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文档简介
陶瓷工艺学
第五章釉料的组成主讲人:于岩吴任平要目
5.1釉及其作用
5.2釉的分类
5.3制釉原料
5.4釉料组成表示法5.5釉配方确定的依据5.6釉料配方计算习题5.1釉及其作用
釉的概念:附着在陶瓷坯体表面的一种玻璃或玻璃与晶体的连续粘着层。
釉的作用:
(1)装饰:提高艺术、欣赏价值。
(2)改善制品的各种性能:化学稳定性、防污性(平滑、表面积减小)力学性能、电学性能、抗菌性能等等。五彩缤纷的外衣——釉
什么是釉汉字中的“釉”,其含义是指有油状的光泽,所以古代用“油”字表示陶瓷制品表面的光泽,但又因为“油”字这个字代表食物,后人经过种种考虑,修改结果就取表示光彩的“采”合成为“釉”。陶瓷制品表面多半穿着一件光滑、平滑、漂亮的外衣,“赤膊上阵”的很少。这件五彩缤纷的外衣就是我们所要介绍的”釉“。五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉什么是釉什么是釉?釉的本质是什么?……。这些问题却不是每一个人都能回答出来的,它是“陶瓷“这门学科所要回答和解决的问题。“釉“的配制与烧成,是一门很神秘、很具挑战性的学问,古代的许多名窑、名瓷都是以独特的釉来命名的:祭红、郎窑红,美人醉、唐三彩、兔毫、油滴、窑变花釉、……。万变不如其宗,我们可以用一句简要的话进行概括:釉是熔融在陶瓷制品表面上一层很薄的、均匀的玻璃质薄层。
五彩缤纷的外衣——釉施釉的作用光滑、明亮、美观不透水、不透气易洗涤、耐污染提高陶瓷的其他各种性能(强度、耐热、电性能)
五彩缤纷的外衣——釉陶瓷制品对釉的基本要求有均匀的、光润的、有玻璃光泽的表面(特殊效果的釉除外)不可发生开裂或剥落现象(特殊效果的裂纹釉除外)高温流动性好,釉面易于平滑耐酸碱腐蚀其他特殊要求五彩缤纷的外衣——釉釉的种类按釉的组成:石灰釉、长石釉、铅釉、硼釉按坯体类型:瓷器釉、陶器釉、炻器釉按烧成温度:低温釉(<1100℃)中温釉(1100·1250℃)、高温釉(>1250℃)按釉面特征:透明、乳浊、颜色、无光、结晶、裂纹、花釉、变色釉……。五彩缤纷的外衣——釉颜色釉装饰颜色釉装饰源于陶器,在商代便有了青黄釉陶器出现,到汉末晋初年间就有青釉瓷器了。唐代的唐三彩,宋代的影青、粉青、钧红、黑釉等闻名于世,经明清发展成颜色釉。颜色釉多以金属氧化物的天然矿石为着色剂配制而成,如铁、铜、锰、钛、铬、锌、钻、锑等。它有高温、中温和低温之分。高温色釉以景德镇和河南禹县的色釉瓷为代表,采用还原焰烧成,烧成温度为1320℃左右;中温色釉以河北邯郸、山东淄博、江苏宜兴的色釉为代表,采用氧化焰烧成,温度在1200℃左右。
五彩缤纷的外衣——釉颜色釉装饰颜色釉色彩丰富,光泽莹嫩,具有独特的装饰艺术效果。特别是一些名贵的釉色,如景德镇的祭红、美人醉,建窑的鹧鸪斑、兔毫、油滴色釉,异常难得。其装饰形式广泛,可作器皿表面的色釉装饰,如景德镇的钧红、郎红、祭红、祭蓝、茶叶末、美人醉、窑变花釉等,可用一些流动性小的颜色制作较细腻的装饰;还可用几种不同的色釉作绘画装饰,利用高温色釉在高温下流淌性大的特点,流淌出自然的山水风景,有自然天成之妙。釉的特点大多数釉是玻璃体,具有普通玻璃的物理化学性质。釉与玻璃的不同点釉层中含有气泡和晶体。釉化学组成中氧化铝的较玻璃高。釉的熔融温度范围较宽。产生差异的原因配方不同。烧成制度不同。釉与坯体之间的扩散和反应。5.1釉及其作用釉与玻璃的不同点及产生差异的原因5.2釉的分类
5.2.1分类方法:
釉的分类按不同基准有不有的名称,一般可按坯体的种类、制造工艺、组成、性质、显微结构、用途进行分类,参见下表。我国生产中习惯以主要熔剂种类及外观特征命名釉料,如铅釉,石灰釉,长石釉,乳浊釉,无光釉,颜色釉等。分类的依据釉的名称坯体的种类瓷器釉、炻器釉、陶器釉制造工艺釉料制作方法烧成温度烧釉速率烧成方法生料釉、熔块釉、挥发釉(食盐釉)、自释釉、渗彩釉低温釉(<1120ºC)、中温釉(11201300ºC)、高温釉(>1300ºC)、易熔釉、难熔釉慢速烧成釉、快速烧成釉一次烧成釉、二次烧成釉
组成主要熔剂主要着色剂长石釉、石灰釉(石灰—碱釉、石灰—碱土釉)、锂釉、镁釉、锌釉、铅釉(纯铅釉、铅硼釉、铅碱釉、铅碱土釉)、无铅釉(碱釉、碱土釉、碱硼釉、碱土硼釉)铜红釉、镉硒红釉、铁红釉、铁青釉、玛瑙红釉
性质外观特性物理特性透明釉、乳浊釉、虹彩釉、无光釉、半无光釉、金属光泽釉、闪光釉、偏光釉、荧光釉(发光釉)、单色釉、多色釉、变色釉、结晶釉、金星釉、裂纹釉、纹理釉、水晶釉、抛光釉低膨胀釉、半导体釉、耐磨釉、抗菌釉显微结构玻璃态釉、析晶釉、结晶釉、分相釉用途装饰釉、粘接釉、丝网印花釉、商标釉、电瓷釉等5.2.2几种常见釉举例5.2.2.1长石釉和石灰釉原料石英长石粘土石灰石滑石湖南建湘(长石釉)30555/10唐山某厂(石灰釉)22521214/0.4408K2O0.1070Na2O0.0642CaO0.3880MgO0.7188Al2O30.0114Fe2O37.1480SiO2(湖南建湘)0.2128K2O0.1013Na2O0.5133CaO0.1724MgO0.3161Al2O30.0057Fe2O330149SiO2(唐山某厂)(1)釉式中K2O和Na2O的mol数之和不小于0.5。(2)硬度大,光泽度较高,略带乳白色,烧成范围宽。(3)与氧化硅含量较高的坯结合较好(南方瓷)。(1)
釉式中CaO的mol数不小于0.5。(2)弹性好,透明度好,还原气氛易烟熏,烧成范围窄。(3)与氧化铝含量较高的坯结合较好(北方瓷)。
长石釉特点
石灰釉特点5.2.2.2镁质釉及其特点由滑石等镁质原料引入的熔剂性氧化物MgO在釉式中的含量不小于0.5mol。(2)热膨胀系数小,不易烟熏,有利于白度和透光度的提高,烧成范围宽。(3)对坯体的适应性强。5.2.2.3熔块釉低温熔块釉(添加含PbO、B2O3等强熔剂的原料)高温熔块釉(添加含ZnO、BaO、SrO等熔剂的原料)天然原料:石英、钾钠长石、粘土、滑石、石灰石、白云石、硅灰石、锂辉石、锆英石、萤石等。
制釉原料:天然原料和化工原料
化工原料:ZnO、SnO2、
ZrO2、Pb3O4、BaCO3、Al2O3、SrCO3、硼砂、硼酸、铅白、密陀僧(PbO)等。5.3制釉原料5.4釉料组成表示法
原料石英长石粘土石灰石滑石湖南建湘(长石釉)30555/10唐山某厂(石灰釉)22521214/
②氧化物重量百分组成组成SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2OZnO灼减合计Wt%69.1914.630.120.793.436.321.681.501.96100
③分子式、釉式、实验式、摩尔组成表示式aR2ObRO}cR2O3
dRO2其中:a+b=1常
①氧化物重量百分组成5.5.1釉配方的网络化学基础5.5.2釉中各氧化物的作用5.5.3釉料配方的配制原则5.5.4釉料配方的确定5.5.5试验方案的设计5.5
釉配方确定的依据5.5.1釉配方的网络化学基础(一)网络形成剂(二)网络变性体(助熔剂)(三)网络中间体(四)乳浊剂(五)着色剂网络形成剂SiO2B2O3网络变性体R2ORO网络中间体Al2O3
釉(玻璃)结构无规则网络5.5.1釉配方的网络化学基础(一)网络形成剂的特征(A)氧化物阳离子场强大(电荷数/半径平方)规律:Z/r2>1420能形成玻璃(B)氧化物键强大(单键强度=分解能/阳离子配位数)
规律:单键强度>335KJ/mol是网络形成剂(C)氧化物化学键为极性共价键(混合键)键角易变,键长不易变。
规律:离子键成份占39%~55%能形成稳定的玻璃。(D)熔体结构规律:阴离子聚合程度大;阴离子团对称性低;熔点粘度大的熔体易形成玻璃。5.5.1釉配方的网络化学基础(一)网络形成剂的特征(A)氧化物阳离子场强大氧化物阳离子场强=阳离子电荷与其离子半径平方之比一般来说,电荷较高,离子半径较小的阳离子及其化合物是玻璃网络形成剂。如:SiO2-硅酸盐玻璃,B2O3,P2O5。各氧化物的阳离子场强参见下页表5-2。
规律:Z/r2>1420能形成玻璃。氧化物阳离子半径r(nm)阳离子电荷z阳离子场强z/r2
形成玻璃的能力SiO2B2O3P2O5GeO2
Li2ONa2OK2OCaOMgOSrOBaOZnOPbO
0.0420.0230.0350.053
0.0680.0970.1330.0990.0660.1120.1340.0740.120
4354
111222222
2267567040801420
22011060210460160110360140
形成硅酸盐玻璃形成硼酸盐玻璃形成磷酸盐玻璃形成锗酸盐玻璃
不能形成玻璃
表5-2
阳离子场强与其形成玻璃的能力
5.5.1釉配方的网络化学基础(一)网络形成剂的特征(B)氧化物化学键强大
单键强度=化合物分解能/阳离子配位数。规律:单键强度>335KJ/mol是网络形成剂。
单键能/熔点>0.21(Rawson)易形成玻璃。网络形成氧化物单键能参见表5-3。氧化物阳离子价数氧化物分解能(KJ/mol)配位数单键能(KJ/mol)单键能/熔点(KJ/mol·K)
B2O3
SiO2
GeO2Al2O3B2O3P2O5V2O5As2O5Sb2O5ZrO234433555541490177018031682~13261490185018781460181820293444(6)44444
498444452423—330372464—368469—377364—293356—2853390.6860.2220.3260.1950.510.435—0.5480.397—0.4985.5.1釉配方的网络化学基础(一)网络形成剂的特征
表5-3网络形成氧化物单键能(C)氧化物化学键为极性共价键(混合键)
极性共价键-离子键向共价键过渡的氧化物易形成玻璃。既具有离子键,易改变键角形成不对称变形的趋势——远程无序。又具有共价键的方向性与饱和性,不易改变键角与键长的倾向——远程有序键角易变,键长不易变。
规律:离子键成份占39%~55%能形成稳定的玻璃。
氧化物的键性与玻璃形成能力参见表5-4。5.5.1釉配方的网络化学基础(一)网络形成剂的特征(C)氧化物化学键为极性共价键(混合键)
表5-4氧化物的键性与玻璃形成能力氧化物配位数结果类型键的离子性%形成玻璃能力SO2B2O3SiO2GeO2Al2O2MgONa2O43或4444或64或66或8分子结构层状结构三维空间结构三维空间结构刚玉型结构NaCl型结构CaF2型结构20425055607080不能形成玻璃形成玻璃形成稳定玻璃形成稳定玻璃难成玻璃不能形成玻璃不能形成玻璃5.5.1釉配方的网络化学基础(一)网络形成剂的特征(D)熔体结构熔体中阳离子团聚合程度大,形成玻璃倾向大,因高聚合的阳离子团难以位移和重排,结晶激活能大,不易组成晶体,阳离子团的对称性低,也容易形成玻璃玻璃。熔点粘度大的熔体易形成玻璃。5.5.1釉配方的网络化学基础(一)网络形成剂的特征
特征:单键强度<250KJ/mol阳离子场强Z/r2小化学键以离子键为主MgO70%作用:与高熔点晶体生成低共熔,促进釉料在低温下形成熔融体;调整釉的物理化学性质:粘度硬度化学稳定性5.5.1釉配方的网络化学基础(二)网络变性体(助熔剂)特征:介于网络形成剂和网络外体之间。
例如:Al2O35.5.1釉配方的网络化学基础(三)网络中间体(四)乳浊剂5.5.1釉配方的网络化学基础乳浊剂-保证釉层有覆盖能力的成分,熔体析出的晶体、气体或分散粒子折射率不同,光线散射产生乳浊,可分为如下几种:悬浮乳浊剂-不熔于釉,以悬浮状态存在如:SnO2,
CeO2,ZrO2,
SbO3。
析出式乳浊剂-冷却时从熔体中析出微晶如:ZrO2.SiO2,TiO2
胶体乳浊剂-C、S、P、F
(五)着色剂5.5.1釉配方的网络化学基础着色剂——釉层吸收可见光波而显不同颜色可分为如下几种:
有色离子着色剂:Cr3+、Mn4+、Fe3+、Co3+等。
胶体离子着色剂:Cu、Au、Ag、CuCl2
晶体着色剂:一些高温形成的尖晶石型矿物
(1)SiO2
釉玻璃的主体(50%以上),提高釉的熔融温度和粘度赋予釉高的力学强度,良好的热稳定性、化学稳定性,高的白度和透明度。
(2)Al2O3网络中间体,在釉中的作用类似于SiO2,但是提高熔融温度和高温粘度的能力更强。
光泽釉(釉式)中Al2O3/SiO2=1:6~10无光釉(釉式)中Al2O3/SiO2=1:3~45.5.2釉中各氧化物的作用(3)CaO釉中是主要熔剂,在Sk4温度以上,它可以降低釉的粘度,提高釉的流动性和釉面光泽度,对有些色釉可增强釉的着色能力(如铬锡红釉),一般其用量不超过18%,过多会使釉结晶,形成无光釉。CaO与碱金属氧化物相比,能增加釉的抗折强度和硬度,降低釉的膨胀系数,能提高釉的化学稳定性。另外,CaO可改善坯釉结合性。配料中常采用石灰石,其密度小,能增强釉的悬浮性。(4)MgO釉中是主要熔剂,高温性质及对釉面性能的作用与CaO类似。特点是由滑石引入时具有乳浊作用,特别是在与锆英石共同引入时。
5.5.2釉中各氧化物的作用(5)Li2O、Na2O、K2O
都是强熔剂,降低熔融温度和高温粘度,降低化学稳定性和力学强度。助熔能力:Li2O>Na2O>K2O
Li2O在无铅釉中使用可使釉的热膨胀系数降低,光泽度高,强度和耐酸性有一定的提高。Na2O降低弹性和抗张强度,提高热膨胀系数,光泽度差。
K2O常由钾长石引入,比钠长石熔融温度范围宽,粘度大,其他性能都优于钠长石,但用量也不能太大。(6)ZnO少量(2%左右)降低成熟温度,加宽成熟范围,改善釉的力学性能,提高釉的光泽度和白度(乳浊作用)。在结晶釉和大红釉也有重要的作用。5.5.2釉中各氧化物的作用(7)PbO最强的熔剂。硅酸铅玻璃折射率高,光泽度高。适量的引入与碱金属氧化物相比可以降低高温粘度,加宽熔融范围;提高强度、光泽度和弹性;降低热膨胀系数。在低温釉中大量使用釉的强度和热稳定性降低。(8)B2O3强熔剂,降低釉的熔融温度,温度升高粘度降低大,有利于釉面的铺展,提高釉玻璃的折射率(光泽度),适量加入可以降低热膨胀系数,提高化学稳定性。过量导致釉的各种性能变差。1000ºC以上易挥发。(9)BaO助熔剂,少量引入可以提高釉的光泽度和力学强度,代替CaO和ZnO能提高釉的弹性。5.5.2釉中各氧化物的作用(10)SrO助熔剂,具有BaO所有的优点。在改善坯釉适应性、提高釉面硬度、加宽石灰釉的烧成范围等方面都有很好作用。(11)骨灰、瓷粉、乳浊剂、色料等
骨灰可提高光泽度,促进釉料分相,提高白度。
瓷粉取代长石调节釉料,可提高釉的熔融温度,降低釉的高温粘度。减少釉面针孔,提高白度。
乳浊剂SnO2、TiO2、ZrO2、ZrSiO4、锑化物、磷酸盐
着色剂Mn、Cr、Co、Fe、Ni、Cu、V、Pr等的氧化物、化合物或合成颜料。5.5.2釉中各氧化物的作用5.5.3釉料配方的配制原则(1)满足制品对釉面的性能要求日用瓷、墙地砖、卫生洁具、电瓷等。(2)釉的成熟温度在坯的烧成范围之内一次烧成釉,始熔温度应高,成熟范围应宽。避免干釉和起泡。二次烧成釉,生釉的粘附性要强。(3)坯釉的热膨胀系数及弹性模量相适应要求:釉<
坯(略小于微正釉受压应力)
E釉<E坯
(釉有较大的弹性对机械应力、热应力的适应能力强)(4)坯釉的化学组成相适应坯釉的化学组成一般应有一定的差别,酸性坯配碱性釉------碱性坯配酸性釉,常用C.A(酸度系数CA反映坯釉的酸性程度)控制:瓷坯C.A=1~2<瓷釉C.A=1.8~2.5陶坯C.A=1.2~1.3
<
陶釉C.A=1.5~2.5(5)合理选择原料既要保正生产工艺性能和釉面质量,又要经济合理。釉料对釉下彩或釉中彩不致溶解或使其变色。选择配釉的原料时,应全面考虑其对制釉过程、釉浆性能、釉层性能的作用和影响。5.5.3釉料配方的配制原则5.5.4釉料配方的确定(1)掌握必要的资料(A)坯料的化学和物理性质:组成、、加热过程的物理化学变化、烧成温度范围和气氛等。(B)釉的性能要求:光学、力学、电学、热学和化学稳定性等(C)制釉原料的化学组成、纯度、细度及工艺性能。(D)燃料种类、烧成方法和烧成气氛等。(2)釉料配方的确定方法(A)借助成功的经验根据制品的种类特点,查阅资料参考成功的配方,结合可选用原料的组成和性能,生产厂的生产工艺条件,通过计算、调整、试验、性能测试等环节,最后得出各方面性能满意同时又经济合理的最优配方。(B)借助三元系统相图相图特点:只考虑三组分,缓慢升温的平衡过程。釉的特点:多组分系统,快速升温的非平衡过程。成份接近时有釉的的指导意义。(C)利用釉的组成-温度图P175图3-3abc141516Al2O3SiO21:202.52.01.51.00.53456789101112131:10Al2O3/SiO2该图对应釉式0.3R2O0.7ROnAl2O3·mSiO2其中:R2O=K2O+Na2ORO=CaO+MgO例如:图中a、b、c三点,成熟温度均为1300ºC,釉式如下:点a:0.3R2O0.7RO2.04Al2O3·10.20SiO2点b:0.3R2O0.7RO1.85Al2O3·11.10SiO2点c:0.3R2O0.7RO1.71Al2O3·12.0SiO2(D)参考测温锥的组成进行配方每一个标号的测温锥都有确定的组成。SK7起熔剂不变,铝硅比不变,氧化铝每锥号增加0.1(4),0.2(4)0.3(3)。某标定温度组成的锥料作为釉料时,该釉的烧成温度应当比标定温度高4~5个锥号。例如:欲设计1350ºC成熟的釉,试确定参考釉式。1350ºC锥号SK1212-(4~5)=7~8参考SK7、SK8的组成
SK7:0.3K2O0.7CaO0.7Al2O3·7.0SiO2SK8:0.3K2O0.7CaO0.8Al2O3·8.0SiO25.5.5试验方案的设计(1)变更釉料的一个组分为了使釉的某一性能符合一定的要求(坯料或制品),而该性能主要与一个组分有关时。例如:初步拟订1000°C烧成的釉配方如下:0.1Na2O0.3CaO0.6PbO0.2Al2O3·1.6SiO2调节坯釉适应性只需调整SiO2的含量1.6±0.2得两个配方0.1Na2O0.3CaO0.6PbO0.2Al2O3·1.4SiO20.1Na2O0.3CaO0.6PbO0.2Al2O3·1.8SiO2(A)(B)1)分别将A和B制成等细度、等密度两种釉浆。2)将两种釉浆按一定比例(比如下图)调制成一组只有SiO2不同的釉料。1#配方:100%ASiO21.42#配方:87.5%A+12.5%BSiO21.4255#配方:50%A+50%BSiO21.57#配方:25%A+75%BSiO21.55123456789B1.6ASiO21.43)9种釉料施在同一种坯料试片上1000°C下试烧,选优。(2)变更釉料的两个组分
四角配料法例如:初步拟订1390°C烧成的釉配方如下:0.3K2O0.7CaO1.5Al2O3·8.0SiO2通过变更SiO2和Al2O3的含量选优。SiO2:8.0±4(4,12)Al2O3:1.5±1(0.5,2.5)
0.3K2O0.7CaO2.5Al2O3·12.0SiO20.3K2O0.7CaO2.5Al2O3·4.0SiO20.3K2O0.7CaO0.5Al2O3·4.0SiO2(A)0.3K2O0.7CaO0.5Al2O3·12.0SiO2(B)(C)(D)等密度、等细度四种调配得一组(25个)试烧选优。SiO2Al2O346810122.52.01.51.00.511034578692231920151413121124251721162218ABDC四种釉料等密度、等细度按上图调配得一组(25个)釉料试烧选优。配方6组成:75%C+25%AAl2O3=75%×2.5+25%×0.5=2.0SiO2=4.0釉式:0.3K2O0.7CaO2.0Al2O3·4.0SiO2同理配方10组成:75%D+25%B釉式:0.3K2O0.7CaO2.0Al2O3·12.0SiO2配方8组成:(50%×6#)+(50%×10#)
釉式:0.3K2O0.7CaO2.0Al2O3·8.0SiO2按照数学的方法把四角配料图看成平面直角坐标系读数即可。(3)变动釉料的三个组分三角配料法为了得到性能优异的釉料通常需要同时调整三个组分例如:基础釉配方如下:为了考察不同熔剂的作用效果分别以0.3mol的BaO和MgO取代CaO得到B和C两种釉。0.3K2O0.7CaO0.6Al2O3·3.8SiO2(A)0.3K2O0.4CaO0.3BaO0.6Al2O3·3.8SiO2(B)0.3K2O0.4CaO0.3MgO0.6Al2O3·3.8SiO2(C)123546109871511121314ABC255075100利用三角配量法A、B、C三组分,同密度、同细度按比例调制(参考下图),得到一组(15个)配方,试烧选优。各个点的配方计算同三元相图4#:50%×A+50%×B0.3K2O
0.55CaO0.15BaO
0.6Al2O3·3.8SiO25#:50%×4#+50%×6#0.3K2O0.55CaO0.075MgO0.075BaO同上(4)正交实验设计四个以上组分(因素)调整在参考资料较少的情况下采用正交实验方法可以减少实验次数,找到各因子之间的内在关系,获得最佳因子组合(配方)。正交实验设计利用规格化的正交表来安排实验的多因素优选设计方案。正交表:正交表通常用L来表示,不同因素和水平的正交表有不同的表示数值。例如L8(27)表示可以安排7个因素,每个因素有2种水平,共做8次实验的正交表。正交表的纵列数,指最多可安排的因素个数L9(34)正交表的代号正交表的横行数也表示实验个数正交表的水平数符号L9(34)代表的正交表如下表(列号)表示实验欲确定的因素(4个),表中数字分别是各因素的变化水平(3个),实验号是由各因素不同水平均衡组合(非全部)得到的实验编号。因素:原料、参数。水平:因素范围。例如:试验釉料配方一般以石英、长石、石灰石、滑石或其它熔剂性原料为因素取4个。每种在常用范围取3个水平,试验选优。实例:某1300°C成熟釉料参考配方如下:石英粘土石灰石滑石长石ZnO2010123552石英和粘土固定不变,利用正交实验法确定各熔剂性原料的最佳用量。解:显然为4个因素,每个因素取3个水平为宜因素水平1水平2水平3长石525456石灰石101214滑石234ZnO123正交表符号为L9(34)需要做9个实验。正交表如下:长石石灰石滑石ZnO1#5210212#5212323#5214434#5410335#5412416#5414227#5610428#5612239#561431通过以上9个代表性实验选优5.6.1釉式的计算(一)由釉料的化学组成(wt%)计算釉式(步骤)(1)计算各氧化物的相对mol数;教材第一步可省略(2)以碱性氧化物的mol数之和分别除各氧化物的mol数;(3)将(2)的计算结果按釉式要求排列即可。
[例]某釉料的化学组成如下:P177例1组成SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2OZnO灼减合计Wt%69.1914.630.120.793.436.321.681.51.96100解:SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2OZnO(1)1.15120.14360.00080.01410.08530.06720.02710.0184(2)5.4230.6770.0040.0660.4020.3170.1280.0875.6釉料配方计算0.317K2O0.128Na2O0.677Al2O3
0.066CaO5.423SiO20.402MgO0.004Fe2O30.087ZnO釉式:(二)由配方(原料配料量)计算釉式(步骤)(1)将配方根据各原料的化学组成和质量分数换算成为化学组成;(2)按1.1方法计算。例2P178看书5.6釉料配方计算
5.6.2生料釉配方的计算(步骤)知釉式矿物原料(按理论组成计算)逐项平衡法(1)用长石平衡K2O、Na2O的含量,同时平衡部分Al2O3和SiO2;(2)用粘土(高岭土)平衡剩余的Al2O3,同时再平衡部分SiO2;(3)用滑石平衡MgO,同时再平衡部分SiO2;(4)用石英平衡剩余的SiO2;(5)用化工原料平衡剩余的氧化物。例如:已知某长石质瓷的釉料,其釉式为:0.486K2O0.449MgO0.667Al2O3·6.6921SiO20.065ZnO试用钾长石、高岭土、石英、氧化锌、滑石这五种原料进行配料。解:(1)根据釉式计算各原料的mol数(见表)(2)根据各原料的mol数计算配料量(见表)5.6.3熔块配方的计算(A)制备熔块的原因:配制低温釉必须引入含有铅、硼的氧化物或化合物,而这些物质大多是有毒或溶于水的,直接使用可能导致工人中毒或坯釉化学组成发生变化。此外经过一次熔制后,使难熔原料变得易熔,使釉料均匀釉面质量提高。(B)配制熔块的原则(1)(RO2+R2O3)/(R2O+RO)=1:1~3:1保证适当的融化温度;(2)Al2O3<0.2mol否则高温粘度大,熔化困难不易均匀,且熔化温度较高,会导致碱性物的挥发损失大。(3)(R2O/RO)<1,按比例制成熔块,可难溶或不溶于水。(4)(SiO2/B2O3
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