陶瓷工艺学4坯、釉料制备.ppt

第4章 坯、釉料制备,第一节 坯料的种类和品质要求 一、坯料的种类 根据成形方法的不同，坯料通常可以分为： 塑性成形用坯料。简称塑性坯料。其含水量在18%25%，成形时采用滚压、旋压等办法进行。 注浆成形用坯料。即注浆坯料。其含水量在28%35%，成形是采用泥浆向石膏制的模型中注入，靠石膏模型的微孔吸收水分而形成制品的坯胎。 半干压坯料。其含水量在8%15%。 干压坯料。粉料中的含水量在3%7%。 热压铸坯料。坯料中不含水分。,二、坯料的品质要求 为了保证产品品质和满足成形的工艺要求，坯料应具备下述基本条件： 配方准确。可以从两个方面来控制：准确称料（应除去原料中水分，按绝干料计）；加工过程中避免杂质混入。 组分均匀。坯料中的主要原料、水分、添加剂等都应均匀分布。 细度合理。各组分的颗粒应达到一定细度，并具有合理的粒度分布。 气孔少。空气的存在对产品品质和成形都有不利的影响，应尽量减少其含量。,不同的成形方法对坯料的要求各不相同，除了满足以上基本条件外，各种坯料都还有各自的一些具体要求。 （一）可塑坯料的品质要求 1、坯料的可塑性 坯料的可塑性是指经混练后的泥团，在外力的作用下产生变形但不开裂，当外力除去后仍能保持形状不变，这种性质称为坯料可塑性。可塑成形要求泥料具有良好的可塑性。 坯料的可塑性主要取决于强可塑性粘土的用量，而瘠性原料如长石、石英等会降低坯料的可塑性。,2、含水量 坯料的含水量应适宜，分布应均匀。对于大型器皿，手工成形，水分含量在23%25%；一般器皿，旋压成形，水分含量在21%23%；一般器皿，滚压成形，水分含量在19%24%。 3、细度 坯料的细度要求能够通过万孔筛，即筛下的颗粒粒径均小于0.06mm。生产中以通过万孔筛筛余量来控制，一般要求筛余在0.2%1%。坯料达到这样的细度，具有足够大的总表面积，扩大了颗粒之间的接触面，使各组分之间达到充分混合，提高混合的均匀度。这样在成瓷过程中能加快固相反应的速度，降低成瓷温度，提高瓷质强度，改善瓷的半透明度。细度主要是通过研磨时间来控制。,4、空气含量 空气泡可以降低泥料的可塑性提高弹性，从而影响泥料的操作性能及瓷器的强度，应通过陈腐、真空练泥等工艺措施排除。 5、生坯干燥强度 影响生坯干燥强度的主要因素是所用粘土的种类及结合性强弱。一般南方瓷区多用原生高岭土，结合性较差，生坯干燥强度较低。北方瓷区多以次生高岭土为主要原料，结合性强，生坯干燥强度较大。,6、收缩率 坯料的收缩率举例如下： 界牌瓷厂坯料的收缩率：干燥线收缩4%，烧成线收缩12.8%，总收缩15.6%。 唐山地区瓷厂坯料的收缩率：干燥线收缩4%，烧成线收缩10.0%，总收缩13.6%。 景德镇地区瓷厂坯料的收缩率：干燥线收缩7.5%，烧成线收缩12.8%，总收缩19.3%。 收缩率可通过瘠性物料和塑性物料相对含量来调节。,（二）注浆坯料的品质要求 泥浆流动性要好，含水量要少。一般泥浆含水量在28%38%，含水量过高，要获得厚度符合要求的坯体，则泥浆在模型中停留时间过长，并是非可塑性原料颗粒沉降，致使泥浆分层，造成废品；含水量过少则难于获得粘度相当低的泥浆，粘稠泥浆流动性差，不能充分注满到模型中的各部位，易产生废品。 悬浮性好。料浆久置不致分层沉淀。 触变性适当。触变性过大，容易堵塞泥浆的管道；触变性过小，生坯强度不够，影响脱模与修坯的效果。,滤过性好。即泥浆应具有适当的浇注速度。 注件的干燥收缩要小。收缩过大，易引起变形和开裂。 具有足够的排湿性能。注件要易于干燥。 注浆成形坯体，应具有足够的强度。 泥浆中气泡愈少愈好。 泥浆的空浆性能要好。排除剩余泥浆好，注件内表面光滑，不出现泥缕。,（三）干压坯料的品质要求 1、团粒 干压坯料是由团粒、水和空气组成的。团粒大小一般要求在0.20.5mm，但不希望有大量的细粉存在，因为细粉降低坯料的流动性，难压实。 2、含水量 一般干压坯料的含水量控制在4%7%，甚至有的可为1%4%。 3、可塑性 干压坯料对可塑性没有严格要求。为了降低干压坯体的收缩，而获得尺寸准确的制品，可以减少可塑粘土的用量。有些干压坯料全部是瘠性原料和化工原料，但要加入少量有机粘结剂和增塑剂。,4、流动性好 粉料应具有好的流动性能，能在较短的时间里填满模型的各个角落，以保证坯体的致密度和压坯速度。 5、堆积密度大 一般要求体积密度大，以减少堆积时的气孔率，降低成形的压缩比，使压制后的生坯密度大而均匀。,第二节 坯料制备 本节主要内容： 一、塑性坯料制备 （一）国内的塑性坯料制备 （二）日本的塑性坯料制备 （三）英国的塑性坯料制备 （四）美国的塑性坯料制备 二、注浆坯料制备 三、干压坯料制备,一、塑性坯料制备 （一）国内的塑性坯料制备,主要流程系列： 1）硬质、软质原料共同湿法细磨 2）将硬质料湿碾后入球磨 3）化浆配料入球磨 4）化浆过筛 5）坯料制备新工艺,硬质、软质原料共同湿法细磨： 将各种原料一并入球磨，研磨混合。 配料湿法球磨过筛除铁浆池压滤脱水粗练陈腐真空练泥送成型 优点：干法重量配料比较准确，流程简单。 缺点：球磨效率低。,硬质、软质原料先后入磨法 先将难磨料（硬质料）入球磨，粉磨一段时间，然后加入易磨料（软质） 优点：球磨效率高。,将硬质料湿碾后入球磨 将硬质原料经粗、中碎后与少量粘土配合，加水在轮碾机中进行湿碾，过筛后用泵送入球磨。 优点：缩小入磨粒度，提高球磨效率，减少粉尘污染。,化浆配料入球磨 软质料电子秤吊桶化浆一次计量二次计量 硬质料电子秤吊桶化浆 搅拌混合泵球磨过筛除铁浆池压滤脱水粗练陈腐真空练泥送成型 优点：减少粉尘，易机械配料，球磨效率高 缺点：流程复杂，原料必须是粉料,化浆过筛： 将原料化浆过筛、除铁、脱水，不经球磨； 原料化浆过筛除铁压滤脱水粗练陈腐真空练泥送成型 优点：节省能耗，简化流程，减少占地面积，缩短生产周期。 缺点：由于对原料细度要求高，对生产高强瓷不适宜。,坯料制备新工艺： 天然原料加工专业化和质量标准化； 采用喷雾干燥代替压滤脱水； 采用电子计算机配料及控制。,（二）日本的塑性坯料制备 日本对原料要求很严格，非常注重原料的研究工作，他们认为没有标准化的原料，就谈不上后续工序的产品品质。所有原料都按标准精制，并分为高级、中级、低级，按质论价。 日本多数无机非金属材料厂所用原料都由原料专业厂供应，原料进厂经检验符合标准后即可根据配方称量投入球磨机进行球磨。严格控制泥料的细度、水分、泥料的软硬，每天都要对坯泥的上述工艺参数进行检验。,日陶无机非金属材料原料检验内容： 原料性状包括色泽，pH值，粘度； 粒度分布，水簸分析，沉降分析； 化学组成，化学分析，示性分析； 矿物组成，热分析； 烧成性状，呈色、烧结状态、收缩率； 耐火度。,（三）英国的塑性坯料制备 英国坯料制备过程是先将各种原料粉碎到要求的细度，再分别化成一定密度的泥浆，按泥浆的体积进行配比，达到按物料干基质量配比的要求。各种泥浆都汇到混合池进行搅拌混合，经过筛除铁后再将浆料存放贮存池内。经过压滤、真空练泥处理，以得到满足成形工艺要求的坯料。,（四）美国的塑性坯料制备 原料都是专业厂加工好的袋装瓷土粉（有单料粉也有配合粉），解袋入池加水化浆搅拌、过筛（250目）、除铁、榨泥、真空练泥，供滚压成形用的塑性泥含水量20。 袋装粉料入厂后分别贮存在25m高的圆形料仓中，然后根据坯料配方，由电脑控制，通过管道，按配方量用气压送入球磨机细粉碎，再经过筛、除铁、压滤、真空练泥。整个工序干净、无噪音、无粉尘，许多工序环节被机器代替。在同一台机器上挤制的泥段呈黄、绿、白三种颜色，回头泥不混入。,二、注浆坯料制备 注浆坯料制备的工艺流程和塑性坯料制备基本相似。,三、干压坯料制备,干压坯料含水率低、对原料可塑性要求不高，但要求具有较好的流动性。而粉状体的流动性不好将难以压实，因此要使粉状体具有流动性，必须采取工艺措施造粒。 造粒在细粉料中添加粘结剂，做成流动性好的颗粒，且该类颗粒是由几种大小不同的球状颗粒（团粒）组成的。,目前常用的造粒方法有三种：普通造粒法、加压造粒法和喷雾造粒法。 普通造粒法：将粉料加适量的粘结剂水溶液，混合均匀后过筛，即得到粒度大小均匀的团粒。 加压造粒法：将混合好粘结剂的粉料预压成块，然后再粉碎过筛，即得到所需团粒。 喷雾干燥造粒法：是用喷雾器将制好的料浆喷入造粒塔进行雾化，这时进入塔内的雾滴即与从另一路进入塔内的热空气会合或相遇而进行干燥，雾滴中的水分受热空气的干燥作用，即在塔内蒸发而成为干料，然后经旋风分离器吸入料斗，装袋备用。这种造粒法是现代化大规模生产所采用的，此法产量大，可连续生产。,示例：坯料制备,某电瓷厂制泥工艺流程简图,醴陵电瓷厂制浆车间,第三节 釉料制备 一、釉料制备的品质要求及控制 釉料制备有两方面至关重要： 一是原料选择 二是釉浆的品质,与坯料比较，制釉原料要求纯度高。 需采用不溶解于水的原料。能溶于水的原料在施釉时将随着坯体对釉浆水分的吸收而进入坯体，对坯体性质产生影响。 石英、长石等原料在使用前必须仔细挑选、洗涤，以防止杂质的混入。 对于石英，采取先煅烧后使用的方法，有利于原料的粉碎以及拣出铁杂质。对于制釉所用的粘土，采用部分煅烧过的粘土，可减小收缩。 关于长石，为了减少成熟的釉中产生气泡的倾向，可以将长石先行煅烧。 利用废瓷粉部分地取代长石作为制釉原料时，废瓷片在粉碎前必须洗涤，除去泥污与灰尘。,关于原料选择要注意下列问题：,对于釉浆的品质要求，一般从以下几个方面予以控制： 1、釉浆的细度 釉浆的细度直接影响釉浆稠度和悬浮性，也影响釉浆与坯的粘附能力、釉的熔化温度以及烧后制品的釉面品质。一般陶瓷釉料的细度为万孔筛筛于不超过0.2%。釉料颗粒组成：大于10um的占15%25%，小于10um占75%85%。乳浊釉的细度是万孔筛筛于小于0.1%。 2、釉浆相对密度 釉浆相对密度对施釉时间和釉层厚度起决定作用。釉浆相对密度较大时，短时上釉也容易获得较厚釉层。但过浓的釉浆会使釉层厚度不均，易开裂、缩釉。釉浆相对密度较小时，要达到一定厚度的釉层须多次施釉或长时间施釉。,3、流动性与悬浮性 细度增加，可使悬浮性变好，但太细时釉浆变稠，流动性变差；增加水量可稀释釉浆，增大流动度，但却使浆体相对密度降低，釉浆与生坯的粘附性也变差。适量加入少量添加剂如偏硅酸钠、碳酸钾以及阿拉伯树胶等解胶剂，可增大釉浆流动性。 少量加入石膏、氧化镁、石灰、硼酸钙等絮凝剂，可使釉浆不同程度的絮凝，改善悬浮性能。,二、生料釉制备 生料釉制备流程参见P309-310。,三、熔块釉料制备 熔块釉料制备流程参见P311。,第四节 坯、釉料制备的主要工序及设备 本节主要内容： 一、原料粉碎 二、筛分 三、除铁 四、泥浆脱水 五、陈腐与练泥,一、原料粉碎 块状的固体物料在机械力的作用下而破碎使块度或粒度达到要求，这种原料的处理操作，即为原料粉碎。 按粉碎后物料块度可分为粗碎（破碎后物料块度直径4050mm）、中碎（粉碎后物料块度0.5mm ）、细碎（粉碎后物料块度或粒度0.06mm ）。,粉碎的方法 (a)挤压，(b)劈裂，(c)折断，(d)磨剥， (e)冲击。 挤压需力较大，而劈裂和折断需力较小。,粉碎比(Crushing ratio)的概念 粉碎比：原料与粉碎产品的粒度之比，表征粉碎作业前后粒度的变化程度，它能概略地反映粉碎作业的情况。 平均粉碎比：粉碎前后平均粒径之比。 公称粉碎比：粉碎机的最大进料口宽度与其最大出料口宽度之比。,（一）颚式破碎机：陶瓷厂的粗碎设备，物料受到破碎机的活动牙板推向固定牙板的挤压作用而破碎。 （二）轮碾机：陶瓷厂的中碎设备，物料是在碾盘与碾轮之间相对滑动与碾轮的重力作用下被研磨与压碎的。 （三）球磨机：陶瓷厂的细碎设备。在细磨坯料和釉料时，它起着研磨和混合作用。为防止铁质混入，用瓷砖或花岗岩作衬里，以瓷球或硅石为研磨体。,常用的粉碎机械有：,影响球磨效率的因素如下： 1、球磨转速。 当转速太快，超过球磨机临界转速时，研磨介质将附在球磨机内壁随着球磨机旋转，而失去粉碎（撞击、研磨）作用。 当转速太慢，低于临界转速时，研磨介质上升不高就滑下来，粉碎作用也很小。 当转速适当时（临界转速附近），研磨介质升高到其重力的分力等于离心力时就开始下落，物料受到最大的冲击力和研磨作用，粉碎效率最高。,2、研磨介质。研磨效率与研磨介质的多少、大小、级配、形状、密度有关。 球磨机中装入的研磨介质愈多，则在单位时间内物料被研磨和冲击的次数愈多，磨效愈高。但研磨介质过多会由于占据有效空间而导致磨效降低。 根据瓷厂经验，研磨介质为鹅卵石时，大球直径70100mm占10%，中球直径5070mm占20%，小球3050mm占70%。 用圆棒形研磨介质代替球状研磨介质磨效要高。因为球与球是点接触，而圆棒与圆棒是线接触和面接触。 此外，研磨介质的密度愈大则冲击力愈大，磨效愈高。,3、水量及电解质 加水过多，不仅占据有效空间，而且由于粘附在研磨介质上的物料少，减弱了球石对物料的研磨效率。加水量过少，泥浆流动性差，泥浆将球石粘结成团，失去了球石互相撞击研磨的作用。最佳的加水量要根据物料的工艺性能通过实验确定。 加入电解质，可使物料颗粒表面形成一层胶粘吸附层，对颗粒表面的微裂纹发生劈尖作用，减弱颗粒间的分子引力，提高粉碎效率。,4、加料粒度 加料粒度愈细，球磨时间愈短，但过细则势必增加中碎的负担。 5、加料方式 先投硬质原料如石英、长石、瓷粉和少量粘土，先磨若干小时再加软质原料粘土，这样可提高球磨效率。 6、装载量 通常总装载量以体积计算时约占球磨机空间的4/5。 一般料：球：水=1：（1.21.5）：（1.01.2）。,二、筛分 将已被粉碎的固体物料，放在各种不同孔径的筛面上进行振动或摇动，使各种不同粒径的颗粒分离开来，这种方法称为筛分。 筛分在陶瓷生产中具有如下作用： 经筛析除去较大颗粒，以保证球磨机进料块度的均匀性。 及时筛去已符合细度的颗粒，使粗颗粒获得充分粉碎的机会，提高设备的粉碎效率。 确定颗粒的大小及其比例。 陶瓷厂常用的筛分机有下列几种： （一）摇动筛;（二）回转筛;（三）振动筛.,三、除铁 除铁原因：1）影响白度；2）造成熔洞，影响电瓷介电性。 铁的来源：1）矿石中本身含有；2）运输过程混入；3）工艺生产中设备磨损造成。 铁质种类：一次铁质（原矿中夹带杂质）和二次铁质（原料在开采加工过程中或由回坯泥混入的各种含铁杂质 ）。 除去方法：对粗粒原料，可采用选矿法与淘洗法除去。对于细粉状的原料可用磁铁分离器进行磁选（原理：利用含铁物料具有一定的磁性，在磁场中受到磁化而被磁铁吸住，从而和非磁性物料分离）。,四、泥浆脱水