陶瓷的概念及生产工艺.docx

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1、陶瓷简介陶瓷(CeraniCS)的传统概念是指所有以粘土等无机非金属矿物为原料的人工工业产品。它包括由粘土或含有粘土的混合物经混炼，成形，煨烧而制成的各种制品。由最粗糙的土器到最精细的精陶和瓷器都属于它的范围。对于它的主要原料是取之于自然界的硅酸盐矿物(如粘土、长石、石英等)，因此与玻璃、水泥、搪瓷、耐火材料等工业，同属于“硅酸盐工业”(SiIiCateIndUStry)的范畴。随着近代科学技术的发展，近百年来又出现了许多新的陶瓷品种，它们不再使用或很少使用粘土、长石、石英等传统陶瓷原料，而是使用其他特殊原料，甚至扩大到非硅酸盐，非氧化物的范围，并且出现了许多新的工艺.美国和欧洲一些国家的文献

2、已将“Ceramic”一词理解为各种无机非金属固体材料的通称。因此陶瓷的含义实际上已远远超越过去狭窄的传统观念了迄今为止，陶瓷器的界说似可概括地作如下描述：陶瓷是用铝硅酸盐矿物或某些氧化物等为主要原料，依照人的意图通过特定的化学工艺在高温下以一定的温度和气氛制成的具有一定型式的工艺岩石。表面可施釉或不施釉，若干瓷质还具有不同程度的半透明度，通体是由一种或多种晶体或与无定形胶结物及气孔或与熟料包裹体等微观结构组成。陶瓷工业是硅酸盐工业的主要分支之一，属于无机化学工业范围.但现代科学高度综合，互相渗透，从整个陶瓷工业制造工艺的内容来分析，它的错综复杂与牵涉之广，显然不是仅用无机化学的理论所能概括的

3、。陶瓷制品的品种繁多，它们之间的化学成分.矿物组成，物理性质，以及制造方法，常常互相接近交错，无明显的界限，而在应用上却有很大的区别。因此很难硬性地归纳为几个系统，详细的分类法各家说法不一，到现在国际上还没有一个统一的分类方法。常用的有如下两种从不同角度出发的分类法：(一)按用途的不同分类1 .日用陶瓷：如餐具、茶具、缸，坛、盆。罐等。2 .艺术陶瓷：如花瓶、雕塑品.陈设品等。3 .工业陶瓷：指应用于各种工业的陶瓷制品，又分：(1)建筑一卫生陶瓷：如砖瓦，排水管、面砖，外墙砖，卫生洁其等，(2)化工陶瓷：用于各种化学工业的耐酸容器、管道，塔、泵、阀以及搪砌反应锅的耐酸砖、灰等;(3)化学瓷，用

4、于化学实验室的瓷堀烟、蒸发皿，燃烧舟，研体等(4)电瓷：用于电力工业高低压输电线路上的绝缘子。电机用套管，支柱绝缘于、低压电器和照明用绝缘子，以及电讯用绝缘子，无线电用绝缘子等：(5)耐火材科：用于各种高温工业窑炉的耐火材料：(6)特种陶瓷：甩于各种现代工业和尖端科学技术的特种陶瓷制品，有高铝氧质瓷、镁石质瓷、钛镁石质瓷.错英石质瓷.锂质瓷，以及磁性瓷.金属陶瓷等.(二)按所用原料及坯体的致密程度分类可分为：土器(brickwareorterra-cotta),陶器(Potttery).跖器(StoneWare),半瓷器(SemMtreoUSchina),以至瓷器(130re：e1ain),原

5、料是从粗到精，坯体是从粗松多孔，遥步到达致密，烧结，烧成温度也是遂渐从低趋高。土器是最原始最低级的陶瓷器，一般以一种易熔粘土制造。在某些情况下也可以在粘土中加入熟料或砂与之混合，以减少收缩。这些制品的烧成温度变动很大，要依据粘土的化学组成所含杂质的性质与多少而定。以之制造砖瓦，如气孔率过高，则坯体的抗冻性能不好，过低叉不易挂住砂浆，所以吸水率一般要保持515%之间。烧成后坯体的颜色，决定于粘土中着色氧化物的含量和烧成气氛，在氧化焰中烧成多呈黄色或红色，在还原焰中烧成则多呈青色或黑色。我国建筑材料中的青砖，即是用含有Fe2O3的黄色或红色粘土为原料，在临近止火时用还原焰煨烧，使Fe203还原为F

6、eON成青色，陶器可分为普通陶器(CmmOn,pottery)和精陶器(Fineearthenware)两类。普通陶器即指土陶盆.罐、缸、瓮.以及耐火砖等具有多孔性着色坯体的制品。精陶器坯体吸水率仍有412%,因此有渗透性，没有半透明性，一般白色，也有有色的。釉多采用含铅和硼的易熔釉。它与拓器比较，因熔剂宙量较少，烧成温度不超过1300,所以坯体增未充分烧结；与瓷器比较，对原料的要求较低，坯料的可塑性较大，烧成温度较低。不易变形，因而可以简化制品的成形，装钵和其他工序。但精陶的机械强度和冲击强度比瓷器.拓器要小，同时它的釉比上述制品的釉要软，当它的釉层损坏时，多孔的坯体即容易沾污，而影响卫生。

7、精陶按坯体组成的不同，又可分为：粘土质、石灰质，长石质、熟料质等四种。粘土质精陶接近普通陶器。石灰质精陶以石灰石为熔剂，其制造过程与长石质精陶相似，而质量不及长石质精陶，因之近年来已很少生产，而为长石质精陶所取代。长石质精陶乂称硬质精陶，以长石为熔剂.是陶器中最完美和使用最广的一种。近世很多国家用以大量生产日用餐具(杯、碟盘予等)及卫生陶器以代替价昂的瓷器。热料精陶是在精陶坯料中加入一定量熟料，目的是减少收缩，避免废品。这种坯料多应用于大型和厚胎制品(如浴盆，太的盥洗盆等)。跖器在我国古籍上称“石胎瓷”，坯体致密，已完全烧结(sintering),这一点已很接近瓷器。但它还没有玻化(ViMfi

8、Cation),仍有2%以下的吸水率，坯体不透明，有白色的，而多数允许在烧后呈现颜色，所以对原料纯度的要求不及瓷器那样高，原料取给容易。拓器具有很高的强度和良好的热稳定性，很适应于现代机械化洗涤，并能顺利地通过从冰箱到烤炉的温度急变，在国际市场上由于旅游业的发达和饮食的社会化，拓器比之搪陶具有更大的销售量。半瓷器的坯料接近于瓷器坯料，但烧后仍有35%的吸水率(真瓷器truePorCeiain吸水率在o.5%以下)，所以它的使用性能不及瓷器，比精陶则要好些。瓷器是陶瓷器发展的更高阶段.它的特征是坯体已完全烧结，完全玻化，因此很致密，对液体和气体都无渗透性，胎薄处星半透明，断面呈贝壳状，以舌头去舔

9、，感到光滑而不被粘住.硬质瓷(hardPOrCetain)具有陶瓷器中最好的性能.用以制造高级日用器皿，电瓷、化学瓷等。软质瓷(SOftPorCeIain)的熔剂较多，烧成温度较低，因此机械强度不及硬质瓷，热稳定性也较低，但其透明度高，富于装饰性，所以多用于制造艺术陈设瓷。至于熔块瓷(FrittedPOrCe1ain)与骨灰磁(bonechina),它们的烧成温度与软质瓷相近，其优缺点也与软质瓷相似，应同属软质瓷的范围。这两类瓷器由于生产中的难度较大(坯体的可塑性和干燥强度都很差，烧成时变形严重)，成本较高，生产并不普遍。英国是骨灰瓷的著名产地，我国唐山也有骨灰瓷生产。特种陶瓷是随着现代电器，

10、无线电、航空、原子能、冶金，机械.化学等工业以及电子计算机，空间技术，新能源开发等尖端科学技术的飞跃发展而发展起来的。这些陶瓷所用的主要原料不再是粘.长石.石英，有的坯休也使用一些粘土或长石，然而更多的是采用纯粹的氧化物和具有特殊性能的原料，制造工艺与性能要求也各不相同。陶瓷的概念通俗地讲:用陶土烧制的器皿叫陶器,用瓷土烧制的器皿叫瓷器.陶瓷则是陶器,拓器和瓷器的总称.凡是用陶土和瓷土这两种不同性质的粘土为原料,经过配料,成型,干燥,焙烧等工艺流程制成的器物都可以叫陶瓷.陶瓷包括的范围较广,有些能耐水,有些并能耐酸.广泛应用于建筑,化工,电力,机械等工业及日用装饰等方面.此外,用粘土以外的其它

11、原料,依陶瓷制造的工艺方法制成的制品,也叫做陶瓷,如块滑石瓷,金属陶瓷,电容器陶瓷,磁性瓷等.广泛应用于无线电,原子能,火箭,半导体等工业.目前,将所有陶瓷制品通称为无机非金属固体材料.”从结构上看,一般陶瓷制品是由结晶物质,玻璃态物质和气泡所构成的复杂系统.这些物质在数量上的变化,对陶瓷的性质起着一定程度的影响.陶瓷的老祖宗是”硅酸盐”,习惯也称“硅酸盐陶瓷”,由于现代陶瓷发展得非常快,人们进行了大量的试验来改进硅酸盐陶瓷,不断提高配方中氧化铝的含量,加入许多纯度较高的人工全成化合物去代替天然原料,来提高陶瓷的强度,耐高温性和其它性能.后来发现,完全不用天然原料,完全不含硅酸盐,也可以做成陶

12、瓷,而且性能更为优越.于是历来完全由硅酸盐统治着的陶瓷家族,发生了变化,出现了完全,崭新的不属“硅酸盐”的现代陶瓷.确切说“陶瓷”的定义为:陶瓷是天然或人工合成的粉状化合物,经过成形和高温烧结制成的,由金属和非金属元素的无机化合物构成的多晶固体材料.不论是传统的硅酸盐陶瓷,还是现代陶瓷,都包括在这个范围里陶瓷的组成陶瓷原料包括高岭土、粘土、瓷石、瓷土、着色剂、青花料、石灰釉、石灰碱釉等。高岭土陶瓷原料，是一种主要由高岭石组成的粘土。因首先发现于江西省景德镇东北的高岭村而得名。它的化学实验式为：A12032SiO22H20,重量的百分比依次为：39.50%、46.54%、13.96%。纯净高岭土

13、为致密或松疏的块状，外观呈白色、浅灰色。被其他杂质污染时，可呈黑褐、粉红、米黄色等，具有滑腻感,易用手捏成粉末，煨烧后颜色洁白，耐火度高，是一种优良的制瓷原料。粘土陶瓷原料是一种含水铝硅酸盐矿物，由长石类岩石经过长期风化与地质作用而生成。它是多种微细矿物的混合体，主要化学组成为二氧化硅、三氧化二铝和结晶水，同时含有少量碱金属、碱土金属氧化物和着色氧化物等。粘土具有独特的可塑性和结合性，其加水膨润后可捏练成泥团，塑造所需要的形状，经焙烧后变得坚硬致密。这种性能，构成了陶瓷制作的工艺基础。粘土是陶瓷生产的基础原料，在自然界中分布广泛，蕴藏量大，种类繁多，是一种宝贵的天然资源。瓷石也是制作瓷器的原料

14、，是一种由石英、绢云母组成，并有若干长石，高岭土等的岩石状矿物。呈致密块状，外观为白色、灰白色、黄白色、和灰绿色，有的呈玻璃光泽，有的呈土状光泽，断面常呈贝壳状，无明显纹理。瓷石本身含有构成瓷的多种成分，并具有制瓷工艺与烧成所需要的性能。我国很早就利用瓷石来制作瓷器，尢其是江西、湖南、福建等地的传统细瓷生产中，均以瓷石作为主要原料。瓷土由高岭土、长石、石英等组成，主要成分为二氧化硅和三氧化二铝，并含有少量氧化铁、氧化钛、氧化钙、氧化镁、氧化钾和氧化钠等。它的可塑性能和结合性能均较高，耐火度高，是被普遍使用的制瓷原料。着色剂存在于陶瓷器的胎、釉之中，起呈色作用。陶瓷中常见的着色剂有计三氧化二铁、

15、氧化铜、氧化钻、氧化镒、二氧化钛等，分别呈现红、绿、蓝、紫、黄等色。青花料是绘制青花瓷纹饰的原料，即钻土矿物。我国青花料蕴藏较为丰富，江西的乐平、上高、上饶、丰城、赣州，浙江的江山，云南的宜良，会泽、榕峰、宣威、嵩明以及广西、广东、福建等地均有钻土矿蕴藏。我国古代青花瓷使用的青花料一部分来自国外，大部分属国产。进口料中有苏麻离青、回青；常用的国产料有石子青、平等青，浙料、珠明料等。石灰釉主要物质是氧化钙（Cao）,起助熔作用，特点是高温粘度小，易于流釉，釉的玻璃质感强，透明度高，一般釉层较薄，釉面光泽较强，能清晰地刻划纹饰，南宋以前瓷器大多使用石灰釉。石灰碱釉主要成分为助熔物质氧化钙以及氧化钾

16、（K2o）、氧化钠（Na20）等碱性金属氧化物。特点是高温粘度大，不易流釉，可以施厚釉。在高温焙烧过程中，釉中的空气不能浮出釉面而在釉中形成许多小气泡，使釉中残存一定数量的未溶石英颗粒，并形成大量的钙长石析晶。这些小气泡、石英颗粒和钙长石析晶使进入釉层的光线发生散射,因而使釉层变得乳浊而不透明，产生一种温润如玉的视觉效果。石灰碱釉的发明与运用，是传统青瓷工艺的巨大进步。石灰碱釉出现于北宋汝窑青瓷中。南宋龙泉窑瓷器大量采用石灰碱釉，使釉色呈现出如青玉般的质感，如粉青、梅子青。可以说南宋龙泉青瓷已达到中国陶瓷史上单色釉器的顶峰。陶瓷添加剂1添加剂的分类在瓷料中引入各种添加剂是改进瓷器结构和性能的有效方法之-O根据添加剂对瓷器的结构形成过程的作用机理，添加剂可分为四种类型。第一种包括调节瓷悬浮液凝结触变结构并使其转向凝聚结构的添加剂（电解质、表面活性物质等）。第二种是强化烧结过程，