所含的同类矿物含量合并在一起，统将所用各种天然原料中所含的同类矿物含量合并在一起，统一用粘土、石英、长石三种矿物的重量百分比定性地表示坯一用粘土、石英、长石三种矿物的重量百分比定性地表示坯体组成。如某种制品的坯料组成可表示为：粘土体组成。如某种制品的坯料组成可表示为：粘土 40%，长石，长石 22%，石英，石英 38%。l依据：同类型矿物在坯料中所起的主要作用基本上相同。依据：同类型矿物在坯料中所起的主要作用基本上相同。l优点：用此法进行配料计算时比较方便。优点：用此法进行配料计算时比较方便。l缺点：矿

14、物种类很多，性质有所差异。在坯料中的作用也由缺点：矿物种类很多，性质有所差异。在坯料中的作用也由差别。因此用此方法只能粗略的反映一些情况。差别。因此用此方法只能粗略的反映一些情况。二、示性矿物组成表示法二、示性矿物组成表示法2.2 陶瓷坯料组成的表示方法陶瓷坯料组成的表示方法l例：某日用瓷坯的化学组成（例：某日用瓷坯的化学组成（%）如下。）如下。SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2OIL（灼减（灼减量）量）66.8021.630.470.610.372.941.605.47三、化学组成表示法三、化学组成表示法2.2 陶瓷坯料组成的表示方法陶瓷坯料组成的表示方法l 根据化学全分析

15、结果，用各种氧化物及灼减量的重量百分比根据化学全分析结果，用各种氧化物及灼减量的重量百分比反映坯料和釉料的成分。反映坯料和釉料的成分。优点：优点：利用这些数据可以初步判断坯、釉的一些基本性质；具利用这些数据可以初步判断坯、釉的一些基本性质；具有较好的可比性。有较好的可比性。缺点：缺点：原料和产品中的氧化物不是单独存在的，它们之间的关原料和产品中的氧化物不是单独存在的，它们之间的关系和反映情况比较复杂，因此此方法也有一定的局限性。系和反映情况比较复杂，因此此方法也有一定的局限性。l基本形式如下：基本形式如下：l式中式中a、b、c、d表示各氧化物的相对分子数。表示各氧化物的相对分子数。l坯式中取中

16、性氧化物坯式中取中性氧化物R2O3的摩尔数之和的摩尔数之和c为为1，釉式中取，釉式中取a、b之和之和为为1。四、实验式（坯式四、实验式（坯式/釉式）表示法釉式）表示法l 以各种氧化物的摩尔数比例来表示。先根据坯料的化学组成计以各种氧化物的摩尔数比例来表示。先根据坯料的化学组成计算出各种氧化物的相对分子数；再按照碱性氧化物、中性氧化物算出各种氧化物的相对分子数；再按照碱性氧化物、中性氧化物和酸性氧化物的顺序排列出它们的相对分子数。这种方法称为坯和酸性氧化物的顺序排列出它们的相对分子数。这种方法称为坯式或者釉式表示法。式或者釉式表示法。五、五、分子式表示法分子式表示法l用分子式形式表示坯体的组成，常见于各种特种陶用分子式形式表示坯体的组成，常见于各种特种陶瓷制品的组成。例如：瓷制品的组成。例如：l锆钛铅固溶体的分子式锆钛铅固溶体的分子式 Pb（Zrx Ti1-x）O3l某压电陶瓷的组成为某压电陶瓷的组成为Pb0.95Sr0.05（Zr0.5 Ti0.5）O32.2 陶瓷坯料组成的表示方法陶瓷坯料组成的表示方法l基本步骤：基本步骤：1.用各氧化物的分子量分别去除相应氧化物的百分含量，即得到各