华北理工矿物材料基础教案05釉料（一）

PAGEPAGE6课程名称：《矿物材料学基础》第5讲次本讲课程内容（或教材章节题目）第三章釉料第一节釉的作用与分类第二节釉的物理化学性质第三节制釉的原料本讲课程目的要求及重点、难点：【目的要求】使同学们了解釉的作用、分类以及制釉的原料，掌握釉的物理化学性质。【重点】釉的物理化学性质【难点】坯釉适应性教学内容【本讲课程的引入】上节课我们讲了玻璃的分相及传统玻璃的工艺等内容，这节课我们来开始新的一章：陶瓷釉料。釉是附着于陶瓷坯体表面的连续玻璃质层。经过在特殊的配料，釉则成为玻璃与晶体的混合层，具有与玻璃相类似的物理化学性质。釉不但增加了陶瓷的美观，还可使陶瓷的电绝缘性能、抗化学腐蚀性能有所提高，对日用瓷，为器皿的洗涮清洁提供了方便。第一节釉的作用与分类一、釉的作用釉是施于陶瓷坯体表面上的一层极薄的玻璃体。施釉的作用：（1）釉能够提高瓷体的表面光洁度。（2）釉可提高瓷件的力学性能和热学性能。（3）提高瓷件的电性能，如压电、介电和绝缘性能。（4）改善瓷体的化学性能。（5）使瓷件与金属之间形成牢固的结合。（6）釉可以增加瓷器的美感，艺术釉还能够增加陶瓷制品的艺术附加值，提高其艺术欣赏价值。二、釉与玻璃体的异同一般认为，釉是玻璃体宏观上，釉不仅具玻璃所具有的一般性质，如各向同性，无固定熔点，而且这些性质随温度和组成变化的规律也极近于玻璃。但制品上的釉层与玻璃仍有区别：A、釉层的微观组织结构和化学组成的均匀性比玻璃差。B、釉中常夹杂一些熔化不透的残留石英，新生成的莫来石，尖晶石等晶体，及数量不等的气泡。C、釉层的化学组成，在横断面上的分布不相同，紧靠坯体的一侧和最外层釉中，Al、Si含量比中间层高。三、釉的分类（1）按釉中主要助熔物划分：如铅釉、石灰釉、长石釉等。（2）按釉的制备方法划分：生料釉：即指釉料配方组成中未使用熟料－熔块的釉。熔块釉：即指由熔块与一些生料按配比制作而成的釉料。熔盐釉：在产品烧至高温时，向室内投入挥发物而成的一种釉。土釉：采用易熔的天然有色粘土，经淘洗后直接作釉料使用。（3）按照釉的烧成温度划分：易熔釉或低温釉：指熔融温度一般不超过1150℃的釉中熔釉或中温釉：指熔融温度一般在1150~1300℃的釉难熔釉或高温釉：指熔融温度一般达1130℃的釉（4）按釉烧成后外观特征和具有的特殊功能划分透明釉、乳浊釉、画釉、结晶釉、纹理釉、无光釉、腊光釉、荧光釉、香味釉、金属光泽釉、彩虹釉、抗菌釉、自洁釉等。（5）按釉的用途划分：装饰釉、电瓷釉、化学瓷釉、面釉、底釉、钧釉等。（6）按釉的显微结构和性状划分：透明釉——无定形玻璃体晶质釉——乳浊釉、析晶釉、砂金釉、无光釉熔析釉——铁红釉、兔毫釉第二节釉的物理化学性质釉的质量，一般比较着重于外观质量（平整、光泽、色调）以及对人体有害组分含量（如铅）。为了获得良好釉层，以满足外观质量要求，对釉的化学性质粘度、表面张力、弹性、热膨胀等各项性质，必须给予应有注意。1、釉的化学性质釉组分的熔融、溶解成玻璃的过程釉烧成时釉与坯体相互作用的过程→中间层（15-20um)釉与坯体的相互作用生成了中间层：1）釉料中的某些组分渗入坯体中，坯体中的组分也渗入釉层中，使中间层的化学组成和性质逐渐由坯体的组成过渡到釉料的组成，但无明显的界限；2）中间层可以析出莫来石、钙长石、硅灰石类晶体；3）中间层可调和釉与坯体间的性质差异，增进坯釉结合。因此，必须使釉与坯体的化学性质保持适当的差别。坯釉中间的化学性质相差过大，则反应强烈，会出现釉被坯体吸收现象（干釉）坯体的酸性较高（SiO2/RO↑）→釉采用中等酸性坯体的酸性中等（SiO2/RO中等）→釉采用弱酸性坯体的酸性较弱（SiO2/RO↓）→釉采用中性或弱碱性2、釉的热膨胀性、弹性与坯釉适应性釉与坯体是否相互适应，生成良好的釉面，除了决定于他们的化学性质之外，热膨胀与弹性性质也是两个非常重要的因素。1）热膨胀系数使坯体表面的釉层处于压应力状态，往往使上釉制品具有高的机械强度防止产生隙裂缺陷常温洗涤的机械振动，不致破损因此：α釉<α坯，在烧成过程的冷却阶段，由于坯体强烈收缩，使釉受到压应力。α坯=5~20×10-7α坯-α釉≈10×10-7釉的热膨胀系数过大时，可按下列方法之一进行调整：A、增加SiO2的含量，并同时降低碱性氧化物溶剂的含量。B、加入B2O3或提高B2O3含量部分取代SiO2，使釉的熔融温度降低。C、加入低分子量的碱性氧化物，按同分子数之比取代高分子量氧化物溶剂。例如以MgO取代CaO,实际上，这样就相应的提高的SiO2含量。2）弹性模数E釉<E坯弹性模数E↑，弹性↓，补偿坯釉之间产生应力能力↓釉层的薄厚对坯釉适应性有影响：薄→弹性↑厚→弹性↓釉的组成对E的影响：A、碱土金属氧化物提高釉的弹性模数（影响最大的为CaO）B、碱金属氧化物降低釉的弹性模数。≤12%→提高弹性模数C、B2O3>12%→降低弹性模数一般釉的弹性模数为59～69GN/m23.釉熔体的高温粘度、表面张力、润湿性（1）粘度是判断釉流动情况的尺度。粘度适当，不仅能填补坯体表面的一些凹坑，而且还有利于坯釉相互结合，生成中间层。影响釉粘度的重要因素：釉的组成、结构和烧成温度。a.碱金属氧化物降低釉的粘度。（破坏[SiO4]网络结构）b.碱土金属氧化物：低温下增加熔体的粘度，高温下降低熔体的粘度。c.+3价及高价金属氧化物，Al2O3，SiO2，ZrO2，TiO2提高粘度。硼反常现象：B2O3的加入量<15％时，B处于[BO4]四面体中，呈三维空间连接使网络结构紧密，粘度上升。B2O3的加入量>15％时，B处于[BO3]三角体中，使网络结构松散，粘度降低。（2）表面张力过大，阻碍气体排出和熔体均化，高温时对坯体润湿性不利，易造成“缩釉”；表面张力过小，易造成“流釉”。影响因素：a.化学组成碱金属离子半径↑表面张力降低↑b.烧成温度温度每升高10℃，表面张力下降1～2%c.烧成气氛还原气氛下的表面张力>氧化气氛20～25％（3）润湿性接触角θ→釉在成熟前必须将坯体全部润湿。目前，我国在精陶和卫生陶瓷中，采用“高温素烧，低温釉烧”釉的表面张力较高，容易获得平滑、光泽的釉面低温时釉的粘度较高，降低釉的流动性，有碍获得平滑的釉面第三节制釉的原料制釉原料与制坯原料大体相同（粘土、长石、石英）不同之处：釉料中含熔剂成分多，含粘土成分少。SiO2（60～75%）：主要以石