无机材料工艺学第2章 无机材料组成(8学时)

1、 陶瓷制品按烧结程度分类：陶瓷制品按烧结程度分类： （1） 瓷器瓷器瓷质制品：日用细瓷、锦砖、玻化砖、瓷质制品：日用细瓷、锦砖、玻化砖、 高低压电瓷、卫生陶瓷等。高低压电瓷、卫生陶瓷等。 坯体为充分烧结，吸水率低，烧成收缩率大，烧成坯体为充分烧结，吸水率低，烧成收缩率大，烧成 过程中易变形，较难生产大规格产品，制品可有釉或过程中易变形，较难生产大规格产品，制品可有釉或 无釉。无釉。 （2）炻器）炻器炻质制品：卫生洁具、地砖、彩釉砖、炻质制品：卫生洁具、地砖、彩釉砖、 日用炻器等。日用炻器等。 坯体烧结程度较低，吸水率较高，烧成收缩率较小，坯体烧结程度较低，吸水率较高，烧成收缩率较小， 易制成形

2、状较复杂或大规格制品；易制成形状较复杂或大规格制品； 大部分制品表面施釉；大部分制品表面施釉； 我国生产的卫生洁具大多属于炻质制品。我国生产的卫生洁具大多属于炻质制品。 （3）陶器）陶器陶质制品：釉面砖（内墙砖）、陶质制品：釉面砖（内墙砖）、 日用精陶等。日用精陶等。 为多孔坯体，烧成收缩率小，易保证制品形状正确、尺为多孔坯体，烧成收缩率小，易保证制品形状正确、尺 寸准确；寸准确； 坯体吸水率高，有利于施工时采用水泥砂浆铺贴，但坯坯体吸水率高，有利于施工时采用水泥砂浆铺贴，但坯 体防污能力差，通常在制品使用面施釉以保证使用面不体防污能力差，通常在制品使用面施釉以保证使用面不 吸水和易清洁的要求

3、，同时也起着装饰产品作用。吸水和易清洁的要求，同时也起着装饰产品作用。 u普通陶瓷：采用多组分坯料普通陶瓷：采用多组分坯料制品性能稳定性，但使制品性能稳定性，但使 坯料制备工艺变得复杂；坯料制备工艺变得复杂； u特种陶瓷：采用少组分坯料特种陶瓷：采用少组分坯料获得高性能，可利用指获得高性能，可利用指 定性质原料或在集中制备坯料条件下，用自动化方法调定性质原料或在集中制备坯料条件下，用自动化方法调 整坯料组成；整坯料组成； 陶瓷组成特点：陶瓷组成特点： 陶瓷坯料组成应根据产品种类、原料类型陶瓷坯料组成应根据产品种类、原料类型 和质量、生产工艺特点及其性能要求确定。和质量、生产工艺特点及其性能要求

4、确定。 1. 陶瓷坯、釉料组成表示方法陶瓷坯、釉料组成表示方法 （1）化学组成表示（氧化物质量百分数表示）化学组成表示（氧化物质量百分数表示 ） 以以SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、 灼烧减量等氧化物质量百分比含量表示其组成。灼烧减量等氧化物质量百分比含量表示其组成。 特点：特点：能准确反映坯（釉）料的化学组成能准确反映坯（釉）料的化学组成 能根据其含量，推断基本性能：如坯料烧成温度、能根据其含量，推断基本性能：如坯料烧成温度、 收缩、产品色泽等；釉料熔融温度、热膨胀系数等。收缩、产品色泽等；釉料熔融温度、热膨胀系数等。 坯料坯料 化化 学学 组组 成成/w

5、t SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgOK2ONa2O灼减量灼减量 硬质瓷硬质瓷 68.98 70.79 25.94 26.01 0.31 0.32 0.18 0.24 0.83 0.89 0.20 0.24 2.09 2.18 1.34 1.39 7.0 7.5 日用瓷日用瓷 61.98 68.56 20.83 26.24 0.24 0.69 0.14 0.76 0.50 1.56 0.24 0.80 0.91 2.79 0.65 1.89 6.3 7.5 硬质硬质 精陶精陶 65.46 67.72 21.82 22.34 0.62 0.63 0.74 0.85 0.59 0.9

6、1 0.31 0.51 0.96 0.98 7.0 7.8 半瓷器半瓷器 65.68 70.53 22.25 26.59 0.3 0.5 0.4 0.5 0.90 1.60 0.09 0.40 2.25 3.40 6.8 7.0 低温瓷低温瓷(由由 低温烧结低温烧结 坯料制得坯料制得) 57.0 63.0 26.0 29.0 0.4 0.8 0.3 0.6 1.0 3.0 5.0 5.5 6.8 7.1 细细 炻炻 器器 装饰装饰 日用日用 炻器炻器 71.32 72.0 23.3 25.0 0.38 0.40 0.34 0.40 0.52 0.60 痕痕 0.40 3.51 3.60 0.6

7、7 2.0 6.6 7.8 耐热耐热 炻器炻器 57.5 63.43 25.5 28.13 1.32 1.45 0.67 0.73 0.53 0.58 0.85 0.93 2.34 2.58 1.52 1.68 6.6 7.8 彩彩 陶陶 制制 品品 装饰装饰 日用日用 彩陶彩陶 68.0 69.29 19.51 21.16 0.49 0.91 0.54 0.63 0.56 0.61 0.31 0.40 1.80 2.05 0.85 1.80 6.2 6.8 装饰装饰 彩陶彩陶 65.47 68.52 17.99 21.42 2.01 3.26 0.81 0.91 1.77 1.97 0.65

8、 0.87 1.75 2.29 0.29 0.48 4.7 5.3 （2） 实验式表示（坯、釉式）实验式表示（坯、釉式） 根据坯（釉）料化学组成，将各氧化物质量百分数除根据坯（釉）料化学组成，将各氧化物质量百分数除 以其摩尔质量，得到各氧化物摩尔数，冠于各氧化物分以其摩尔质量，得到各氧化物摩尔数，冠于各氧化物分 子式前，再按碱性氧化物（子式前，再按碱性氧化物（R2O+RO）中性氧化物中性氧化物 （R2O3）酸性氧化物（酸性氧化物（RO2）的顺序排列起来，并把其）的顺序排列起来，并把其 中一种系数调整为中一种系数调整为1。 u 是普通陶瓷坯、釉料组成表示的常用方法；是普通陶瓷坯、釉料组成表示的常

9、用方法； u 也可用坯式表示陶瓷原料组成。也可用坯式表示陶瓷原料组成。 碱性氧化物碱性氧化物 R2O或或RO 中性氧化物中性氧化物 R2O3酸性氧化物酸性氧化物 RO2 Li2O CaOAl2O3SiO2 Na2O MgOFe2O3TiO2 K2O BaOSb2S3ZrO2 ZnOSb2S3SnO2 FeOCr2O3MnO2 MnOB2O3 （偏酸性）（偏酸性）P2O5 PbO CdO BeO SrO 陶瓷坯（釉）料中各种氧化物的分类陶瓷坯（釉）料中各种氧化物的分类 ： 根据根据A12O3和和SiO2前面的系数值区别是坯式或釉式：前面的系数值区别是坯式或釉式： u 坯式中坯式中A12O3和和S

10、iO2的系数较大；的系数较大； u 釉式中釉式中A12O3和和SiO2的系数都很小。的系数都很小。 硬瓷坯式：硬瓷坯式： 1（R2O+RO）（35）A12O3（1521）SiO2 硬瓷釉式：硬瓷釉式： l（R2O+RO）（0.51.2）A12O3（6.012.0）SiO2 软瓷坯式：软瓷坯式： 1（R2O+RO）（1.83.0）A12O3（1023）SiO2 软瓷釉式：软瓷釉式： 1（R2O+RO）（0.10.4）A12O3（2.04.0）SiO2（0.00.5）B2O3 烧成温度烧成温度12501280 烧成温度烧成温度13201450 酸度系数酸度系数（CA 2） ： 322 2 OR3R

11、OOR RO AC 注意：注意：B2O3并入酸性氧化物并入酸性氧化物RO2计算计算 坯料坯料 硬瓷坯料硬瓷坯料 1.11.3 软瓷坯料软瓷坯料 1.681.75 精陶坯料精陶坯料 1.41.5 彩陶坯料彩陶坯料 1.41.45 日用瓷日用瓷 1.261.65 硬瓷釉硬瓷釉 1.82.5 软瓷釉软瓷釉 1.41.6 釉料釉料 一种釉面砖的坯式一种釉面砖的坯式 0. 036 K2O 0. 027 Na2O 0. 987 A12O3 5.321 SiO2 0.080 CaO 0.013 Fe2O3 0.027 TiO2 0.268 MgO 0. 088 K2O 1 0. 065 Na2O 2. 40

12、1 A12O3 12.946 SiO2 0.195 CaO 0.032 Fe2O3 0.0667 TiO2 0.652 MgO 将碱性氧化物摩尔数总和调整为将碱性氧化物摩尔数总和调整为1的方法：将的方法：将4种碱性氧化物种碱性氧化物 系数相加：系数相加：0.036+0.0270.0800.2680.411，用其和除各氧化，用其和除各氧化 物系数即得：物系数即得： 由坯（釉）料化学组成计算坯（釉）式的步骤由坯（釉）料化学组成计算坯（釉）式的步骤 若坯料中化学组成包含有灼减量成分，首先应将其若坯料中化学组成包含有灼减量成分，首先应将其 换算成不含灼减量的化学组成；换算成不含灼减量的化学组成； 以各

13、氧化物的摩尔质量，分别除各该项氧化物的质以各氧化物的摩尔质量，分别除各该项氧化物的质 量百分数，得到各氧化物的量百分数，得到各氧化物的mol数；数； 以碱性氧化物或中性氧化物以碱性氧化物或中性氧化物mol数总和，分别除各数总和，分别除各 氧化物的氧化物的mol数，即得到一套以碱性氧化物或中性数，即得到一套以碱性氧化物或中性 氧化物为氧化物为lmol的各氧化物的的各氧化物的mol数值；数值； 将上述各氧化物的量按将上述各氧化物的量按ROR2O3RO2的顺序排列为的顺序排列为 实验式。实验式。 由坯（釉）式计算化学组成的步骤由坯（釉）式计算化学组成的步骤 将坯（釉）式中各氧化物的将坯（釉）式中各氧

14、化物的mol数，乘以相应氧化物数，乘以相应氧化物 的摩尔质量，得出各氧化物质量（的摩尔质量，得出各氧化物质量（g）。）。 由坯（釉）式中各氧化物质量总和为基准，求出各氧由坯（釉）式中各氧化物质量总和为基准，求出各氧 化物的不含灼减的化学组成（质量百分数）。化物的不含灼减的化学组成（质量百分数）。 若已知灼减，则可再化为包含灼减的化学组成。若已知灼减，则可再化为包含灼减的化学组成。 （3）矿物组成（或示性组成）表示）矿物组成（或示性组成）表示 将各天然原料中的同类矿物含量合并，换算成粘土、将各天然原料中的同类矿物含量合并，换算成粘土、 长石、石英三种纯矿物的质量百分比含量表示其组成。长石、石英三

15、种纯矿物的质量百分比含量表示其组成。 l 硬瓷：硬瓷： 含纯粘土含纯粘土4060，长石，长石2030，石英，石英2030； l 软瓷：软瓷： 含纯粘土含纯粘土2040，长石，长石3060，石英，石英2040。 坯坯 料料 原原 料料/wt 粘土粘土石英石英长石长石 白云石白云石 或白垩或白垩 工业氧化铝工业氧化铝骨灰骨灰 瓷器瓷器 长石质瓷长石质瓷 骨灰瓷骨灰瓷 日用瓷日用瓷 某些低温瓷某些低温瓷 2642 2045 4354 4146 1335 912 1829 1830 2454 1842 1628 4552 46 2060 半瓷器半瓷器41562450912 精陶精陶 硬质精陶硬质精陶

16、石灰质精陶石灰质精陶 粘土质精陶粘土质精陶 5063 3555 8085 3245 3046 1520 39 12 520 细炻器制品细炻器制品3643264562412 彩陶制品彩陶制品324428421530 （4）化学式组成表示）化学式组成表示 为电子陶瓷组成常用表示方法为电子陶瓷组成常用表示方法 Pb0.920Mg0.040Sr0.025Ba0.015(Zr0.53Ti0.47)O30.500wtCeO20.225wtMnO2： u 在在PbTiO3中有中有53molTi被被Zr取代，或取代，或PbZrO3中有中有47molZr被被 Ti取代；取代； u Pb(Zr0.53Ti0.47

17、)O3中有中有4molPb被被Mg取代，取代，2.5molPb被被Sr取代，取代， 1.5molPb被被Ba取代；取代； u 外加外加CeO2和和MnO2为改性物质，用质量百分数（为改性物质，用质量百分数（wt）或摩尔百）或摩尔百 分数（分数（mol）表示）表示 。 （5）配料量表示法）配料量表示法（生料量配合法）生料量配合法） 用配方中所用原料的质量百分数表示其组成。能具体反映用配方中所用原料的质量百分数表示其组成。能具体反映 原料名称和数量，便于直接进行生产和配方试验。如刚玉瓷配原料名称和数量，便于直接进行生产和配方试验。如刚玉瓷配 方：工业氧化铝方：工业氧化铝95.0，苏州高岭土，苏州高

18、岭土2.0，海城滑石，海城滑石3.0。 u优点：简单，直观性强，易于称量配料，便于记忆，常用于工优点：简单，直观性强，易于称量配料，便于记忆，常用于工 厂配料。厂配料。 u缺点：只适用于原料成分和性质波动小的某产区内某一或某些缺点：只适用于原料成分和性质波动小的某产区内某一或某些 工厂。工厂。 由配料量计算坯式由配料量计算坯式 需已知各种原料的化学组成，并将其化学组成换算成不含灼减量需已知各种原料的化学组成，并将其化学组成换算成不含灼减量 的化学组成；的化学组成； 将每种原料的配料量（质量），乘以各氧化物的质量百分数，即将每种原料的配料量（质量），乘以各氧化物的质量百分数，即 可得到各种氧化物

19、质量；可得到各种氧化物质量； 将各种原料中共同氧化物的质量加在一起，得到坯料中各氧化物将各种原料中共同氧化物的质量加在一起，得到坯料中各氧化物 的总质量；的总质量； 以各氧化物摩尔质量分别除它的质量，得到各氧化物的以各氧化物摩尔质量分别除它的质量，得到各氧化物的mo1数；数； 以中性氧化物的以中性氧化物的mo1数总量去除各氧化物的数总量去除各氧化物的mo1数，即得到一系数，即得到一系 列以中性氧化物（列以中性氧化物（R2O3）系数为）系数为1的一套各氧化物的的一套各氧化物的mol系数；系数； 按规定的顺序排列各种氧化物，即可得到所要求的坯式。按规定的顺序排列各种氧化物，即可得到所要求的坯式。

20、例：日用瓷坯料组成例：日用瓷坯料组成 按熔剂原料种类：按熔剂原料种类：长石质瓷长石质瓷 ， 绢云母质瓷绢云母质瓷 骨灰瓷骨灰瓷（磷酸盐质）（磷酸盐质），滑石质滑石质 若按坯料中熔剂（即碱性氧化物）含量：若按坯料中熔剂（即碱性氧化物）含量： 硬质瓷硬质瓷 软质瓷软质瓷 长石质瓷和绢云母质瓷长石质瓷和绢云母质瓷 硬质瓷，软质瓷硬质瓷，软质瓷 滑石瓷，骨灰瓷滑石瓷，骨灰瓷 软质瓷软质瓷 化化 合合 物物性性 质质熔点或分解点（熔点或分解点（） 四硅酸钾四硅酸钾K2O4SiO2（KS4）一致熔融一致熔融765 二硅酸钾二硅酸钾K2O2SiO2（KS2）一致熔融一致熔融1045 偏硅酸钾偏硅酸钾K2OS

21、iO2（KS）一致熔融一致熔融976 莫来石莫来石3A12O32SiO2（A3S2）一致熔融一致熔融1850 钾长石钾长石K2OAl2O36SiO2（KAS6，W）不一致熔融不一致熔融1150（分解）（分解） 白榴子石白榴子石K2OAl2O34SiO2（KAS4，X）一致熔融一致熔融1686 钾霞石钾霞石K2OAl2O32SiO2（KAS2，Y）一致熔融一致熔融1800 钾铝硅酸盐钾铝硅酸盐K2OAl2O3SiO2（KAS，Z）尚未确定尚未确定 偏铝酸钾偏铝酸钾K2OAl2O3（KA）尚未确定尚未确定 图上标号图上标号相平衡关系相平衡关系平衡性质平衡性质平衡温度（平衡温度（） ML S（鳞石英

22、）（鳞石英）KAS6A3S2低共熔点低共熔点985 FL S（石英）（石英）KS4KAS6低共熔点低共熔点800 GL KS4KS2KAS6低共熔点低共熔点695 HLKAS4 KS2KAS6单转熔点单转熔点810 IL KS2KAS2KAS4低共熔点低共熔点905 JL KAS4KAS2Al2O3低共熔点低共熔点1556 KLAl2O3 KAS4A3S2单转熔点单转熔点1315 NLKAS4 KAS6A3S2单转熔点单转熔点1140 a方石英方石英 鳞石英鳞石英多晶转变点多晶转变点1470 b鳞石英鳞石英 石英石英多晶转变点多晶转变点867 c斜方钾霞石斜方钾霞石 六方钾霞石六方钾霞石多晶转

23、变点多晶转变点1540 23S AL、 6 KASL、 4 KASL、 长石质陶瓷：日用瓷、卫生瓷、电瓷长石质陶瓷：日用瓷、卫生瓷、电瓷 艺术瓷、化学瓷等，是以长石作助熔艺术瓷、化学瓷等，是以长石作助熔 剂，采用高岭土、长石、石英为原料剂，采用高岭土、长石、石英为原料 配料配料 高岭土主要矿物组成：高岭石高岭土主要矿物组成：高岭石 Al2O32SiO22H2O，煅烧脱水后为，煅烧脱水后为 Al2O32SiO2（AS2），称偏高岭石），称偏高岭石 （D）。）。D点不是相图上固有的二元化点不是相图上固有的二元化 合物组成点，而是一个用以表示配料合物组成点，而是一个用以表示配料 中一种原料组成的附加

24、辅助点。中一种原料组成的附加辅助点。 QWD：配料三角形，：配料三角形， QWm：产物三角形：产物三角形 配料三角形与产物三角形配料三角形与产物三角形 硬瓷硬瓷：瓷料中高岭土含量较多，熔剂成分如长：瓷料中高岭土含量较多，熔剂成分如长 石较少，烧成温度较高（石较少，烧成温度较高（13201450）；瓷）；瓷 体中莫来石含量较多，玻璃相含量较少，硬度体中莫来石含量较多，玻璃相含量较少，硬度 较高，如卫生瓷；较高，如卫生瓷； 软瓷软瓷：配方中熔剂原料较多，烧成温度比硬瓷：配方中熔剂原料较多，烧成温度比硬瓷 低；瓷体中玻璃相含量较高，半透明性较好，低；瓷体中玻璃相含量较高，半透明性较好， 但瓷质较软，

25、如艺术瓷。但瓷质较软，如艺术瓷。 日用瓷：有硬瓷也有软瓷日用瓷：有硬瓷也有软瓷 化学瓷化学瓷：具有良好耐腐蚀性和耐急冷急热性，：具有良好耐腐蚀性和耐急冷急热性， 配料组成中含高岭土较多，石英较少。因为：配料组成中含高岭土较多，石英较少。因为： 加入高岭土多，加入高岭土多，Al2O3含量高，则耐腐蚀性能好；含量高，则耐腐蚀性能好； 而石英在升（或降）温过程中，常常发生多晶而石英在升（或降）温过程中，常常发生多晶 转变，导致体积效应，引起耐急冷急热性能降转变，导致体积效应，引起耐急冷急热性能降 低，则石英晶相含量少即可提高耐急冷急热性。低，则石英晶相含量少即可提高耐急冷急热性。 绝缘电瓷绝缘电瓷：

26、具有高机械强度和电绝缘性，瓷体：具有高机械强度和电绝缘性，瓷体 中通常仅含有单一莫来石晶相和玻璃相，则配中通常仅含有单一莫来石晶相和玻璃相，则配 方中长石含量较低。方中长石含量较低。 精陶精陶：配方中长石含量很低，烧成温度下产生：配方中长石含量很低，烧成温度下产生 的液相量很少，因而烧结程度最低，烧成后含的液相量很少，因而烧结程度最低，烧成后含 有较高气孔率。有较高气孔率。 牙瓷牙瓷：要求有高半透明性并能制成小而简单形：要求有高半透明性并能制成小而简单形 状，则需要高长石低高岭土。状，则需要高长石低高岭土。 日用瓷成瓷范围及其耐火度分布日用瓷成瓷范围及其耐火度分布 SiO2Al2O3K2OH2

27、O 配制的坯料配制的坯料64.4524.44.26.95 烧后的坯体烧后的坯体69.326.24.5 标准硬质瓷坯料的化学组成标准硬质瓷坯料的化学组成/wt 普通陶瓷中氧化物的作用普通陶瓷中氧化物的作用 u SiO2：主要成分，含量很高，直接影响瓷强度及其他性能。主要成分，含量很高，直接影响瓷强度及其他性能。 若超过若超过75，热稳定性变坏，易自行炸裂。，热稳定性变坏，易自行炸裂。 u Al2O3：可提高化稳性、热稳定性、机械强度和白度等物化可提高化稳性、热稳定性、机械强度和白度等物化 性能，但含量过多会提高烧成温度，低于性能，但含量过多会提高烧成温度，低于15则瓷坯趋于则瓷坯趋于 易熔，容易

28、变形。易熔，容易变形。 u K2O与与Na2O：起助熔剂作用，提高透明度。起助熔剂作用，提高透明度。K2O可使瓷的可使瓷的 音韵洪亮；音韵洪亮；Na2O过多，则瓷的声音沉哑。一般过多，则瓷的声音沉哑。一般K2O与与Na2O 总量控制在总量控制在5以下为宜，否则会急剧地降低烧成温度与热以下为宜，否则会急剧地降低烧成温度与热 稳定性。稳定性。 u 碱土金属氧化物（碱土金属氧化物（CaO、MgO等）：等）：含量较少，与碱金属含量较少，与碱金属 氧化物共同起着助熔作用，可提高热稳定性、机械强度、氧化物共同起着助熔作用，可提高热稳定性、机械强度、 白度与透光度，并减弱铁、钛的不良着色作用。白度与透光度，

29、并减弱铁、钛的不良着色作用。 u 着色氧化物（着色氧化物（Fe2O3、TiO2）：含量较微，危害较大，主要：含量较微，危害较大，主要 影响色泽和外观。要求影响色泽和外观。要求Fe2O3在在1以下，以下，TiO2在在0.2以下以下 为宜。为宜。 （b） 一、瓷器坯料一、瓷器坯料 （一）（一）日用瓷器坯料日用瓷器坯料 A A 长石质瓷坯料长石质瓷坯料 a a 原料系统原料系统 瓷相瓷相 应用应用 烧成温度范围烧成温度范围 瓷材性质瓷材性质 b b 物理化学基础物理化学基础 低共熔点及组成低共熔点及组成 瓷相组成瓷相组成 c c 化学组成化学组成 坯式共性坯式共性 d 各氧化物的作用各氧化物的作用

30、e 示性矿物组成示性矿物组成 标准长石质瓷标准长石质瓷 实际配方实际配方 “鲁玉瓷鲁玉瓷” ” B B 绢云母质瓷坯料绢云母质瓷坯料 a 原料系统原料系统 应用应用 b 瓷相组成瓷相组成 瓷材性质瓷材性质(特点特点) c 化学组成化学组成 烧成温度范围烧成温度范围 d 示性矿物组成示性矿物组成 C C 磷酸盐质瓷坯料磷酸盐质瓷坯料( (骨质瓷骨质瓷) ) a a 原料系统原料系统 瓷材性质瓷材性质( (特点特点) ) b b 理化基础理化基础 低共熔点及组成低共熔点及组成 烧成温度范围烧成温度范围 瓷相及组成瓷相及组成 c c 化学组成化学组成 坯式共性坯式共性 d d 实际配方实际配方 e

31、e 工艺要求工艺要求 D D 滑石质瓷坯料滑石质瓷坯料 a a 滑石质瓷相滑石质瓷相 瓷材性质瓷材性质 b b 低共熔点及组成低共熔点及组成 烧成温度范围烧成温度范围 c 化学组成化学组成 d 坯料配方坯料配方 （二）锦砖和玻化砖坯料组成（二）锦砖和玻化砖坯料组成 A 锦砖锦砖 黏土黏土-长石长石-石英配料石英配料 组成接近软质瓷。组成接近软质瓷。 石英和长石的用量偏高。石英和长石的用量偏高。 B 玻化砖（瓷质砖）玻化砖（瓷质砖） Al2O3量较低，量较低， SiO2量较高，量较高， 长石质瓷比，晶相较多，玻璃相较少长石质瓷比，晶相较多，玻璃相较少 分斑点砖、全色砖、基色砖、色釉砖和抛光砖。分

32、斑点砖、全色砖、基色砖、色釉砖和抛光砖。 （三）电瓷坯料组成（三）电瓷坯料组成 A 普通的高压电瓷普通的高压电瓷 长石长石-石英石英-黏土配成的长石瓷。黏土配成的长石瓷。 B 高石英瓷高石英瓷 高强度，增多石英用量，当瓷坯中高强度，增多石英用量，当瓷坯中SiO2含量含量 达达7275，瓷相中含，瓷相中含3040细粒石英。细粒石英。 C 方石英瓷方石英瓷 瓷坯中石英以方石英晶体形式存在。瓷坯中石英以方石英晶体形式存在。 D 铝质电瓷铝质电瓷 采用高铝原料代替普通电瓷中的石英，采用高铝原料代替普通电瓷中的石英， 瓷坯瓷坯 中中A12O3含量高达含量高达40。 二、二、 炻器坯料组成炻器坯料组成 A

33、 日用炻器日用炻器 a 炻质缸器坯料组成炻质缸器坯料组成 SiO265，Al2O330，总熔剂，总熔剂5。1300烧制。烧制。 b 紫砂制品坯料组成紫砂制品坯料组成 紫砂泥经紫砂泥经11001200氧化烧成氧化烧成 B 卫生陶瓷卫生陶瓷 黏土矿物、长石、石英原料配料，属于黏土矿物、长石、石英原料配料，属于K2O- Al2O3-SiO2系统。低温配方和代用原料。系统。低温配方和代用原料。 C 地砖和彩釉砖地砖和彩釉砖 多种或单一的地方黏土、低品位原料，烧成温度多种或单一的地方黏土、低品位原料，烧成温度 1000 1150，缩短了烧成周期，降低能耗。，缩短了烧成周期，降低能耗。 三、精陶坯料组成三

34、、精陶坯料组成 A 日用精陶日用精陶 以黏土为主、长石或石灰石作以黏土为主、长石或石灰石作 熔剂的体系，属于长石质和长熔剂的体系，属于长石质和长 石石-石灰质。多种黏土用量为石灰质。多种黏土用量为60 。 B 釉面砖釉面砖 长石质坯料长石质坯料 石灰质坯料石灰质坯料 石灰石灰-长石质坯料长石质坯料 滑石质精陶坯料滑石质精陶坯料 叶蜡石质坯料叶蜡石质坯料 透辉石（透辉石（CaOMgO2SiO2）坯料）坯料 透闪石（透闪石（Ca2Mg5Si4O112(OH)2）坯料）坯料 （1）考虑产品物化性能和使用性能要求考虑产品物化性能和使用性能要求 根据：国家标准、部颁标准或企业标准中对吸水率、抗折强根据：

35、国家标准、部颁标准或企业标准中对吸水率、抗折强 度、规整度等的要求，作为设计配方的基本依据。度、规整度等的要求，作为设计配方的基本依据。 （2）利用积累的经验和数据）利用积累的经验和数据 根据：经验的组成范围根据：经验的组成范围 原料组成与坯料性质的对应关系原料组成与坯料性质的对应关系 注意：各地原料不同，各厂工艺条件有差异，不能机械照搬。注意：各地原料不同，各厂工艺条件有差异，不能机械照搬。 （3）了解各种原料对产品性质的影响）了解各种原料对产品性质的影响 引入产品主晶相或玻璃相引入产品主晶相或玻璃相 调节性质或工艺性能的添加剂调节性质或工艺性能的添加剂 采用多种原料配方有利于控制和稳定产品

36、性能。采用多种原料配方有利于控制和稳定产品性能。 （4）满足生产工艺的要求）满足生产工艺的要求 建筑陶瓷：坯体有较高的干燥强度建筑陶瓷：坯体有较高的干燥强度 卫生陶瓷：对泥浆流动性及成坯速率等要求较高卫生陶瓷：对泥浆流动性及成坯速率等要求较高 （5）了解原料品位、来源、到厂价格）了解原料品位、来源、到厂价格 使投产配方在保证产品质量前提下成本最低使投产配方在保证产品质量前提下成本最低 必须经必须经小样试验、扩大试验、生产性小样试验、扩大试验、生产性 试验，试验，并据试验中出现的问题，适当调并据试验中出现的问题，适当调 整，最后确定整，最后确定最佳组成最佳组成及相应的生产工及相应的生产工 艺条件

37、。艺条件。 陶瓷釉料组成陶瓷釉料组成 按与其结合坯体的种类分：按与其结合坯体的种类分：瓷釉、陶釉瓷釉、陶釉 按主要熔剂矿物原料分：按主要熔剂矿物原料分： 长石釉、石灰釉、铅釉、锂釉、长石釉、石灰釉、铅釉、锂釉、 镁釉、锌釉镁釉、锌釉 按制备方法分：按制备方法分：生料釉生料釉 熔块釉、盐釉熔块釉、盐釉 按釉外观特征分：按釉外观特征分：透明釉、乳浊釉、半无光釉、结晶釉、透明釉、乳浊釉、半无光釉、结晶釉、 金属光泽釉、裂纹釉金属光泽釉、裂纹釉 按釉的成熟温度分按釉的成熟温度分 ：高温釉、中温釉、低温釉高温釉、中温釉、低温釉 生料釉生料釉所有制釉的原料均不预先熔制，而是直接所有制釉的原料均不预先熔制，

38、而是直接 加入球磨机混合，制成釉浆。加入球磨机混合，制成釉浆。 熔快釉熔快釉先将部分易熔、有毒的原料以及辅助原料先将部分易熔、有毒的原料以及辅助原料 熔化成熔块，再与粘土等其它原料混合、熔化成熔块，再与粘土等其它原料混合、 研磨成釉浆。研磨成釉浆。 盐盐 釉釉当坯体煅烧到高温时，向窑内投入挥发性当坯体煅烧到高温时，向窑内投入挥发性 盐（常用盐（常用NaCl），使之气化后直接与坯），使之气化后直接与坯 体作用形成薄的釉层。体作用形成薄的釉层。 长石釉长石釉主要熔剂为长石，釉式中主要熔剂为长石，釉式中K2O+Na2Omol数数 等于或稍大于等于或稍大于ROmol数。其高温粘度大、烧成范数。其高温粘

39、度大、烧成范 围宽、硬度较大、热膨胀系数也较大。围宽、硬度较大、热膨胀系数也较大。 石灰釉石灰釉主要熔剂为主要熔剂为CaO，釉式中，釉式中CaOmol数数0.7， 其光泽很强、硬度大、透明度高，但烧成范围较其光泽很强、硬度大、透明度高，但烧成范围较 窄，气氛控制不好易产生窄，气氛控制不好易产生“烟熏烟熏”。若用长石代。若用长石代 替部分石灰石，使替部分石灰石，使CaO含量含量0.5）代替部分）代替部分CaO则称镁釉，则称镁釉， 以以ZnO代替代替CaO（mol数数0.5）则称为锌釉）则称为锌釉. 铅铅 釉釉以以PbO为助熔剂的易熔釉。其特点是成熟为助熔剂的易熔釉。其特点是成熟 温度较低，烧熔范

40、围较宽，釉面光泽强，表面平温度较低，烧熔范围较宽，釉面光泽强，表面平 整光滑，弹性好整光滑，弹性好 为适应不同的产区原料的特性，釉料配方应以为适应不同的产区原料的特性，釉料配方应以 本地区原料的化学组成为基础，借助于其他生产单本地区原料的化学组成为基础，借助于其他生产单 位成功的经验，通过位成功的经验，通过计算、调整与试验计算、调整与试验获得较为满获得较为满 意的釉料组成。意的釉料组成。 适应坯体的烧成工艺性能适应坯体的烧成工艺性能 对一次烧成坯体：釉成熟温度稍低于坯体烧结范对一次烧成坯体：釉成熟温度稍低于坯体烧结范 围上限，且高温下能均匀地熔于坯体表面。釉始熔温围上限，且高温下能均匀地熔于坯

41、体表面。釉始熔温 度高于坯体中碳酸盐、硫酸盐和有机物的分解和挥发度高于坯体中碳酸盐、硫酸盐和有机物的分解和挥发 温度。熔化温度范围尽可能宽以减少釉面气泡或针孔温度。熔化温度范围尽可能宽以减少釉面气泡或针孔 釉层物理化学性质与坯相适应釉层物理化学性质与坯相适应 l 釉膨胀系数和弹性模量略小于坯，使釉层产生一定釉膨胀系数和弹性模量略小于坯，使釉层产生一定 压应力，并有较好弹性压应力，并有较好弹性 l 为形成良好中间层，使坯与釉化学性质相近而又有为形成良好中间层，使坯与釉化学性质相近而又有 适当差别，需控制坯釉酸度系数适当差别，需控制坯釉酸度系数C.A： 瓷坯瓷坯12；瓷釉；瓷釉1.82.5 陶坯陶

42、坯1.21.3，陶釉，陶釉1.52.5 合理选择釉用原料合理选择釉用原料 l 为使釉层性质很好适应坯体，又能调整釉浆性能，配为使釉层性质很好适应坯体，又能调整釉浆性能，配 釉既用天然矿物原料（如长石、石英、粘土等）釉既用天然矿物原料（如长石、石英、粘土等） ，也，也 用化工原料用化工原料 例如：引入例如：引入Na2O原料原料 长石引入长石引入（生料釉）（生料釉） 硼砂、苏打或硝酸钠引入硼砂、苏打或硝酸钠引入（熔块釉）（熔块釉） l 为保证釉面质量稳定，配釉所用天然矿物原料比坯用为保证釉面质量稳定，配釉所用天然矿物原料比坯用 原料纯度和品质高很多原料纯度和品质高很多 l 釉料中引入一定量高岭土可

43、使釉浆悬浮并便于施釉釉料中引入一定量高岭土可使釉浆悬浮并便于施釉 l 在保证釉面质量前提下，应使釉料成本尽可能低在保证釉面质量前提下，应使釉料成本尽可能低 二、二、 玻璃组成玻璃组成 l 网络形成体：网络形成体：能单独生成玻璃，如能单独生成玻璃，如SiO2、B2O3、P2O5、 GeO2、As2O5等，能形成各自特有网络体系等，能形成各自特有网络体系, 配位多面体配位多面体 FO4或或FO3一般以顶角相连。一般以顶角相连。 l 网络改变体：网络改变体：也称网络外体，如也称网络外体，如Li2O、Na2O、K2O、MgO、 CaO、SrO、BaO等，不能单独生成玻璃，不参加网络，一等，不能单独生成

44、玻璃，不参加网络，一 般处于网络之外。般处于网络之外。 1. 玻璃中氧化物的结构分类玻璃中氧化物的结构分类 l 网络中间体：网络中间体：如如B2O3 、Al2O3、 TiO2 、ZnO、BeO、 Ga2O3等，等， 不能单独生成玻璃，其作用介于网络生不能单独生成玻璃，其作用介于网络生 成体和网络外体之间。成体和网络外体之间。 K=1K=0.7K=0.3K=0 K=-1 离子离子Z/r2离子离子Z/r2离子离子Z/r2离子离子 Z/r2离子离子Z/r2 K+0.52Ca2+1.67Li+1.65Ti4+ 9.8Be2+20 Na+0.83Sr2+1.15Mg2+2.9Ga2+ 7.8Al3+10

45、 Ba+0.91Cd2+1.89Zn2+3.3 Pb2+1.0La2+2.80 注：注：Z阳离子电荷；阳离子电荷；r 阳离子半径阳离子半径 序序 号号 SiO2Al2O3Fe2O3FeOTiO2CaOMgONa2OK2OH2O备注备注 153.320.70.14.80.53.21.89.15.80.7 P2O5 0.5 270.511.51.20.21.70.33.51.59.6 387.08.00.22.00.50.80.11.00.4 441.010.020.011.110.08.0 取自取自 月球月球 序序 号号 地点和年代地点和年代SiO2Al2O3Fe2O3BaOPbOCaOMgON

46、a2OK2OCuOSO3MnO 1 洛阳（金洛阳（金 村），秦代村），秦代 41.94.419.224.54.54.5 少少 量量 2长沙，战国长沙，战国34.691.1610.3637.249.620.545.20 3 埃及，埃及， BC1400 63.721.040.549.135.2020.630.41 4 埃及，埃及， BC200100 65.952.490.286.891.3720.300.961.080.97 序序 号号 玻璃类型玻璃类型 SiO2B2O3Al2O3CaOMgONa2OK2OPbOAs2O3Sb2O3 1 钠钙硅酸盐玻钠钙硅酸盐玻 璃（软质玻璃（软质玻 璃），用于平

47、璃），用于平 板玻璃、瓶罐板玻璃、瓶罐 玻璃、器皿玻玻璃、器皿玻 璃璃 697502.551014.5131502 2 钠铝硅酸盐玻钠铝硅酸盐玻 璃，用于耐热璃，用于耐热 玻璃玻璃 555072040 3 硼硅酸盐玻璃，硼硅酸盐玻璃， 用于仪器、封用于仪器、封 接玻璃接玻璃 6080102514210210 4 低铅玻璃，用低铅玻璃，用 于铅晶质、电于铅晶质、电 真空玻璃真空玻璃 55620110202102035 5 高铅玻璃，用高铅玻璃，用 于高折射、高于高折射、高 色散光学玻璃色散光学玻璃 3050 510510356905 序序 号号 玻璃制品名称玻璃制品名称SiO2B2O3Al2O3

48、Fe2O3CaOMgOPbONa2O K2O 1石英玻璃石英玻璃99.95 2平板玻璃（有槽）平板玻璃（有槽）72.073.00.52.30.10.226.58.03.04.214.515.5 3平板玻璃（无槽）平板玻璃（无槽）72.172.41.31.90.150.207.59.83.14.014.314.5 4平板玻璃（平拉）平板玻璃（平拉）72.00.60.050.218.010.14.213.0 5平板玻璃（压延）平板玻璃（压延）70.872.50.941.10.070.108.010.53.344.213.6 0.6 SO3 0.38 6平板玻璃（浮法）平板玻璃（浮法）7272.21

49、.31.50.178.28.92.94.013.414.6 SO3 0.3 7器皿玻璃器皿玻璃72.21.99.61.514.6 BaO 00.5 SO3 0.2 8瓶罐玻璃瓶罐玻璃70741.52.51.01.310131316 BaO 00.5 一些实用玻璃组成（一些实用玻璃组成（wt） 序序 号号 玻璃制品名称玻璃制品名称SiO2B2O3Al2O3Fe2O3CaOMgOPbONa2OK2O 9GG17仪器玻璃仪器玻璃80.512.752.00.350.354.4 10九五料仪器玻璃九五料仪器玻璃78.014.32.05.4 11耶拿仪器玻璃耶拿仪器玻璃64.710.94.20.30.67

50、.50.4 ZnO 10.9 As2O3 0.1 12低介电损耗玻璃低介电损耗玻璃70.027.21.11.20.5 13铝硅酸盐玻璃铝硅酸盐玻璃57.04.020.55.512.01.0 14有碱玻璃球有碱玻璃球67.86.59.64.111.7 15E玻璃纤维玻璃纤维5355101113150.4131746 01 （0.2） CaF2 02 16温度计玻璃温度计玻璃67.52.02.57.014.0 ZnO 7.0 17乳白玻璃乳白玻璃65.86.610.13.89.6 F2 5.3 18铅晶质玻璃铅晶质玻璃50.00.20.00629.02.013.0 As2O3 0.4 一些实用玻璃

51、组成（一些实用玻璃组成（wt） 序号序号玻璃名称和用途玻璃名称和用途玻璃组成（质量分数）玻璃组成（质量分数）/% 1吸收吸收X射线和射线和r射线玻璃射线玻璃 SiO2 20 PbO 75.2 TiO2 2.6 Na2O 2.2 2吸收中子玻璃吸收中子玻璃 SiO2 26 Al2O3 2 CdO 64 CaF2 8 3 重燧光学玻璃重燧光学玻璃 （nD=1.7550） SiO2 31.60 PbO 63.35 K2O 2.85 As2O3 0.20 4电极玻璃电极玻璃 SiO2 53.8 ZrO2 3.5 La2O2 18.6 Li2O 12.0 Cs2O 12.1 5低融玻璃低融玻璃 SiO2

52、 5 B2O3 15 PbO 64 ZnO 16 6透透X射线玻璃射线玻璃 B2O3 83 BeO 2 Li2O 15 7半导体（氧化物）玻璃半导体（氧化物）玻璃 V2O5 85 Pb2O3 10 BaO 5 8高折射率玻璃（高折射率玻璃（nD =2.2） TeO2 80 PbO 14 BaO 6 9聚焦型光学纤维玻璃聚焦型光学纤维玻璃 SiO2 48 PbO 24 Tl2O 16 Na2O 12 几种技术玻璃组成几种技术玻璃组成 序号序号玻璃名称和用途玻璃名称和用途玻璃组成（质量分数）玻璃组成（质量分数）/% 10高硅氧基玻璃高硅氧基玻璃 SiO2 63 B2O3 27.9 Al2O3 2.

53、0 Na2O 6.8 11高绝缘微晶玻璃高绝缘微晶玻璃 SiO2 42.8 Al2O3 30.2 TiO2 13.0 MgO 14.0 12可切削微晶玻璃可切削微晶玻璃 SiO2 47.2 B2O3 8.5 Al2O3 16.7 MgO 14.5 13零膨胀微晶玻璃零膨胀微晶玻璃 SiO2 65 Al2O3 23 LiO2 3.8 MgO ZnO 1.8 1.5 ZrO2 TiO2 As2O3 2 2 0.9 14可伐封接玻璃可伐封接玻璃 SiO2 65 B2O3 25 Al2O3 1.8 Na2O+K2O 8 15铝封接玻璃铝封接玻璃 SiO2 73 B2O3 14 Al2O3 2.3 Ca

54、O+MgO+As 2O3 3.0 Na2O+K2O 7.5 16钠蒸汽放电玻璃钠蒸汽放电玻璃 B2O3 36 Al2O3 27 BaO 27 MgO 10.0 17吸收红外线玻璃吸收红外线玻璃 Pb2O3 40.0 B2O3 30.0 Al2O3 10.0 MgO 10.0 K2O + FeO 10.0 2.5 18 耐氢氟酸磷酸盐耐氢氟酸磷酸盐 玻璃玻璃 Pb2O3 72 Al2O3 18 ZnO 10 几种技术玻璃组成几种技术玻璃组成 2. 氧化物在玻璃中的作用氧化物在玻璃中的作用 l 网络形成体：网络形成体： SiO4 l 石英玻璃：纯石英玻璃：纯SiO2在在1800以上熔制而成；以上熔

55、制而成； l Na2O-CaO -SiO2玻璃中：热膨胀系数玻璃中：热膨胀系数 ，（热稳定性，（热稳定性 、 化稳性、软化温度、耐热性、硬度、机械强度、粘度、化稳性、软化温度、耐热性、硬度、机械强度、粘度、 透紫外光、介电性能）透紫外光、介电性能） ； l SiO2含量含量：熔制温度熔制温度 ，且析晶，且析晶 。 （1）SiO2 l 网络形成体：网络形成体： BO3、 BO4 硼反常现象硼反常现象 硼硅酸盐玻璃中：硼硅酸盐玻璃中：SiO4 BO4 l 料性料性高温降低粘度，低温提高粘度高温降低粘度，低温提高粘度 提高成型速度提高成型速度； l 助熔作用，玻璃液澄清助熔作用，玻璃液澄清 ，析晶能

56、力，析晶能力 ； l 挥发：硼硅酸盐玻璃液面因挥发：硼硅酸盐玻璃液面因B2O3挥发减少，易产生挥发减少，易产生SiO2结晶结晶 料皮；料皮； （2）B2O3 l 热膨胀系数热膨胀系数，热稳定性，热稳定性， 化稳性化稳性 ，折射率，折射率 ， 光泽光泽 度度 ，提高机械强度，提高机械强度 ，电，电 导导 l 应用：应用：耐热玻璃、化学仪器耐热玻璃、化学仪器 玻璃、部分光学玻璃、电真玻璃、部分光学玻璃、电真 空玻璃以及其他特种玻璃空玻璃以及其他特种玻璃 （2）B2O3 16Na2OxB2O3（84x）SiO2 系统玻璃中560时的粘度变化 存在硼反常现象存在硼反常现象 （3）P2O5 l 网络形成

57、体：网络形成体： PO4 ； l 色散系数色散系数，透紫外线能力透紫外线能力 ，化稳性，化稳性 ； l 单纯磷酸盐玻璃单纯磷酸盐玻璃极易水解极易水解； l 应用：应用：光学玻璃、透紫外线玻璃。光学玻璃、透紫外线玻璃。 （4）A12O3 l网络中间体：网络中间体：Na2O/A12O31 ， SiO4 A1O4 处于网络内处于网络内 Na2O/A12O3 Na钾玻璃粘度 钾玻璃粘度钠玻璃钠玻璃 l 折晶能力折晶能力 ，折射率，折射率，光泽光泽； l 应用：应用：高级器皿玻璃、晶质玻璃、光学玻璃、技术玻璃；高级器皿玻璃、晶质玻璃、光学玻璃、技术玻璃； l 有较低表面张力，硬化速度较慢，操作范围较宽，

58、也常有较低表面张力，硬化速度较慢，操作范围较宽，也常 用于压制有花纹的玻璃制品中。用于压制有花纹的玻璃制品中。 （7）Li2O l 网络外体，作用比网络外体，作用比Na2O和和K2O特殊；特殊； l 少量少量Li2O ：O/Si小，为断网作用，助熔作用强烈小，为断网作用，助熔作用强烈 强助熔剂强助熔剂； l 大量大量Li2O： O/Si大，为积聚作用，结晶能力大，为积聚作用，结晶能力 晶核剂晶核剂； l 少量少量Li2O ：热膨胀系数：热膨胀系数 ，结晶能力，结晶能力， 熔制温度熔制温度 ，玻璃产质量，玻璃产质量 ； R2O-SiO2系统玻璃在系统玻璃在 1400时的粘度变化时的粘度变化 （8

59、）CaO l 网络外体，为性能稳定剂网络外体，为性能稳定剂 化稳性化稳性，机械强度，机械强度； l 高温时，当含量高温时，当含量1012时，粘度时，粘度，促进熔化和，促进熔化和 澄清；当含量澄清；当含量1012，粘度，粘度 ； l 含量较高时，结晶能力含量较高时，结晶能力 ，且易使玻璃发脆，成型后，且易使玻璃发脆，成型后 应立即退火，否则易炸裂。应立即退火，否则易炸裂。 l 料性料性 ，玻璃成型速度，玻璃成型速度 （9）MgO l 网络外体，与网络外体，与CaO作用类似；作用类似； l 高温粘度高温粘度，化稳性，化稳性，机械强度，机械强度； l 用用MgO代替等量代替等量CaO：析晶能力：析晶

60、能力，成型温度范，成型温度范 围围； l 加入量过多：粘度加入量过多：粘度，表面张力表面张力 ，使熔化和澄清，使熔化和澄清 困难，制品质量变差，一般不超过困难，制品质量变差，一般不超过45。 （10）BaO l 网络外体：网络外体： l 折射率折射率，密度，密度，光泽，光泽，化稳性化稳性，吸收辐射线能力，吸收辐射线能力， 但对耐火材料侵蚀较严重；但对耐火材料侵蚀较严重； l 少量少量 （0.5）能加速熔化澄清）能加速熔化澄清（澄清剂）（澄清剂），但含量过，但含量过 高时，降温过程中发生：高时，降温过程中发生：2BaOO22BaO2反应再放反应再放 出氧，使澄清困难；出氧，使澄清困难； l 应用