工艺技术_无机材料工艺学培训课件

2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 1 原料选择的重要性 第一章陶瓷原料 绪言 传统陶瓷制品所用原料多为天然矿物原料 陶瓷制品的性质不仅与工艺过程有关 而且与原料的种类有关 原料是陶瓷制品质量的基础 影响产品质量的两因素 1 原料质量 2 生产工艺过程 高岭石 伊利石 石英 钾长石 钠长石 硅灰石 叶腊石 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 2 原料选择的重要性 第一章陶瓷原料 陶瓷制品的性能由坯体显微结构决定 而坯体显微结构则由原料的种类和加工工艺决定 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 3 质量达标 并非越纯越好 储量要大 原料来源稳定 价格合理 性能稳定 对原料的最基本要求 运输方便 原料选择的基本要求 第一章陶瓷原料 原料选择原则 原料的组成应能保证产品的质量性能要求 原料的工艺性能应能满足生产加工过程的工艺要求 绪言 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 4 第一章陶瓷原料 陶瓷原料的分类 可塑性原料 1 从工艺性能分 绪言 高岭土 石英 钾长石 非可塑性原料 瘠性原料 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 5 第一章陶瓷原料 1 1粘土类原料 一 粘土的概念与分类 一 概念 粘土 clay 是由多种微细矿物 主要是含水铝硅酸盐矿物 构成的混合体 其矿物晶体粒径一般小于2 m 从外观看 i 由于所含杂质种类及数量不同 粘土可呈多种颜色 ii 由于地质成因不同 粘土有的松软 有的坚硬 二 成因 粘土主要是由铝硅酸盐类岩石 如长石 片麻岩 伟晶花岗岩等经过漫长的自然风化作用形成的 但只要是粘土 或多或少都具有一定的可塑性 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 6 第一章陶瓷原料 一 粘土的概念与分类 二 成因 自然风化 物理风化 暴晒 冰冻 水力及风力的破坏作用等 化学风化 自然界中的化学物质对岩石造成的蚀变作用 风化过程中产生的可溶性盐类将被雨水洗去 剩下的难溶盐和氧化物 如SiO2 将成为粘土矿中的杂质矿物 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 7 一 粘土的概念与分类 根据粘土的成因分类 I 一次粘土 原生粘土 母岩风化后的产物滞留于原地 再经地质作用而形成的粘土 三 分类 II 二次粘土 次生粘土 母岩的风化产物经过自然力 洪水 大风 搬迁 在别处沉积下来而形成的粘土 此即为沉积型粘土矿 如唐山子木节土 黑山膨润土 特点比较 一次粘土杂质较少 颗粒较粗 可塑性较差 干燥强度较低 干燥收缩较小 烧结温度较高 二次黏土的特点相反 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 8 第一章陶瓷原料 根据粘土的可塑性强弱分类 一 粘土的概念与分类 根据粘土的耐火度高低分类 耐火粘土 耐火度 1580 易熔粘土 耐火度 1350 难熔粘土 耐火度介于1350 1580 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 9 二 粘土的组成 粘土的性能取决于粘土的组成 包括粘土的矿物组成 化学组成和颗粒组成 1 粘土的化学组成 主要化学成分为SiO2 A12O3和结晶水 H2O 杂质化学成分 含有少量的碱金属氧化物K2O Na2O 碱土金属氧化物CaO MgO 以及着色氧化物Fe2O3 TiO2等 不同成因的粘土 其化学组成有差别 如一次粘土一般SiO2含量较高 而A12O3含量较低 铁多于钛 富含游离石英和长石残岩 所以 粘土的化学全分析数据包括上述各成分 外加烧失量一项 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 10 4 CaO MgO K2O Na2O 降低烧结温度 缩小烧结范围 1 1粘土类原料 粘土的化学组成在一定程度上反映了其工艺性质 1 SiO2 若SiO2多 意味着游离石英较多 则粘土可塑性降低 干燥及烧成收缩较小 2 Al2O3 含量多 耐火度增高 难烧结 3 Fe2O3 1 TiO2 0 5 瓷制品呈白色 若含量过高 坯体颜色将变深 甚至还影响电绝缘性 5 H2O 有机质 含量多时可塑性较好 但收缩大 从 烧失量 一项判断 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 11 2 粘土的矿物组成 粘土很少由单一矿物组成 而是多种微细矿物的混合体 因此 粘土所含各种微细矿物的种类和数量是决定其工艺性能的主要因素 粘土矿物主要为高岭石类 包括高岭石 多水高岭石等 蒙脱石类 包括蒙脱石 叶蜡石等 和伊利石类 也称水云母 等等 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 12 a 高岭石类 Kaolinite Al2O3 2SiO2 2H2O 高岭石族矿物包括高岭石 地开石 珍珠陶土和多水高岭石等 高岭石是粘土中常见的粘土矿物 主要由高岭石组成的粘土称为高岭土 b 蒙脱石类 Montmorillonite Al2O3 4SiO2 nH2O n 2 蒙脱石也是一种常见的粘土矿物 以蒙脱石为主要组成矿物的粘土称为膨润土 bentonite 一般呈白色 灰白色 粉红色或淡黄色 被杂质污染时呈现其它颜色 c 伊利石类 Illite 伊利石是白云母经强烈的化学风化作用转变为蒙脱石或高岭石过程中的中间产物 故其化学组成介于白云母与高岭石或蒙脱石之间 与白云母比较 伊利石多H2O而少K2O 与高岭石比较 伊利石含K2O较多而含H2O较少 2 粘土的矿物组成 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 13 粘土矿物是具有层状结构硅酸盐矿物 其基本结构单位是硅氧四面体层和铝氧八面体层 由于四面体层和八面体层的结合方式 不等价离子同晶置换以及层间阳离子等不同 从而构成了不同类型的层状结构粘土矿物 如下图所示的结构模型图 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 14 各种粘土矿物的结构特点 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 15 各种粘土矿物的工艺性质 a 高岭石 可塑性较差 阳离子交换容量小 遇水不膨胀 干燥收缩较小 耐火度较高 烧结温度较高 b 蒙脱石 可塑性好 阳离子交换容量大 遇水膨胀 干燥收缩大 烧结温度较低 c 伊利石 与高岭石相近 可塑性差 阳离子交换容量小 遇水不膨胀 干燥收缩小 烧结温度低 烧结范围窄 绢云母和瓷石也划归为伊利石类原料 叶腊石 Al2O3 2SiO2 H2O 其结构与蒙脱石 Al2O3 4SiO2 nH2O 相似 但晶格中的同晶置换现象轻微 故阳离子交换容量很小 遇水也不膨胀 硬度低 是一种优良的陶瓷原料 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 16 作业 1 选择原料时应考虑哪些主要因素 2 粘土的化学全分析数据在生产上有何指导意义 3 比较高岭石 蒙脱石及伊利石三者的结构特点和工艺性能 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 17 关于绢云母和瓷石 1 绢云母 一种矿物 是一种细小鳞片状的白云母 因其表面呈丝绢光泽而得名 其化学组成和结构与白云母极相似 两者在矿物学上并无区别 但绢云母外观多呈粘土状 具有粘土特性 是瓷石中的主要组成矿物 可塑性与高岭石相当 高温下具有一定的熔剂作用 绢云母可视为白云母与伊利石之间的过渡矿物 2 瓷石 是由长英岩或石英粗面岩经过长期的热液蚀变作用形成的一种多矿物混合体 风化程度深的瓷石 其中的绢云母会逐渐高岭石化 部分地转变为高岭石 所以 瓷石的矿物组成大致为 石英 40 60 绢云母 20 40 长石 5 30 高岭石 0 10 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 18 瓷石的形成过程示意图 部分绢云母化 完全绢云母化 部分高岭石化 瓷石可单独制瓷 烧成时 绢云母兼有高岭土和长石之作用 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 19 粘土的加热变化 各种粘土的差热曲线 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 20 1 100 时排除吸附水 例如高岭石受热时 粘土矿物被加热时 一般都要经过排除自由水和吸附水 分解并脱去结晶水 形成莫来石新相等过程 粘土的加热变化 2 450 以上 结构水缓慢排出 高岭石变成偏高岭石 不含结晶水的高岭石 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 21 3 继续加热 偏高岭石进一步反应形成硅 铝尖晶石 4 温度超过1050 左右 硅 铝尖晶石逐渐分离出晶格中的方石英 SiO2 形成热力学稳定的莫来石 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 22 3 粘土的颗粒组成 粘土中不同大小颗粒的体积百分比含量 粘土的颗粒组成与其工艺性能密切相关 1um的细颗粒愈多 则可塑性愈强 干燥收缩大 干后强度高 烧结温度低 另外 片状颗粒比杆状颗粒接触面积大 塑性大 强度高 粘土中的杂质矿物 主要包括 1 石英与母岩残渣 如长石 白云母等 2 碳酸盐和硫酸盐矿物 3 铁质矿物 4 有机质 2 粘土的矿物组成 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 23 三 粘土的工艺性质 1 可塑性概念 可塑性是指粘土粉碎后用适量的水调和 混练后捏成泥团 在一定外力的作用下可以任意改变其形状而不发生开裂 除去外力后 仍能保持受力时的形状的性能 概念 粘土的工艺性质系指其所具有的 对生产工艺过程有重要影响的性质 包括可塑性 结合性 干燥性质 泥浆性质 烧结性质等 粘土的工艺性质取决于其化学组成 矿物组成和颗粒组成 生产上 常用塑限 液限 可塑性指数 可塑性指标等参数来反映粘土的可塑性大小 可塑性的产生机理 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 24 三 粘土的工艺性质 1 可塑性 塑限 粘土由干粉状态变为塑性状态时的最低含水率 液限 粘土由塑性状态变为无塑性的泥浆状态时的含水率 可塑性指数 液限 塑限 可塑性指标 系指在一定的工作水分下 粘土泥团受外力作用时 最初出现裂纹时的应力与应变的乘积 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 25 三 粘土的工艺性质 1 可塑性 塑限 液限 可塑性指数及可塑性指标高低大小在生产上的实际意义 粘土根据塑性大小分类 强塑性粘土 指数 15或指标 3 6 中等塑性粘土 指数7 15或指标2 5 3 6 弱塑性粘土 指数1 7或指标 2 5 瘠性原料 可塑性指数 1 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 26 三 粘土的工艺性质 1 可塑性 影响可塑性大小的因素 改善粘土可塑性的途径 1 淘洗除杂 2 风化处理 3 坯料陈腐和真空练泥处理 4 加入适量塑化剂 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 27 三 粘土的工艺性质 2 结合性粘土的结合性是指粘土能结合非塑性原料形成良好的可塑泥团 有一定干燥强度的能力 结合性的表征方法 以能够形成塑性泥团时所加入的标准石英砂量及试样干后的抗折强度表示 可塑性好的粘土 其结合性也好 3 离子交换性 1 粘土颗粒因其表面存在断键及晶格内部存在不等价离子置换而带有电荷 因此必须吸附其它异号离子来补偿其电价 粘土的这种性质称为离子交换性 粘土通常发生的是阳离子吸附与交换 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 28 3 离子交换性 2 阳离子交换容量 100克干粘土所吸附能够交换的阳离子或阴离子之数量 及其影响因素 粘土矿物组成 颗粒细度 晶格完善程度 有机质含量等 3 黏土吸附不同阳离子对其工艺性能的影响 Al3 Ba2 Ca2 Mg2 K Na Li 泥浆稳定性 泥浆流动性 泥浆触变性 注浆成型时间 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 29 c 表征方法 泥浆厚化系数泥浆厚化系数 d 触变性大小对生产的影响 生产操作对触变性的要求 若太小 成型后的生坯强度低 会影响脱模和之后的修坯操作 若太大 会造成泥浆输送困难 且成型后的生坯易变形 4 泥浆性质 1 触变性a 概念 b 触变性的解释模型 片状粘土颗粒各带异号电荷 形成边 边或边 面结合 即所谓的泥浆 卡片结构 容纳大量的自由水于其中 使泥浆 变稠 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 30 4 泥浆性质e 影响触变性大小的因素 矿物组成 颗粒细度 泥浆含水率及温度 所用电解质的性质及数量 2 流动性及稳定性 a 概念 b 对生产之影响 c 影响因素 5 干燥性质 1 干燥收缩a 表示方法 干燥线收缩 体积收缩 b 与生产的关系 坯体外形尺寸确定 模型放尺率 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 31 5 干燥性质 2 干燥强度a 表示方法 干燥抗折强度b 生产上的要求 强度要大 但要考虑干燥收缩和变形的控制 2 烧成收缩a 表示方法 烧成线收缩 体积收缩 其含义与干燥收缩类似 b 生产上的要求 适当小 以便于烧成变形的控制 干燥收缩和烧成收缩的综合叫做试样的总收缩 是模型设计的重要依据 6 烧结性能 1 烧后颜色 这是某些对坯体颜色和电 绝缘 性能有要求的制品所必须考虑的一点 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 32 6 烧结性能 3 烧结温度和烧结范围a 粘土的加热曲线 b 影响因素 主要取决于粘土的化学矿物组成及颗粒细度 T1 开始烧结温度 T2 完全烧结温度 简称烧结温度 T3 软化温度 烧结 温度 范围 T2 T3 c 生产上对烧结温度及烧结范围的要求 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 33 4 耐火度a 概念 材料在自重作用情况下 抵抗高温作用而不破坏的能力 最高温度 6 烧结性能 b 表征方法 c 粘土耐火度高低对生产的影响 耐火度高 烧成时不易变形 但也意味着制品的烧成温度也高 d 影响因素 主要是化学组成 铝硅比 铁与碱氧化物含量 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 34 四 粘土在陶瓷生产中的作用 4 粘土可在高温下分解生成莫来石 而足够数量莫来石的存在 则是制品具有良好使用性能的保证 1 1粘土类原料 1 粘土的可塑性以及在水中的分散性和悬浮性 可以赋予坯料以良好的成型性能 2 粘土具有的结合性可以使之在成型时结合瘠性原料 保证成型坯体的强度 3 粘土是坯料中Al2O3的主要来源 是坯体具有一定耐火度 烧成时不易变形的重要保证 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 35 一 石英原料的种类 1 2石英类原料 二氧化硅 SiO2 在地壳中的丰度约为60 其中一部分以硅酸盐化合物的状态存在于各种矿物中 另一部分则以独立状态存在 成为单独的石英矿 但由于经历的地质作用及成矿条件不同 石英矿体呈现多种状态产出 并有不同的纯度 a 水晶 结晶良好的纯SiO2 b 脉石英 SiO2含量 99 高档细瓷用原料 c 石英岩 SiO2含量 97 一般陶瓷生产用主要原料 d 砂岩 SiO2含量90 95 根据胶结物的不同 分石灰质 粘土质 云母质和硅质砂岩四种 陶瓷生产仅用硅质砂岩 e 石英砂 SiO2含量 90 杂质较多 一般不用 f 燧石 石英沉积岩 隐晶质 硬度很大 可用作研磨材料 球磨机内衬 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 36 脉石英 水晶 结晶良好的石英 水晶 结晶良好的石英 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 37 二 石英的性质 石英的主要化学成分为SiO2 但是常含有少量的Al2O3 Fe2O3 CaO MgO TiO2等杂质成分 石英具有很强耐酸侵蚀能力 氢氟酸除外 但与碱性物质接触时能起反应而生成可溶性的硅酸盐 高温下 石英易与碱金属氧化物作用生成硅酸盐与玻璃态物质 二氧化硅在常压下有七种结晶态和一个玻璃态 它们是 石英 石英 鳞石英 鳞石英 鳞石英 方石英 方石英 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 38 二 石英的性质 多晶转变 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 39 二 石英的性质 多晶转变 石英晶型转变与陶瓷生产的关系 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 40 二 石英的性质 多晶转变 石英晶型转变与陶瓷生产的关系 理论晶型转化的前提 缓慢升温 维持晶型转化在平衡态下进行 实际生产中 由于烧成温度的限制 一般在1400 以下 因此普通陶瓷制品烧成后 残留的石英矿物一般以 石英 鳞石英 半安定 方石英等形式存在 实际生产中升温快 由上图可见 无论是否有矿化剂 石英的转化过程都经过半安定方石英阶段 有矿化剂存在时 最终有鳞石英形成 无矿化剂时 最终形成方石英 在普通陶瓷生产过程中 对产品烧成质量影响最大的是石英的位移性转化 尤其是 石英和 石英之间的转变 而不是重建性转化 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 41 四 石英在陶瓷生产中的作用 4 石英可增大釉料的耐磨性 硬度 白度及化学稳定性 降低釉的膨胀系数 1 作为瘠性原料 石英可减小坯体的干燥收缩 缩短干燥时间 并对泥料的可塑性起调节作用 2 烧成过程中 石英的体积膨胀可部分抵消坯体的烧成收缩 有利于保证坯体的外形 3 高温下石英熔融可增大液相粘度 拓宽坯体烧成范围 而未熔石英又可保证坯体的强度 防止坯体变形 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 42 一 长石的种类 长石是陶瓷生产中的主要熔剂性原料 一般用作坯料 釉料 色料熔剂等的基本成分 用量较大 是陶瓷生产三大原料之一 自然界中长石的种类很多 但都是以下四种纯长石的固溶体 钠长石 Ab Na AlSi3O8 或Na2O Al2O3 6SiO2钾长石 Or K AlSi3O8 或K2O Al2O3 6SiO2钙长石 An Ca Al2Si2O8 或CaO Al2O3 2SiO2钡长石 Cn Ba Al2Si2O8 或BaO Al2O3 2SiO2 1 3长石类原料 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 43 长石类矿物的化学组成与矿物物理性质 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 44 一 长石的种类 1 3长石类原料 自然界的纯长石矿体罕见 主要是K Na长石的固溶体和Na Ca长石固溶体 一 K Na长石的固溶体 钾 钠长石仅能形成有限固溶体 根据钠长石的固溶度不同 可以三种单体矿物出现 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 45 一 长石的种类 二 Na Ca长石的固溶体 斜长石 钠 钙长石能形成无限 连续 固溶体 斜长石实指Na Ca长石含量在10 90 之间的Na Ca长石固溶体 否则 分别称之为钠长石或钙长石 陶瓷生产中主要利用正长石和微斜长石 即以钾长石为主要组成的K Na长石的固溶体 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 46 二 长石的熔融特性及生产要求 1 钾长石的始熔温度约为1150 熔融范围约350 1150 1500 高温熔体粘度较大 且粘度随温度的升高降低较慢 2 钠长石的始熔温度约为1100 熔融范围约150 1150 1250 高温熔体粘度较小 且粘度随温度的升高降低较快 与钾长石比较 3 钙长石的始熔温度较高 1550 熔融温度范围窄 高温下熔体不透明 粘度也小 冷却时容易析晶 化学稳定性也差 一 熔融特性 二 生产要求 始熔温度低 1200 熔融范围宽 熔体粘度较大 且随温度变化较小 就化学组成而言 Al2O315 20 K2O Na2O 13 其中Na2O 3 Fe2O3 0 5 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 47 三 长石在陶瓷生产中的作用 4 在釉料中长石亦为主要熔剂 可降低釉料的烧成温度 并提高釉面的平整度 光泽度 1 作为瘠性原料 可缩短生坯干燥时间 减少坯体的干燥收缩变形等 2 高温烧成时起熔剂作用 降低烧成温度 其熔体可溶解石英和粘土矿物 促进固相反应 从而缩短烧成时间 3 烧成过程中 熔融后的长石熔体能促进坯体的致密化过程 即成瓷过程 改善制品的使用性能 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 48 课外作业 1 为什么Ca 土泥浆的稳定性 流动性比Na 土泥浆的差 2 试分析影响泥浆触变性的各个因素 3 说明粘土在陶瓷生产中的作用 4 对制品烧成质量影响最大的石英晶型转变是哪个 为什么 5 说明石英在陶瓷生产中的作用 6 配制坯料的长石应满足哪些要求 对其化学组成有何要求 7 说明长石在陶瓷生产中的作用 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 49 第四节其他矿物原料 1 瓷石瓷石是一种由石英 绢云母组成 并含有若干高岭石 长石等的岩石状矿物集合体 瓷石的可塑性不高 结合强度不大 但干燥速度快 瓷石粉 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 50 化学通式为 A12O3 4SiO2 nH2O晶体结构式为 A12 Si4O10 OH 2 2 叶腊石 单斜晶系晶体 叶腊石 理论化学组成为 A12O328 30 SiO266 70 H2O5 00 叶蜡石通常呈白色 浅黄或浅灰色 结构和蒙脱石相似 都属于2 1型层状结构硅酸盐矿物 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 51 主要是高铝矾土及硅线石族矿物 可用于制造高铝陶瓷 窑具和砌筑窑炉的耐火材料 a 高铝矾土 铝土矿 b 硅线石族原料 高铝矾土 硅线石 3 高铝质矿物原料 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 52 滑石滑石由天然的含水层状硅酸镁矿物组成 其化学式为3MgO 4SiO2 H2O 晶体结构式是Mg3 Si4O10 OH 2 理论化学组成为 MgO31 88 SiO263 37 H2O4 74 常含有铁 铝 锰 钙等杂质 滑石属2 1型层状结构硅酸盐矿物 其晶体结构与叶蜡石十分相似 4 碱土硅酸盐类原料 滑石在普通陶瓷的釉料中一般作为熔剂使用 在细陶瓷坯体中加入少量滑石 也可降低烧成温度 另外 滑石是生产镁质瓷的主要原料 滑石 A 滑石与蛇纹石 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 53 蛇纹石蛇纹石与滑石同属镁的含水硅酸盐矿物 化学式为3MgO 4SiO2 2H2O 晶体结构式为Mg3 SiO2 OH 4 理论化学组成 MgO43 SiO244 1 H2O12 9 常含铁 钛 镍等杂质 铁含量较高 蛇纹石属单斜晶系 晶体发育不完全 一般只用作碱性耐火材料 蛇纹石 4 碱土硅酸盐类原料 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 54 天然硅灰石是典型的高温变质矿物 通常产于石灰岩和酸性岩浆的接触带 由CaO与SiO2反应而成 其化学通式为CaO SiO2 晶体结构式为Ca SiO3 理论化学组成为CaO48 25 SiO251 75 硅灰石 B 硅灰石 硅灰石在陶瓷工业中的用途广泛 可用于制造釉面砖 日用陶瓷 低损耗无线电陶瓷等 也可用于生产卫生陶瓷 磨具 火花塞等 硅灰石作为碱土金属硅酸盐 在普通陶瓷坯体中可起助熔作用 降低坯体的烧结温度 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 55 C 透辉石透辉石的化学式为CaO MgO 2SiO2 晶体结构式 CaMg SiO3 理论化学组成为 CaO25 9 MgO18 5 SiO255 6 透辉石 4 碱土硅酸盐类原料 透辉石也用作陶瓷低温快速烧成的原料 尤其在釉面砖生产中得到了广泛应用 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 56 A 霞石正长岩主要矿物组成为长石类及霞石AlSiO4的固熔体 次要矿物为辉石 角闪石等 外观呈浅灰绿或浅红褐色 脂肪光泽 霞石正长岩 5 含碱硅酸铝类矿物 以霞石正长岩代替长石 可使坯体烧成时不易沉塌 制得的产品不易变形 热稳定性好 力学强度有所提高 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 57 锂辉石锂辉石的化学式为Li2O Al2O3 4SiO2 晶体结构式为LiAl SiO3 2 理论化学组成为 Li2O8 02 SiO264 58 Al2O327 40 含有钾 钠 镁 锰 铁等杂质 锂辉石有三种同质多相变体 即 锂辉石 锂辉石及 锂辉石 锂辉石 B 锂质矿物原料 5 含碱硅酸铝类矿物 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 58 锂云母锂云母又称鳞云母 是一种富含挥发成分的三层型结构状硅酸盐 其化学式为LiF KF Al2O3 3SiO2 晶体结构式为K Li Al 3 Al Si Si3O10 F OH 2 化学组成不确定 在金属元素中 锂的相对原子质量最小 化学活性比钾 钠强 且Li 具有很高的静电场 因此有非常强的熔剂化作用 能显著降低材料的烧结和熔融温度 锂云母 B 锂质矿物原料 5 含碱硅酸铝类矿物 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 59 A 方解石方解石是石灰岩 大理岩的主要矿物 属三方晶系 晶体呈菱面体 有时呈粒状或板状 方解石在陶瓷坯体中 高温分解前起瘠化作用 分解后起熔剂作用 水晶 方解石花 6 碳酸盐类矿物 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 60 B 菱镁矿菱镁矿的化学通式是MgCO3 理论化学组成MgO47 82 CO252 18 菱镁矿是制造镁质耐火材料的重要原料 也是陶瓷工业中用于合成尖晶石 MgO Al2O3 钛酸镁 MgO TiO2 等原料 以及制备镁橄榄石瓷 2MgO SiO2 的主要原料 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 61 C 白云石白云石是CaCO3和MgCO3的复盐 化学通式为CaMg CO3 在陶瓷工业中 白云石的使用能同时引入CaO及MgO 它们一般起熔剂作用 能降低烧成温度 促进石英的熔解和莫来石的生成 白云石 6 碳酸盐类矿物 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 62 第五节新型陶瓷原料 1 氧化铝 Al2O3 氧化铝的晶型转变示意图 一 氧化物原料 a 氧化铝的晶型转变 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 63 B Al2O3原料的制备制取氧化铝的方法是澳大利亚的化学家拜耳 KarlJosephBayer 于1889 1892年发明的 制取工业Al2O3的原料为铝土矿 主要步骤为 烧结 溶出 脱硅 分解和煅烧 氧化铝粉体 2020 2 18 河南省精品课程 陶瓷工艺原理 64 MgO属立方晶系NaCl型结构 熔点2800 密度3 58g cm3 MgO化学活性强 易溶于酸 水化能力大 因此制造MgO陶瓷时必须考虑原料的这种特性 另外 MgO在空气中容易吸潮水化生成