无机非工学第二章配料与坯料制备

1、 第二节第二节 配料与坯料制备配料与坯料制备一、配方的依据：一、配方的依据：1.1.要考虑产品的物化性能和使用要求：要考虑产品的物化性能和使用要求：a. a. 日用瓷有一定的白度、透明度，釉面光泽好；日用瓷有一定的白度、透明度，釉面光泽好；b. b. 电瓷有较高的机械强度，电气绝缘性能好；电瓷有较高的机械强度，电气绝缘性能好；c. c. 电容器瓷有较高的介电常数，低介电损耗；电容器瓷有较高的介电常数，低介电损耗；2.2.满足成型、烧成等工艺要求：满足成型、烧成等工艺要求： 坯、釉的化学性质不宜相差过大，以免产生干釉现象；坯、釉的化学性质不宜相差过大，以免产生干釉现象； 釉的熔融温度略低于坯的烧

2、结温度，釉的熔融温度略低于坯的烧结温度，略小于坯，提高制品略小于坯，提高制品 的机器强度及防止变形；的机器强度及防止变形；3.3.掌握各种原料在产品中的作用：掌握各种原料在产品中的作用：4.4.原料来源丰富、质量稳定、运输方便、价格低廉：原料来源丰富、质量稳定、运输方便、价格低廉： 这是生产低成本、优质、易销售的基本条件；这是生产低成本、优质、易销售的基本条件；5.5.借鉴前人的经验数据：借鉴前人的经验数据： 节省试验时间，提高效率。节省试验时间，提高效率。二、坯、釉料组成的表示法：二、坯、釉料组成的表示法：1. 配料比表示法：配料比表示法： 坯、釉料配方中，以所用原料的重量百分数来表示的方法

3、。坯、釉料配方中，以所用原料的重量百分数来表示的方法。2. 矿物组成（示性组成）表示法：矿物组成（示性组成）表示法： 坯、釉料配方中，以理论成分的粘土、石英、长石等矿物坯、釉料配方中，以理论成分的粘土、石英、长石等矿物 来表示的方法。来表示的方法。3. 化学组成表示法：化学组成表示法： 坯、釉料配方中，以各种氧化物和灼减量的重量百分比来坯、釉料配方中，以各种氧化物和灼减量的重量百分比来 表示的方法。表示的方法。4. 实验室（塞格尔式）法：实验室（塞格尔式）法： 根据坯、釉的化学组成计算出各氧化物的分子数，按照碱根据坯、釉的化学组成计算出各氧化物的分子数，按照碱 性氧化物、中性氧化物和酸性氧化物

4、的顺序列出它们各自的性氧化物、中性氧化物和酸性氧化物的顺序列出它们各自的 分子数。分子数。实验室法简介：实验室法简介： X R2O w R2O3 z RO2 Y RO 坯式坯式中将中性氧化物的系数调整为中将中性氧化物的系数调整为1 X R2O 1 R2O3 z RO2 Y RO实验室法简介：实验室法简介： 坯式坯式也可表示为将碱性氧化物的系数调整为也可表示为将碱性氧化物的系数调整为1 R2O 1 m R2O3 n RO2 RO 釉式釉式中将碱性氧化物的系数调整为中将碱性氧化物的系数调整为1 R2O 1 u R2O3 v RO2 RO 一般：一般：m、n较大，较大，u、v较小，较小，m1，u1，

5、nv三、坯料的种类和要求三、坯料的种类和要求 1. 坯料的定义：坯料的定义： 陶瓷原料经过配料和加工后，得到的多成分混合陶瓷原料经过配料和加工后，得到的多成分混合 物。物。 2. 坯料的种类要求：坯料的种类要求： a. 注浆料：注浆料：含水量含水量2835 流动性好，悬浮性好；流动性好，悬浮性好； b. 可塑料：可塑料：含水量含水量1825 可塑性好，便于成型和足够强度；定向排列不严可塑性好，便于成型和足够强度；定向排列不严 重，以免坯体收缩不均匀而变形、开裂；重，以免坯体收缩不均匀而变形、开裂； c. 压制料：压制料：半干压含水量半干压含水量815 干压含水量干压含水量37 坯料堆积密度大，

6、流动性好，易填充。坯料堆积密度大，流动性好，易填充。四、原料的处理：四、原料的处理： 1. 水洗：水洗： 水洗是化学处理方法。水洗是化学处理方法。主要除去原料中可溶性杂质和酸根，主要除去原料中可溶性杂质和酸根，例如：氧化钛原料中含有的可溶性硫酸铁（例如：氧化钛原料中含有的可溶性硫酸铁（FeSO4），通过），通过水洗可除去。水洗可除去。 2. 酸洗：酸洗： 酸洗也是化学处理方法。酸洗也是化学处理方法。主要除去原料中的铁质，例如：机主要除去原料中的铁质，例如：机械粉碎后的械粉碎后的Al2O3中含有中含有Fe，用一定浓度的，用一定浓度的HCl，在一定的，在一定的温度条件下，形成可溶性的温度条件下，形

7、成可溶性的FeCl3而除去。而除去。 3. 磁选：磁选： 磁选是物理处理方法。磁选是物理处理方法。主要除去原料中和经过机械粉碎后带主要除去原料中和经过机械粉碎后带进的铁质。进的铁质。4. 原料的预烧：原料的预烧： A. 预烧的目的：预烧的目的： a. 利用多晶转变，破碎大块岩石；利用多晶转变，破碎大块岩石； b. 减少杂质，提高纯度；减少杂质，提高纯度； c. 减少灼减量，提高制品的尺寸精度；减少灼减量，提高制品的尺寸精度； d. 可塑性降低，增大机械磨损。可塑性降低，增大机械磨损。 B. 氧化铝的预烧：氧化铝的预烧： a. 氧化铝的主要性能：氧化铝的主要性能：名名 称称 晶系晶系 比比 重重

8、 莫氏硬度莫氏硬度 介电损耗介电损耗 电阻率电阻率- Al2O3 三方三方 3.993.994.00 9.0 0.0005 54.00 9.0 0.0005 510101212- Al2O3 立方立方 3.453.453.65 0.006 53.65 0.006 510101111- Al2O3 六方六方 3.32 5.53.32 5.56.0 0.1 26.0 0.1 210109 9b. 预烧预烧Al2O3的作用：的作用： 在高温下使在高温下使- Al2O3转变为转变为- Al2O3 ，保证产，保证产 品性能稳定；品性能稳定； 通过加入添加物通过加入添加物(H3BO3)，使，使- Al2O

9、3中的中的 Na2O生成挥发性化合物而离开原料，提高纯生成挥发性化合物而离开原料，提高纯 度；度； 消除了消除了- Al2O3 14.3% - Al2O3的体积效应，的体积效应， 提高产品质量；提高产品质量； 对热压注成型，可减少蜡的用量；对注浆成对热压注成型，可减少蜡的用量；对注浆成 型，可减少水份型，可减少水份5。C. 二氧化钛的预烧：二氧化钛的预烧：a. TiO2的主要性质：的主要性质：名名 称称 晶系晶系 比比 重重 转化温度转化温度 热膨胀系数热膨胀系数 介电常数介电常数锐钛矿锐钛矿 四方四方 3.9 915 4.78.2 31板钛矿板钛矿 斜方斜方 3.94.0 650 14.52

10、2.9 78金红石金红石 四方四方 4.24.3 1840熔融熔融 7.19.2 c轴轴89 c轴轴173b. TiO2预烧要求：预烧要求： 电容器陶瓷用电容器陶瓷用TiO2，为获得良好的电气性能，需在，为获得良好的电气性能，需在12501300 预烧；预烧； PZT陶瓷因与其它氧化物生成固熔体，不需预烧；陶瓷因与其它氧化物生成固熔体，不需预烧； 釉料中釉料中TiO2也不需要预烧；也不需要预烧； 预烧需保持氧化气氛，防止预烧需保持氧化气氛，防止Ti 4 Ti 3五、原料的合成：五、原料的合成： 1. 原料合成的作用：原料合成的作用： a. 制备自然界中尚未发现的原料（制备自然界中尚未发现的原料

11、（PZT、钡长石、钡长石、BaCO3 等）；天然原料开采价值不大，质量不符合要求的原料等）；天然原料开采价值不大，质量不符合要求的原料 （硅灰石等）；各种颜色釉料。（硅灰石等）；各种颜色釉料。 b. 保证产品组成稳定，结构均匀，尺寸固定，性能良好。保证产品组成稳定，结构均匀，尺寸固定，性能良好。 c. 合成原料使配料简化。合成原料使配料简化。 2. 原料合成的方法：原料合成的方法： 烧结法烧结法 水热合成法水热合成法 溶胶凝胶法溶胶凝胶法 共沉淀法共沉淀法 喷雾干燥法喷雾干燥法 冰冻干燥法冰冻干燥法 熔融法熔融法六、坯料的制备：六、坯料的制备： 流程：流程： 水水 塑化剂塑化剂硬质原料硬质原料粘粘 土土拣拣 选选洗洗 涤涤粗粗 碎碎拣拣 选选破破 碎碎重量配料重量配料中中 碎