陶瓷原理第二章

1、第二章 陶瓷原料1、原料的分类；通常，陶瓷原料的分类是根据不同的工艺特性、传统习惯及原料性质等不同角度进行的。（1）根据原料的工艺特性分为:可塑性原料；非可塑性原料（或瘠性原料）；熔剂性原料。(2）根据原料的用途分为：瓷坯原料；瓷釉原料；色料及彩料原料。（3）根据原料的矿物组成分为:粘土类原料；硅质原料；长石质原料；钙质原料；镁质原料。（4）根据原料的获得方式分为：矿物原料；化工原料。一般，我们把所需的陶瓷原料归纳为三大类原料，即具有可塑性的粘土类原料，具有非可塑性的石英类原料，熔剂原料。2、粘土粘土是多种微细矿物的混合体，其矿物的粒径多数小于2um，主要是由粘土矿物和其他矿物组成的并具有一定

2、特性的(其中主要是具有可塑性)的土状岩石。 粘土矿物：主要是一些含水铝硅酸盐矿物，其晶体结构是由SiO4四面体组成的(Si2O5)n层和由铝氧八面体组成的A1O(OH)2层相互以顶角联接起来的层状结构。这种结构在很大程度上决定了粘土矿物的各种性能。3、粘土的成因粘土是由富含长石等铝硅酸盐矿物的岩石（如长石、伟晶花岗岩、斑岩、片麻岩等）经过漫长地质年代的风化作用或热液蚀变作用而形成的。经风化或蚀变作用而生成粘土的岩石统称为粘土的母岩。母岩经风化作用而形成的粘土产于地表或不太深的风化壳以下。母岩经热液蚀变作用而形成的粘土常产于地壳较深处。 4、粘土的分类A.按成因分类 (1) 原生粘土:又称一次粘

3、土、残留粘土，是母岩风化崩解后在原地残留下来的粘土。特点：此种粘土因由风化而产生的可溶性盐类溶于水中，被雨水冲走，只剩下粘土矿物和石英砂等，故质地较纯，耐火度较高，但往往含有母岩杂质(石英、云母、石膏、方解石、黄铁矿等)，颗粒较粗，因而可塑性较差。高岭土常为原生粘土。 (2) 次生粘土：又称二次粘土、沉积粘土，是由风化形成的粘土，经雨水、河流的漂流(有时也有风力作用)，迁移至盆地或湖沼水流缓慢的地方沉积下来，而形成的粘土层。特点：由于漂流迁移而沉积下来的粘土颗粒很细，而且在漂流和沉积过程中夹带了有机物质和其他杂质，因而可塑性较好，耐火度较差，并因混入呈色杂质而显色。B.按可塑性分类 (1) 高

4、可塑性粘土。又称软质粘土或结合粘土。其分散度大，多呈疏松状、板状或页状。如粘性土、膨润土、木节土、球土等。 (2) 低可塑性粘土又称硬质粘土。其分散度小，多呈致密块状如：焦宝石、碱石、瓷石等。 C.按耐火度分类 (1) 耐火粘土。耐火度在1580以上，是比较纯的粘土，含杂质较少，为细陶瓷、耐火制品、耐酸制品的重要原料。 (2) 难熔粘土。耐火度介于1350-1580之间，含易熔杂质在10-15%。可作炻瓷器、陶器、耐酸制品、装饰砖及瓷砖的原料。 (3) 易熔粘土。耐火度在l380以下，含有大量的各种杂质，其中危害大的是黄铁矿，在一般烧成温度下它能使制品产生气泡、溶洞等缺陷，多用于建筑砖瓦和粗陶

5、等制品。 D.根据其主要矿物组成类型进行分类 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、同形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。5、高岭石类矿物的工艺特点；(1) 纯度越高的高岭土其耐火度越高，烧后越洁白，莫来石晶体发育越多，从而其机械强度、热稳定性、化学稳定性越好。但其分散度较小，可塑性较差。 (2) 反之，杂质越多，耐火度越低，烧后不够洁白，莫来石晶体较少，但可能其分散度较大，可塑性较好。 6、蒙脱石类矿物的工艺特点；蒙脱石的特性是能够吸收大量的水，体积膨胀；以蒙脱石为主要成分的膨润土其吸水

6、后体积可膨胀20-30倍。这就是膨润土的名称由来。膨润土在水中呈悬浮和凝胶状，并具有良好的阳离子交换特性。 蒙脱石可塑性好，干燥后强度大，但干燥收缩也大。蒙脱石中A12O3的含量较低，又吸附了其他阳离子，杂质较多，故烧结温度较低，烧后色泽较差。 蒙脱石矿物的产地在我国分布很广。东北、华北及南方各地都有出产。辽宁黑山膨润土、江苏祖党山泥、浙江宁海粘土都是以蒙脱石为主要矿物的粘土。 7、粘土化学组成在生产上的指导意义1)化学组成可以作为鉴定粘土的矿物组成的参考。 2)可以估计粘土的耐火度的大小。3)可以推断粘土煅烧后的呈色。 4)可以估计粘土的成形性能。5)可以推断粘土在烧结过程中产生膨胀或气泡的

7、可能性。8、可塑性、结合性、离子交换性、触变性、干燥收缩、烧成收缩、总收缩；耐火度1 .可塑性：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。 可塑性是粘土的主要工业技术指标，是粘土能够制成各种陶瓷制品的成形基础。 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。 粘土的这一性质能保证坯体有一定的干燥强度，是坯体干燥、修理、上釉等的基础。 3 .离子交换性：粘土颗粒带有电荷。其来源是其表面层的断键和晶格内部被取代的离子。因此必须吸附其它异号离子来补偿其电价

8、，粘土的这种性质称为离子交换性。 4.触变性（稠化性）：粘土泥浆或可塑泥团受到振动或搅拌时，粘度会降低而流动性增加，静置后又能逐渐恢复原状。反之，相同的泥料放置一段时间后，在维持原有水分的情况下会增加粘度，出现变稠和固化现象。上述情况可以重复无数次。粘土的上述性质统称为触变性，也称为稠化性。 粘土的触变性在生产中对泥料的输送和成形加工有较大影响。 5.膨胀性：膨胀性是指粘土吸水后体积增大的现象。这是由于粘土在吸附力、渗透力、毛细管力的作用，水分进入粘土晶层之间、或者胶团之间所致，因此可分为内膨胀性与外膨胀性两种。 6.收缩 ：测定收缩是模型放尺的依据。 粘土泥料干燥时，因包围在粘土颗粒间的水分

9、蒸发、颗粒相互靠拢而引起的体积收缩，称为干燥收缩。粘土煅烧时，由于发生一系列的物理化学变化（如脱水作用、分解作用、莫来石的生成、易熔杂质的熔化，以及熔化物充满质点间空隙等等），因而使粘土再度产生的收缩，称为烧成收缩。 这两种收缩构成粘土泥料的总收缩。 7.耐火度: 当煅烧温度达到粘土软化温度后，继续升温，粘土逐渐软化熔融，直至全部熔融变为玻璃态物质。 为了表征材料在高温使用中，虽已发生软化但没有全部熔融所能承受的高温度，称为耐火度。 耐火度是耐火材料的重要技术指标之一，它表征材料无荷重时抵抗高温作用而不熔化的性能。 9、粘土在陶瓷生产中的作用1)粘土的可塑性是陶瓷坯泥赖以成型的基础。 2)粘土

10、使注浆泥料与釉料具有悬浮性与稳定性。 3)粘土一般呈细分散颗粒，同时具有结合性。 4)粘土是陶瓷坯体烧结时的主体。 5)粘土是形成陶器主体结构和瓷器中莫来石晶体的主要来源。 10、石英在陶瓷生产中的作用1)石英是瘠性原料，可对泥料的可塑性起调节作用。 2)提供了生坯中水分快速排出的通道，可缩短干燥时间，减少干燥收缩。 3)在陶瓷烧成时，石英影响陶瓷坏体的体积收缩。烧成过程中，石英的体积膨胀可以补偿坯体的收缩。 4)冷却时石英晶型转化的体积效应使坯体内产生相当大的内应力，导致裂纹产生，从而影响陶瓷的抗热震性和机械强度。 5)在瓷器中，石英对坯体的力学强度有着很大的影响。高温下石英会部分熔解而提高

11、液相的粘度，未熔化的石英可作为坯体的骨架，起到增强（reinforce) 的作用 6)石英对陶瓷釉料的性能有很大影响。 11、长石的熔融特性1)钾长石的熔融温度范围较宽，熔融后形成粘度较大的熔体，并且随着温度升高熔体的粘度缓慢降低。这种特性，在陶瓷生产中有利于烧成控制和防止变形。所以在陶瓷坯料中以选用正长石或微斜长石为宜。 2)钠长石的开始熔融温度比钾长石低，形成的液相粘度较低，故熔融范围较窄，且其粘度随温度的升高而降低的速度较快。所以，一般认为在坯料中使用钠长石容易引起产品变形。 3)钙长石的熔化温度较高，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。 4)钡长石的熔点更高，其熔融稳定范围不宽，普通陶瓷产品不采用它。传统陶瓷一般选用含钾长石较多的钾钠长石，一般要求K20与Na20总量不小于11，其中K20：Na20质量比应大于3为宜。 12、长石在陶瓷生产中的作用1)长石在高温下熔融，