坯釉配方对陶瓷烧成及其质量的影响.doc

坯釉配方对陶瓷烧成及其质量的影响钟旭东等:坯釉嚣方对j卑瓷烧成厦其质量的影响技艺撮讨15坯釉配方对陶瓷烧成及其质量的影响,r/斗528031佛山2275522410082湖黻学院8821149)(佛山石湾田蒋陶毒厂)(湖甯大学化学化工学阻ff摘要就胸瓷坯釉配方对烧成操作及烧成质量的影响因素进行论述,指出烧成操作应尽可能符合坯釉性能要求,才能提高烧成质量.关键词旦兰旦丝生溺石傣l丽舌在冉瓷烧成及窑炉调试过程中,首先要知道坯釉配方,特别是坯釉的化学组成及其配比,烧失量,玻化温度等,以便了解冉瓷制品的坯釉性能,采取相应的措施提高和保证产品的烧成质量.坯体在烧成过程中发生的物理化学变化,主要取决于坯釉的化学组成及其配人量.它们的配比不同,在烧成过程中各个阶段的升温速度,气氛性质及通风强弱等的操作控制也不同.我国生产日用瓷,建筑瓷,卫生瓷,电瓷等的陶瓷坯料和釉料,其化学组成一般为sio,al,fezoscao,mso,k20,2o和tio2等;此外,有些还有mn,pb,v,ni,cu,zn,co,cr,ba,p,li等一些微量元素,这些微量元素的存在对烧成过程和烧成质量也产生一定的影响.本文就陶瓷坯釉的主要化学组成,它们的性质及其配人量对成瓷的影响进行讨论,以便使烧成操作尽可能符合坯釉性能要求,提高制品的烧成质量.2坯釉化学组成对烧成的影响21二氧化硅最纯的sio晶体无色透明,称为水晶.熔点在1713.它是石英的主要成份.用作陶瓷原料的石英呈乳白色或灰色.坯料中sio:是从石英,高岭土(或瓷土),长石中引入的.在长石质坯料中一般含65%一75%,釉料中含62%一75%.它在烧成过程中的11001200段,与一部分aloa作用生成针网状的莫来石晶体,构成瓷坯骨架,增加瓷器的白度和机械强度;同时,还可以减少坯体在烧成过程中的收缩和变形:是产生玻璃液相不可缺少的成份.但坯料中古sio:过多,泥料的可塑性就差,成型困难,烧成温度也很高.当坯料中sio含量超过80%时,瓷器将出现自行炸裂现象.因为石英晶体在烧成过程中发生多次晶型转变体积随之发生变化.这种釉裂及坯裂均在烧成过程中及开窑后产生.由于石英晶体在烧成过程中发生多擞晶型转化.即:一石英一囊石英些一方石英里培硅石英1【573t:180-27哪碱碘聃这种转化又可分为慢速转化和快速转化二种:慢速转化,例如q一石英,鳞石英,一方石英之间的相互转化,它们属于高温稳定的晶型排列于横的方向,由于它们在晶体结构上彼此不同,因此转化很慢.在慢速转化时虽然体积膨胀很大,但由于转变速度慢,时间长,体积膨胀不甚剧烈,而且在高温下坯体中由于有矿化剂存在,已经出现藏相,藏相的存在起缓冲作用,抵消了因体积膨胀应力所造成的破坏作用,所以危害不大.而快速转化,例如鳞石英的,p,晶型之间的相互转化,由于它们在晶体结构上彼此大致相似,因此转变速度较快.在这种转变过程中虽然体积膨胀较小,例如b一石英转变为一石英,体积膨胀0.8%.但由于转变速度快,来势猛,容易引起制品破坏.因此,在低温晶型转化温度阶段,例如573和180270应注意缓慢升温或缓慢冷却,以避免因石英晶体转化而伴随的体积变化产生应力过于集中导致制品破坏.22三氧化二铝aio耐火度很高,熔点在2050.它主要从l6江苏陶瓷.hanc,$uceramics2ooo年6月第33喜第2期长石和高岭土中引入,坯料中的al,是成瓷的主要成份,一般含l9%一24%,釉料中含%一15%.在高温下,它与sioz作用生成奠来石晶:lio0ai20,+sio2-+a13?sio2ll一i200c2(a】2o3?sio2)+a】33ai203?25io2它构成瓷坯骨架提高瓷质的机械强度,化学稳定性及热稳定性.但是,坯料中含a1o,过多时,烧成温度要提高;当坯料中al抑,含量低于15%时,则又降低烧成温度趋于易熔.当a1o,含量较多时,中火保温开始温度可迟一点,烧还原焰温度可高一些.如果在烧还原焰前,升温平稳,不进行中火保温,也不会产生起泡的毛病.2.3三氧化二铁三氧化二铁呈红褐色(猪肝色或砖红色),熔点在l560.它对瓷质的有害作用很大.瓷坯中含0.8%fe2o,时,还原焰烧成后呈灰色;fe20,含量大于1%时,呈黄色.fe,含量必须在06%以下,烧成的瓷器才是白色.在氧化气氛中烧成时,0.35的fe:0,已经出现明显的黄色.釉料中铁质影响更大,要求含铁量在0.25以下以保证在一般烧成条件下烧成白色的瓷器.当瓷坯中fe,含量较多时,必须采用还原焰烧成使feo,还原成feo.因为采用氧化焰饶成时,在l230一l270之前fe2o,是稳定的,当温度升高到ll50一l300时,fe203按下式进行分解:6fe2o,qfejo?+o22fe2o,+4feo+02生成fe,和4feo,放出大量的氧气.由于这时坯体内含有大量的液相而液相牯度又大,放出的氧气跑不出去使制品起泡和膨胀.这种现象常发生在坯俸碳紊烧得最不完全的地方,因为此处粘士微粒结合力减弱.如果采用还原焰烧成,在l000一l1co坯体中的fe03开始还原成feo:fe203+co一2feo+co22fe2o3+cqfeo+co2在坯体完全烧结之前此反应已结束.因此,在还原烧成时不会因为fe0,分解而产生气泡;同时,fezo,变成feo后产品色泽呈现”白里泛青”.采用还原焰烧成还有降低熔质牯度的作用,因而可以加速制品的烧结.此外,还可以促使硫酸盐在熔釉前得到充分的分解,避免瓷件起泡和膨凸.为了保证氧化铁在液相开始大量产生前进行还原,还原焰开始温度比临界温度降低4050cofeo,在棕色或红色釉料中是一种主要的着色荆,它在颜色釉中由于氍人量的多少不同而呈黄,棕,红色.2.4氧化钾,氧化钠氧化钾和氧化钠是长石中引入的,长石有如下几种:钾长石:k?al2o,?6sio2;钠长石:na2o?al2o,?6sio2;钙长石:cao?al20,?2o2.其中,钾长石最好,但难找到纯的钾长石,往往都是几种长石混合存在,如钾钠长石,钠钙长石.长石属非可塑性原料在坯料中起瘠化作用,可减少坯体收缩和干燥时间.长石是熔剂矿物,在烧戚越程中可降低坯体烧成温度.加热后成玻璃液相熔解游离石英及al抑,生成硅酸一氧化铝一碱土金属氧化物三元系统的玻璃状态物质,使莫来石针状结晶继续增长.cao+sio2-+casj03(液相)k20+sjo2-+k2sio3(液相)na2o+si0=-+na2sio3(液相)al3+sio2-+aj20,?si022(al203?si02)+al203-+3al203?2sio2适当的长石熔成玻璃态后填充各结晶颗粒之间使坯体致密无空隙,提高瓷件的机械强度.当坯料中含sio和ai:o,过多时.适当配人长石可使烧成温度降低.但长石质过多在烧成中会产生如下的缺陷:a.坯件中长石质过多,造成玻璃液相过多,烧成后瓷件冷热性能差,容易炸裂,机械强度低.b.烧成温度低且烧成范围狭窄,不能快速升温,使烧成操作带来困难;烧成温度略高一点,则制品产生变形和过瓷化现象.因此,坯料中长石用量必须适当,在配料中控制na抑含量在1%以下,钾钠总量不超过5%为宜,否则会急剧降低烧成温度和热稳定性.五5氧化镁氧化镁星白色粉状,熔点在28c0c,耐火度高.在坯釉中少量引人mgo,助熔剂作用比较强,使用钙和镁的化合物助剂时,可以在较低的温度下(与长石比较)烧结或产生熔融现象.当mgo含量过多会使瓷器透明度降低.在长石质瓷中mgo含量过多产品产生龟裂.在长石质瓷坯料中mgo含量极钟旭末等:坯釉配方对陶t烧成度其质量的彰响技艺柳t17小(一般在1%以下),主要用于釉料(一般含2%一5%).釉料中用mo作熔剂,釉的玻化温度范围广,烧成温度易于控制;同时,可提高瓷质强度.用mgo作熔剂之釉强度好,滑石釉就是按这个道理采用的.但是纯粹的滑石耐火度太高,现代采用白云石即caco,mgco的复合盐类mg(c03)代替,可使玻化温度及机械强度得鲴良好的性能,烧成操作易于控制.土6氧化钙氧化钙熔点为2570,在坯料中一般要求含量越少越好(在l%以下).在釉料中引入少量的cao,它与sio:作用生成稳定的硅酸钙使釉呈好的机械强度和光泽.高温下釉易于流动,低温时增加釉的牯度.釉料中一般古0.3%一9%.但cao含量超过18%会使釉面变得无光,瓷件的强度降低,熔融范围变窄,如果在烧成操作中掌握不当易产生吸烟,发黄等毛病.在配釉时,不应单独取cac0,作熔剂,因为它作熔剂时中火保温要早开始早结束.开始烧还原焰温度在95以下.停火时,温差不能过大;还原时,还原焰不能过强,过强易产生吸烟;过弱又易严生形变,烧还原焰温度过高易产生赤变;过低,caco,又难于分解完全,易产生瓷泡.2.7氧化钛氧化钛是陶瓷制品中有害杂质,在烧成中起加深铁质的着色作用.在高温还原气氛中,部分tio被还原成bo,呈蓝色到紫色.在还原气氛中可能形成组成为feo?ti0:的尖晶石(在h中由12o0)呈深黑色.但是,在氧化气氛中不能形成尖晶石.由于tio使瓷质呈不好的色泽.因此在坯料中应控制tio含量在0.2%以下.3烧失量对烧成的影响烧失量是指在1000c以下有机物质分解,水分蒸发所失去的重量.烧失量大时,坯体总收缩事增大,容易使制品产生变形.ittt:,在烧成操作中要注意中火保温时间长些,升温速度不能过快,保沮时.通风要强;烧失量少时,可减少保沮时问或减弱通风,保温时间,通风速度可略快些.坯料中,要求烧失量要小.4玻化温度对烧成的影响在烧成操作中,除了要了解坯釉化学组成的性质外.还必须了解玻化温度对烧成的影响,才能更好地控制止火温度.影响玻化温度的因素主要有ti02?ah03的配比和熔剂含量,当tio和al,含量较多时,烧成温度高;当溶剂多时,烧成中玻璃液相生成较多,液相生成的温度亦较早,有能使烧成温度降低的好处,同时,可使瓷质致密;但液相过多,瓷件的机械强度,冷热性能降低.停火温度决定于坯釉的玻化温度范围,玻化范围广时,停火温度范围大,反之停火温度范围小.所谓停火温度范围,是指在正常停火温度以下或以上某温度点,在这个范围内停火能保证产品不生烧,不过火,瓷质性能良好.当窑内温差大时,停火温度范围必须缩小,最低和最高点要向正常停火点靠拢.5结语综上所述,陶瓷配方对烧成及其产品质量的影响因素主要有坯釉化学组成及其配比,烧失量,玻化温度等.坯釉的化学组成及其配比不同,烧成后的瓷件性能不同.因此,坯釉配方应严格控制坯釉的化学组成及其配入量,使其尽可能达到最佳盼坯釉性能.同时,在烧成操作中,必须根据不同的坯釉性能制订合理的烧成翩度,使烧成操作尽可能符合坯釉性能要求,才能提高陶瓷的烧成质量.effectsofbatchinrofbodyandglazeonceramicfiringandqualityzhongxudonghitghirong(528031foshanshishangardenplotceramicsfactory)(410082hunanuniversitychemistrycombinati