陶瓷的组成实用教案

1、11、玻璃(b l)相： 一、陶瓷(toc)显微结构相组成2、莫来石：形成(xngchng)瓷坯骨架的主要成分。3、残余石英：与莫来石晶体一起构成瓷坯骨架 ，提高制品的 强度和稳定性。4、气孔：瓷坯显微结构中的气相成分，是烧成时坯内气体没有 完全排净而残留在瓷胎之内。显微镜下观察到陶瓷相组成的种类、形状、大小、 数量、分布及取向，各种杂质与显微缺陷的存在形式、分布及晶界特征。第1页/共39页第一页，共39页。2二、陶瓷原料 可塑性原料：粘土矿物。既有加工所需的可塑性，也能在 烧成后形成(xngchng)结构晶相的原料 石英类原料：非可塑性的硅、铝氧化物及含氧盐。如石 英、蛋白石。可降低粘土的塑

2、性,减少坯体的收缩,防止高温变 形。既是非可塑性原料，同时也是能生成晶相的料； 熔剂性原料：也具有非可塑性质。包括碱金属、碱土金属 氧化物及含氧盐。如长石、石灰石等。 功能性原料：其他辅助原料。如氧化锌、色料等。第2页/共39页第二页，共39页。无机非金属材料工学无机非金属材料工学-陶瓷工艺学陶瓷工艺学3（一）粘土(zhn t)的成因与产状 粘土（clay）是一种颜色多样、细分散的多种含水铝硅酸盐矿物的混合体，其矿物粒径一般小于2 m，主要由粘土矿物以及其它一些杂质(zzh)矿物组成。粘土(zhn t)的成因：1.风化残积型：风化残积型：指深成的岩浆岩（如花岗岩、伟晶岩、长英岩等）在原地指深成

3、的岩浆岩（如花岗岩、伟晶岩、长英岩等）在原地风化后即残留在原地，多成为优质高岭土的主要矿床类型。风化后即残留在原地，多成为优质高岭土的主要矿床类型。 风化型粘土矿床主要分布风化型粘土矿床主要分布在我国南方在我国南方(如景德镇高岭村、晋江白安、潮州如景德镇高岭村、晋江白安、潮州飞天燕等地），一般称为一次粘土（也称为残留粘土或原生粘土）。飞天燕等地），一般称为一次粘土（也称为残留粘土或原生粘土）。第3页/共39页第三页，共39页。无机非金属材料工学无机非金属材料工学-陶瓷工艺学陶瓷工艺学42. 热液蚀变型：高温岩浆冷凝结晶后，残余岩浆中含有大量的挥发分及水，温度进一步降低时，水分则以液态存在，但其

4、中溶有大量其它(qt)化合物。当这种热液（水）作用于母岩时，会形成粘土矿床，这就称为热液蚀变型粘土矿，如苏州阳山、衡阳界牌土。3. 沉积型粘土矿床：是指风化了的粘土矿物借雨水或风力的搬运作用搬离原母岩后，在低洼(dw)的地方沉积而成的矿床，称为二次粘土（也称沉积粘土或次生粘土），如南安康垅，清远源潭。 粘土的种类不同，物理化学性能也各不相同。粘土可呈白、灰、黄、红、黑等各种颜色。有的粘土疏松(sh sn)柔软且可在水中自然分散，有的粘土则呈致密坚硬的块状。 第4页/共39页第四页，共39页。无机非金属材料工学无机非金属材料工学-陶瓷工艺学陶瓷工艺学5 （二）粘土(zhn t)的组成 粘土的性能

5、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。其中，矿物组成是基本(jbn)因素。1、粘土(zhn t)的化学组成 主要化学成分为SiOSiO2 2、A1A12 2O O3 3和结晶水（H H2 2O O）。 含有少量的碱金属氧化物K K2 2O O、NaNa2 2O O，碱土金属氧化物CaOCaO、MgOMgO，以及着色氧化物FeFe2 2O O3 3、TiOTiO2 2等。 风化残积型粘土矿床一般SiO2 2含量高，而A12 2O3 3含量低。 第5页/共39页第五页，共39页。无机非金属材料工学无机非金属材料工学-陶瓷工艺学陶瓷工艺学6 化学组成对粘土性能的影响（1）SiO2

6、 ：若以石英状态存在的SiO2多时，粘土可塑性降低，但是干 燥后烧成收缩小。（2）Al2O3 ：含量多，耐火度增高(znggo)，难烧结。（3）Fe2O31 ，TiO2 0.5 ：瓷制品呈白色，含量过高，颜色变深，还影响电绝缘性。（4）CaO、MgO、K2O、Na2O：降低烧结温度，缩小烧结范围。（5） H2O、有机质：可提高可塑性，但收缩大。第6页/共39页第六页，共39页。72、粘土的矿物(kungw)组成 粘土(zhn t)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(zhn t)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

7、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(ynm)）等等。 高岭石叶腊石伊利石第7页/共39页第七页，共39页。无机非金属材料工学无机非金属材料工学-陶瓷工艺学陶瓷工艺学8a高岭石类（Kaolinite） 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(z chn)的粘土称为高岭土。 b蒙脱石类 蒙脱石（Montmorillonite）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(chngxin)其它颜色。 c 伊利石

8、类 伊利石是白云母经强烈的化学风化作用而转变为蒙脱石或高岭石过程中的中间(zhngjin)产物。组成成分与白云母相似，但比正常的白云母多SiO2和H2O而少K2O。与高岭石比较，伊利石含K2O较多而含H2O较少。 第8页/共39页第八页，共39页。无机非金属材料工学无机非金属材料工学-陶瓷工艺学陶瓷工艺学93、颗粒(kl)组成颗粒组成：粘土中含有的不同大小颗粒的体积百分比含量。 1um的细颗粒愈多，则可塑性愈强，干燥收缩大，干后强度(qingd) 高， 而且烧结温度低，（比表面积大，表面能高）片状比杆状堆积面积大，塑性大，强度(qingd)高。 第9页/共39页第九页，共39页。10第10页/

9、共39页第十页，共39页。无机非金属材料工学无机非金属材料工学-陶瓷工艺学陶瓷工艺学11第11页/共39页第十一页，共39页。无机非金属材料工学无机非金属材料工学-陶瓷工艺学陶瓷工艺学12第12页/共39页第十二页，共39页。无机非金属材料工学无机非金属材料工学-陶瓷工艺学陶瓷工艺学136.6.收缩收缩 粘土泥料干燥时，因包围在粘土颗粒间的水分蒸发、颗粒相互靠拢而引起的体粘土泥料干燥时，因包围在粘土颗粒间的水分蒸发、颗粒相互靠拢而引起的体积收缩，称为干燥收缩。粘土泥料煅烧时，由于积收缩，称为干燥收缩。粘土泥料煅烧时，由于(yuy)(yuy)发生一系列的物理化学变化发生一系列的物理化学变化( (

10、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，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。的总收缩。7.7.烧结性能烧结性能 通指粘土在烧结过程中所表现出的各种物理化学变化及性能。通指粘土在烧结过程中所表现出的各种物理化学变化及性能。8.8.耐火度耐火度 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

11、作用而不熔化的性能。不熔化的性能。第13页/共39页第十三页，共39页。141)1)黏土的可塑性是陶瓷(toc)(toc)坯泥赖以成形的基础。2)2)黏土使注浆泥料与釉料具有悬浮性与稳定性。3)3)黏土一般呈细分散颗粒，同时具有结合性。4)4)黏土是陶瓷(toc)(toc)坯体烧结时的主体，黏土中的Al2O3Al2O3含量和杂质含量是决定陶瓷(toc)(toc)坯体的烧结程度、烧结温度和软化温度的主要因素；5)5)黏土是形成陶器主体结构和瓷器中莫来石晶体的主要来源。 （四） 粘土在陶瓷生产(shngchn)中的作用 第14页/共39页第十四页，共39页。15石英的种类。石英的种类。自然界中的二

12、氧化硅结晶自然界中的二氧化硅结晶(jijng)矿物可以统称为石矿物可以统称为石英。其中最纯的石英晶体统称为水晶。英。其中最纯的石英晶体统称为水晶。在陶瓷工业中，常用的石英类原料和材料有下列几种：在陶瓷工业中，常用的石英类原料和材料有下列几种：脉石英、砂岩、石英岩、石英砂、隧石和硅藻土。脉石英、砂岩、石英岩、石英砂、隧石和硅藻土。 n结晶态二氧化硅统称为石英。由于经历的地质(dzh)作用及成矿n 条件不同，石英呈现多种状态，并有不同的纯度。第15页/共39页第十五页，共39页。16石英原料的性质石英原料的性质石英的外观视其种类不同而异，有的呈乳白石英的外观视其种类不同而异，有的呈乳白色，有的呈灰

13、白半透明状态，表面具有玻璃光泽色，有的呈灰白半透明状态，表面具有玻璃光泽或脂肪光泽，莫氏硬度值为或脂肪光泽，莫氏硬度值为7，相对密度因晶型而，相对密度因晶型而异，波动于异，波动于2.222.65g/cm3之间。之间。石英的主要化学成分为石英的主要化学成分为SiO2，常含有少量杂，常含有少量杂质质(zzh)成分，如成分，如Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、TiO2等。等。第16页/共39页第十六页，共39页。17石 英水晶结晶良好(lingho)的石英水晶(shujng)结晶良好的石英第17页/共39页第十七页，共39页。18 石英是作为石英是作为(zuwi)非可塑性原料加入到陶瓷坯料中的

14、，非可塑性原料加入到陶瓷坯料中的，它是陶瓷坯体中主要组分之一，它在陶瓷生产中的作用不它是陶瓷坯体中主要组分之一，它在陶瓷生产中的作用不仅在坯体成形时，而且在烧成时都有重要的影响。其作用仅在坯体成形时，而且在烧成时都有重要的影响。其作用概括如下：概括如下： 石英在陶瓷(toc)生产中的作用 第18页/共39页第十八页，共39页。19在烧成前是非可塑性原料，可对泥料的可塑在烧成前是非可塑性原料，可对泥料的可塑性起调节作用，能降低坯体的干燥收缩，缩短干燥性起调节作用，能降低坯体的干燥收缩，缩短干燥时间并防止坯体变形。时间并防止坯体变形。 在烧成时，石英的加热膨胀可部分地抵消坯在烧成时，石英的加热膨胀

15、可部分地抵消坯体收缩的影响，在高温下石英能部分熔解于液相中，体收缩的影响，在高温下石英能部分熔解于液相中，增加熔体的强度，而未熔解的石英颗粒，则构成坯增加熔体的强度，而未熔解的石英颗粒，则构成坯体的骨架，可防止坯体发生软化体的骨架，可防止坯体发生软化(runhu)变形等缺变形等缺陷。陷。 第19页/共39页第十九页，共39页。20在瓷器中，石英对坯体的力学强度有着很在瓷器中，石英对坯体的力学强度有着很大的影响，合理的石英颗粒能大大提高瓷器坯体大的影响，合理的石英颗粒能大大提高瓷器坯体的强度，否则效果相反。同时，石英也能使瓷坯的强度，否则效果相反。同时，石英也能使瓷坯的透光度和白度得到改善。的透

16、光度和白度得到改善。 在釉料中，二氧化硅是生成玻璃质的主要在釉料中，二氧化硅是生成玻璃质的主要组分，增加组分，增加(zngji)釉料中石英含量能提高釉的釉料中石英含量能提高釉的熔融温度与黏度，并减少釉的线胀系数。同时它熔融温度与黏度，并减少釉的线胀系数。同时它是赋予釉以高的力学强度、硬度、耐磨性和耐化是赋予釉以高的力学强度、硬度、耐磨性和耐化学侵蚀性的主要因素。学侵蚀性的主要因素。第20页/共39页第二十页，共39页。21长石是陶瓷原料中最常用的熔剂性原料，在陶瓷长石是陶瓷原料中最常用的熔剂性原料，在陶瓷生产中用作坯料、釉料、色料、熔剂等的基本组分，生产中用作坯料、釉料、色料、熔剂等的基本组分

17、，其用量较大，是陶瓷三大原料之一。其用量较大，是陶瓷三大原料之一。长石的种类和一般性质长石的种类和一般性质(xngzh)：长石是地壳上分：长石是地壳上分布广泛的造岩矿物。布广泛的造岩矿物。第21页/共39页第二十一页，共39页。22第22页/共39页第二十二页，共39页。无机非金属材料工学无机非金属材料工学-陶瓷工艺学陶瓷工艺学23（一）长石(chn sh)的种类和性质 自然界中长石的种类很多，归纳起来都是由以下(yxi)四种长石组合而成： 钠长石 NaAlSi3O8或Na2OAl2O36SiO2 钾长石 KAlSi3O8或K2OAl2O36SiO2 钙长石 CaAl2Si2O8或Ca OAl

18、2O32SiO2 钡长石 BaAl2Si2O8或BaOAl2O32SiO2第23页/共39页第二十三页，共39页。无机非金属材料工学无机非金属材料工学-陶瓷工艺学陶瓷工艺学24钠长石钾长石钙长石钡长石(chn sh)第24页/共39页第二十四页，共39页。25 长石在高温下熔融，形成长石在高温下熔融，形成(xngchng)黏稠的玻璃熔体，是坯料中碱黏稠的玻璃熔体，是坯料中碱金属氧化物金属氧化物(K2O、Na2O)的主要来源，能的主要来源，能降低陶瓷坯体组分的熔化温度，有利于成降低陶瓷坯体组分的熔化温度，有利于成瓷和降低烧成温度。瓷和降低烧成温度。 长石在陶瓷(toc)生产中的作用 第25页/共

19、39页第二十五页，共39页。26熔融后的长石熔体能熔解部分熔融后的长石熔体能熔解部分(b fen)高岭土分解产物和石英颗粒。液相中高岭土分解产物和石英颗粒。液相中Al2O3和和SiO2互相作用，促进莫来石晶体互相作用，促进莫来石晶体的形成和长大，赋予了坯体的力学性能和的形成和长大，赋予了坯体的力学性能和化学稳定性。化学稳定性。 第26页/共39页第二十六页，共39页。27长石熔体能填充长石熔体能填充(tinchng)于各结晶于各结晶颗粒之间，有助于坯体致密和减少空隙。颗粒之间，有助于坯体致密和减少空隙。冷却后的长石熔体，构成了瓷的玻璃基冷却后的长石熔体，构成了瓷的玻璃基质，增加了透明度，并有助于瓷坯的力学性质，增加了透明度，并有助于瓷坯的力学性能和电气性能的提高。能和电气性能的提高。第27页/共39页第二十七页，共39页。28在釉料中长石是主要熔剂。在釉料中长石是主要熔剂。长石作为非可塑性原料，在生坯中长石作为非可塑性原料，在生坯中还可以缩短坯体干燥还可以缩短坯体干燥(gnzo)时间，减少坯时间，减少坯体的干燥体的干燥(gnzo)收缩和变形等。收缩和变