陶瓷原材料主要性能及主要质量的要求

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王银川

（一）陶瓷的主要构成原料、作用及化学成份

1、陶瓷：是由天然矿物如：粘土、瘠性原料（如：石英）、溶剂原料（如：长石），以及少量的化工料按适当的比例，经粉碎、成型、并在高温烧成的情况下，经一系列的物理化学反应，所形成的坚硬制品。

2、陶瓷主要原料的作用：粘土作为可塑原料，起粘结成型作用。石英作为瘠性原料，起骨架的作用。长石作为熔剂原料，起助熔作用。

3、陶瓷产品的化学成份：氧化钾（k2o）、氧化钠(na2o)、氧化钙(cao)、氧化镁(mgo)、氧化硅(sio2)、氧化铝(al2o3)、氧化铁(fe2o3)、氧化钛等(ti2o)。跟地球的表层结构成分相似。地壳的8大主要成份：o、si、al、fe、ca、na、k、mg8种元素占地壳总量的97.7%。

4、陶瓷配方的主要组成成份比例：al2o3：17-21 sio2：69-70 fe2o3≤0.5 cao0.7 mgo0.7 k2o：2.5-3.1 na2o：2.5-3.1酌减3%

（二）石英

配方中可加单独的石英，也可不加，因为其它原料中含大量的石英成份（sio2），现配方中未单独加入石英。

1、石英的作用：二氧化硅是陶瓷坯釉中的主要化学成份之一，石英是一中瘠性物料（类似河沙）。作用：（1）在坯体中降低干燥收缩。（2）一部分石英溶解在长石玻璃中，而未熔的残留石英颗粒，则构成瓷坯骨架，防止软化变形。（3）石英在高温下的晶型转化产生膨胀可以部分的抵消坯体收缩产生的负面影响。（4）在釉料中为生成玻璃的主要成份。

2、石英的主要类型

（1）天然纯石英，最纯的是水晶。

（2）脉石英：属硅质熔岩，纯度高sio2含量一般98%以上，fe2o3、cao含量少。

石英岩：硅质砂岩经变质作用，石英晶体长大再结晶而成。纯度一般在97%以上。这两种都是陶瓷工业常用的石英原料。

（3）砂岩：由细胶二氧化硅胶结砂粒组成的硅质岩石，含量一般在90-95%

石英砂是风化后呈颗粒状的石英，杂质多这两种一般不常用。

（4）燧石：呈结核状或瘤状的沉积岩。即球磨中用的鹅卵石，杂质主要是碳酸钙。

（5）硅藻土：是由微小的硅藻遗骸沉积所形成的，是一种含水的非晶质二氧化硅。sio2含量在70%以上，只能用于制造多空陶瓷隔热材料。

3、石英的性质

（1）成份：主要为sio2，只含极少量的杂质如：fe2o3、cao、mgo、al2o3等。

（2）外观：呈乳白色、白色、灰色、半透明、断面玻璃光泽或脂肪光泽，莫氏硬度7。

（3）多种结晶形态和玻璃态，加热过程中的多晶转化特性。573℃时，在转化过程中有0.82%的体积变形，属高低温型快速转化，虽转化体积变化小，但速度快，升温或冷却控制不当，将导致产品开裂，所以要引起高度重视。

4、石英的检测项目

水份含量、外观粒度、色泽、纯净度、烧后色泽（散烧）、化学成份分析

（三）长石

长石是一种溶剂原料，主要引入碱金属氧化物，如：k2o、na2o

1、长石的作用：

（1）有助于降低烧成温度和加快成瓷反应的进行，使坯体逐于致密。因坯体中石英、粘土都有很高的熔点，而长石在1100-1200℃熔融形成长石熔体。在高温下能溶解部分高岭石分解物和石英颗粒，加快成瓷。

（2）有助于莫来石晶体的发育和改善瓷坯的机械性能（抗折度）。

（3）高温下长石具有一定的粘度（特别是钾长石）能防止高温变形。

（4）熔体冷却后形成的玻璃相能提高制品的透光性。

（5）在坯料中也是一种瘠化剂，可降低坯体干燥变形和缩短干燥时间。

2、长石的主要类型：

（1）长石主要由o、si、al、ca、na、k等6种元素构成的造岩矿物。

（2）长石为架状硅酸盐结构。按其结构可分为正长石和斜长石系两大类，主要代表矿物有：

正长石系：钾长石：k2o·al2o3·6sio2钡长石：bao·al2o3·2sio2

斜长石系：钠长石：na2o·al2o3·6sio2钙长石：cao·al2o3·2sio2

另有一种：钾钠长石：（knao）·al2o3·2sio2（k>na）

3、长石的性质

（1）成份：长石的主要化学成分是：sio2、al2o3、k2o、na2o、cao，杂质含量少，其中以fe2o3最为有害。

（2）熔融性：作为溶剂，熔融特性最为重要。

理论上：钾长石的熔融温度为1190℃、钠长石为1100℃，因含有cao、mgo、fe2o3和少量石英、云母等杂质，所以长石能在一定温度下软化，变成长石b玻璃。

a、钾长石在1150℃左右开始熔融，生产白榴子石（k2o·al2o3·4sio2）和硅酸玻璃，1530℃全部变成液相。可见熔融范围宽。

b. 1100-1200℃，比钾长石窄很多。

c. 钙长石在1550℃熔融范围窄，一般由于釉、玻璃。

d. 钡长石在1715℃熔融建陶不采用，钡长石一般用于玻璃，特种陶瓷。

（3）长石熔体的粘度随温度的变化性：

a. 高温下钾长石融化慢，粘度较大。随着温度提高，粘度变化缓慢。

b. 钠长石熔融物融化快，粘度小，随着温度提高粘度降低很快，同时钠长石熔体对粘土和石英颗粒的溶解作用比钾长石要大。

4、长石的检测项目

a. 外观色泽、破碎粒度、水份含量。

b. 解胶性能、烧后白度、透度、烧成收缩、烧失量、烧后表面性状。

c. 化学成份全分析。

（四）粘土

粘土是一种含水铝硅酸盐矿物，是地壳中最广的成份之一，粘土已在陶瓷，造纸、橡胶工业中广泛应用。

1、粘土的作用

（1）有利于坯体成形：陶瓷坯料一般采用粘土、石英和长石等基本原料配制而成。其中石英、长石均是瘠性原料，本身缺乏可塑性，更无结合能力，因此必须依靠粘土原料特有的可塑性能、结合性能以及泥浆的悬浮稳定性能获取所需的成形性能，以便使陶瓷坯体得以成形。

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