陶瓷坯料配方实训配方报告.doc

陶瓷坯料配方实训报告姓名：郭文然 班级：陶工（2）班 学号：201110160212一、 实验目的1熟悉并掌握陶瓷坯料配方的操作步骤和技能；2通过对比试验了解影响陶瓷坯料配方的因素并提出改进方案；3通过教学过程培养学生的动手能力、分析和解决问题的能力和创新能力等。二、 基本理论陶瓷及其他硅酸盐制品所用原料大部分是天然矿物或岩石，其中多为硅酸盐矿物。这些原料种类繁多，资源蕴藏丰富，在地壳中分布广泛这为陶瓷工业的发展提供了有利条件。早期的陶瓷制品，均是用单一的黏土矿物原料制作的，后来，随着陶瓷工艺技术的发展及对制品性能要求的提高，人们逐渐地在坯料中加入了其他矿物原料，即除用黏土作为可塑性原料以外，还适当添入石英作为瘠性料，添入长石以及其他含碱金属及碱土金属的矿物作为熔剂原料。目前，陶瓷原料的分类尚无统一的方法，一般按原料的工艺特性划分为可塑性原料、瘠性原料、熔剂性原料和功能性原料四大类。可塑性原料的矿物成分主要是黏土矿物，它们均属层状结构的硅酸盐，其颗粒一般属显微粒度以下（10），并具有一定可塑性的矿物。如高岭土、多水高岭土、膨润土、瓷土等。可塑性原料在生产中主要起塑化和结合作用，它赋予坯料可塑性能和注浆成型性能，保证干坯强度及烧后的各种使用性能如机械强度、热稳定性、化学稳定性等，它们是成形能够进行的基础，也是黏土制陶瓷的成瓷基础。瘠性原料 的矿物成分主要是非可塑性的硅、铝的氧化物及含氧盐。如石英、蛋白石、叶腊石、黏土煅烧后的熟料、废瓷粉等。瘠性原料在生产中起减黏作用，可降低坯料的粘性，烧成后部分石英溶解在长石玻璃中，提高液相黏度，防止高温变形，冷却后再瓷坯中起骨架作用。溶剂性原料的矿物成分主要是碱金属、碱土金属的氧化物及含氧盐。如长石、石灰石、白云石、滑石、锂云石、伟晶石花岗岩等。它们在生产中起助熔作用，高温熔融后可以溶解一部分石英及高岭土分解产物，熔融后的高黏度玻璃可以起到高温胶结作用。常温时也起减黏作用。功能性原料是除上述三种原料以外的其他原料及辅助原料的统称。如氧化锌，锆英石、色料、电解质等。它们在生产中不起主要作用，也不是成瓷的必要成分，一般是少量加入就能显著提高制品某方面的性能，有时是为了改善坯釉料性能而不影响到制品的性能，从而有利于生产工艺的实现。在实训中配方中用到的主要原料有长石、石英、高岭土（苏州土）和少量其他矿物。长石是分布在地壳中最广的造岩矿石， 被用在陶瓷配方中的主要是钾长石（K2OAl2O36SiO2）和钠长石(Na2O.Al2O3.6SiO2).长石在陶瓷原料中是作为熔剂使用的，因而长石在陶瓷生产中的作用主要表现为它的熔融与溶解其他物质的特性。石英又称硅石，是所有天然二氧化硅矿物的统称。适应的化学式为SiO2，是自然界中构成地壳的主要成分。石英的主要类型有脉石英、石英砂、硅质砂岩、石英岩、隐晶质石英等。石英是作为瘠性料加入到陶瓷坯料中的，是陶瓷坯体重主要组成之一，生成玻璃质，构成坯体骨架，可防止坯体变形，同时也能使瓷坯的透光度和白度得到改善。黏土是一类含水的铝硅酸盐矿物。具有可塑性，颗粒微细，一般小于10m。黏土不仅能保证陶瓷制品的成形，而且能决定制品烧后的性质。它是瓷坯化学组成中Al2O3的主要来源，也就是烧成时生成莫来石的主要来源，莫来石晶体的存在及其数量决定着瓷器的许多使用性能。滑石是一种含水镁硅酸盐矿物，化学式为3MgO4SiO2H2O。其主要作用是扩大烧成温度的范围。石灰石（方解石）化学式为CaCO3在坯料配方中起到高温助熔作用。实验式中各氧化物的排列顺序如下： aR2O cRO3dRO2 b2O 在配料过程中，计算各原料的量时的计算顺序和配料时加入料的顺序均是上式，碱性氧化物、碱土金属氧化物， 然后是中性氧化物，最后是酸性氧化物。a，b，c，d分别为各氧化物的摩尔数，用来表示各氧化物之间的相互比例。需用的计算公式：干燥（烧成）线收缩率L=（L前-L后） /L前x100% 吸水率W=（g烧后-g吸水后）/g烧成后x100% 烧失率M=（g烧前-g烧后）/g烧前x100%三、 仪器设备万孔筛，石膏模（吸水用），电子天枰，自动高速球磨机，水浴坩埚，电炉，铁钳，直尺，容器（碗），药匙，250ml量筒。四、 实验步骤及操作1选取试验配方进行坯料配方计算。下面是以本小组的配方为例。 计算方法（一） 景德镇坯黏土的化学组成 %组成SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgoK2ONa2OI.L含量72.8717.210.96一0.203.970.374.39解（1）计算钾长石的含量。将钾长石和钠长石合并来计算。钾长石的理论组成是：K2O 16.9，Al2O3 18.4，SiO2 64.7。该粘土KNaO的量为4.34，故相当于钾长石的量为：4.3416.9=25.6825,68的钾长石所含相应的Al2O3和SiO2的量分别为：Al2O3 18.425.68=4.73SiO2 64.725.68=16.61（2） 计算高岭土的量。因为长石中带入了一部分的Al2O3量，所以剩余的Al2O3量按高岭土来计算。高岭土的理论组成是：Al2O3 39.53，SiO246.51，则相当于高岭土的量是：（17.21-4.73）39.53=31.5731.57的高岭土所含相应的SiO2为：SiO2 46.5131.57=14.68（3）计算滑石的量。滑石中含有MgO和SiO2。滑石的理论组成是：MgO31.88，SiO263.37，故相当于滑石的量为：0.231.88=0.630.63，的滑石所含相应的SiO2为：SiO2 63.370.63=0.40(4) 计算石英的量。用SiO2的总量减去长石、高岭土、滑石中的SiO2的量,剩余部分按石英来计算，相当于石英的量为：72.8716.6114.680.40=41.18计算方法（二）原料配比计算表 （）名称SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2O景德镇坯72.8717.210.96一0.203.974.39引入长石16.614.73一一一4.34剩余56.2612.48一一一0引入高岭土14.6812.48一一一一一剩余41.580一一一一引入滑石0.40一一一0.20一一剩余41.18一一一0一一引入石英41.18一一一一一一剩余一一一一一一一配方结果 原料长石高岭土滑石石英计算值25.6831.570.6341.18由于量过少，可能导致烧制出来的瓷片差别对比不明显，我们将各个量扩大一倍，得到最终实验数据为：原料长石高岭土滑石石英计算值51.3663.141.2682.36为讨论并研究陶瓷坯料中四种主要组成对成瓷后的影响，我们采用控制变量法，变量长石、高岭土、滑石原料分别增加8%，同时采用上面的计算方法，计算出另外三组对照实验配方，假设命名原始配方为0组，其它三组分别为1、2、3组，最终实验原料配方如下表：原料长石高岭土滑石石英0组51.3663.141.2682.361组67.3663.141.2682.362组51.3679.141.2682.363组51.3663,1417.2682.36注意：计算时要耐心精确，不可马虎，否则影响整个实验结果2.称量原料 用电子天枰称重之前一定记得去皮，同时保证载物台干净，以免影响数据结果，数据记录保留小数点后四位。取放物品时轻拿轻放，千万不要超出天枰可承受的测量范围，以免损坏天枰。（我们所用的天枰测量范围是小于200克。）3球磨 将称好的原料倒入球磨罐，料、球、水比例=1：（1.52）:(0.81.2)，球磨效率最高。滴入两滴水玻璃作为电解质。球磨20-30分钟即可。4.过滤 将球磨好的浆料经筛子过滤，除掉较大颗粒的杂质。5.吸水。 将过滤好的浆料倒入准备好的石高模具内吸水至可以塑捏。6成形 用模子印压出相同的圆饼，每种配方两个，并作出不同的标记，以便观察对比。7.烘干 记录干燥后长度L前，g烧前。8.装窑、烧制 烧成温度分别是1号1280,2号1300.3组3号是1250.注意：以上所有操作都不得使原料接触到铁等金属以免引入杂质Fe2O3。9.测量并记录 开窑取出烧好的样品，测量并记录数据，同样要求精确。需测量的数据有L后，g烧后。10.测吸水率 将烧好的瓷片放入水浴坩埚中煮两个小时后捞出，迅速测出吸水后g吸水后。11. 运用公式计算出干燥收缩率、烧成收缩率、烧失率、吸水率，统计数据作出表格和统计图。如下：已知成形时使用的模具直径L=6.08cm干燥后长度L前 cm 烧成后长度L后 cm1号2号 0组5.85.951组5.755.852组5.825.813组5.905.831号2号0组5.155.201组5.155.152组5.205.133组5.405.16干燥收缩率L1%烧成收缩率L2%1号2号0组4.60522.13811组5.42763.78282组4.27634.44073组2.96054.11181号2号0组11.2112.161组10.4311.972组10.6511.703组8.4711.49烧结初步分析：从线图走势来看，温度为1300的瓷片样品烧结收缩率均高于烧结温度为1280的；但3组的样品的烧结温度都在相应温度之下，或者说在12801300之间的某个温度上为最佳烧成温度。干燥后重量g烧前 g 烧成后重量g烧后 g1号2号0组43.9141.781组40.6845.042组44.8242.733组46.6245.081号2号0组41.8539.771组38.4842.582组42.7540.743组44.5343.06吸水后重量g吸水后 g1号2号0组43.0339.821组40.8543.322组43.4040.963组44.5643.06烧失率M % 吸水率W %1号2号0组4.694.811组5.415.462组4.624.663组4.484.501号2号0组2.740.131组5.801.72组1.500.533组3.00.02初步分析：烧结温度在1300的所有样品的吸水率均低于烧结温度为1280的吸水率，3组的吸水率不变，说明两个温度下都已成瓷，两个温度都是最佳烧成温度。初步分析12.综合数据、图表、现象分析作出结论现象：3组1号样坯在烧成温度为1280时，瓷片表面鼓起，产生玻璃相，略有光泽，在1250时也出现过烧现象，并出现裂缝。 结论：3组的变量是滑石，滑石的过量大大降低了烧成温度范围。现象：烧成温度为1300时，所有组项的吸水率均低于1280 时的吸水率，烧失率却均大于1280时的烧失率。 规律：烧成温度越高玻璃相越多，吸水率越低。加入长石量多的1组，在两个烧成温度下，吸水率均最高，烧失率最高。加入滑石量多的3组，少时率最低。集体一起操作的坯料配方： % 吸水率 %长石石英黏土13030402353040330304543035401280125011.753.7721.102.5231.244.0541.334.88现象及结论：烧成温度在1280时，2出现了玻璃相，吸水率最低，烧结程度最高； 烧成温度在1250 时，2瓷片颜色偏暗，吸水率最低，烧结程度最高； 3瓷片颜色发白，吸水率较高，烧结程度最差，需要更高的烧成温度。 自己操作的坯料配方： %名称SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgoK2ONa2O德国瓷坯71.8723.570.290.750.022.461.04计算方法同小组配方，配方结果：原料长石高岭土滑石石英方解石计算值38.6093.200.11266.762.50干燥收缩率：4.61%. 烧成收缩率13。79% 烧失率6.66% 由于烧制过程中温度过高，没有确切的烧成温度，时间关系等，吸水率收缩率没有测。 五、心得体会 陶瓷生产看似简单，可若是具体到各个生产细节上需要注意的问题，我们这些初学者却又知之甚少。这次学习，使我对陶瓷的认识更深了。每当看着一件陶瓷的诞生，肃敬之情油然而生，它使我明白：陶瓷不仅仅是一件商品，更是一个人劳动一生的写照。一次又一次的亲手操作，老师一次又一次的细心讲解，让我从对坯料配方毫无知晓走到了深入了解，并能动手配制、计算，心态也慢