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陶瓷原材料主要性能及主要质量的要求

   日期:2017年10月3日        整理:佛山瓷砖网

2粒度

对于陶瓷原料来说,颗粒度越小,可塑性就越强,干燥收缩越大,干燥强度越大,越易于烧结。对于砂状瘠性物料,颗粒越细小,就越易于粉碎,反之困难。粒度过粗或过细均不利质量稳定,过细不仅会增加原料加工成本,不利提升加工产能和节省能耗,也不利釉料产品配料时的流动性,影响均质,而过粗易导致配料偏差或影响研磨时间和细度,进而影响浆料性能,不利于稳定生产。陶瓷原料的细度对材料的合成速度及反应程度有很大影响,如氧化铝原料、硅酸锆原料、陶瓷色料等。硅酸锆原料的细度会影响其乳浊的程度和加入量。陶瓷色料的细度对其发色能力和加入量也有很大影响。

测定内容主要为粒度大小、形状及粒度分布。测定方法主要有显微镜法、筛分法、沉降法、激光粒度法等,如表5所示。显微镜法是将样品分散在一定的分散液中制取样片,测颗粒影像,将所测颗粒按大小分级统计,可得出以颗粒个数为基准的粒度分布数据。筛分法是让颗粒通过一定尺寸的筛孔。沉降法是按照stokes定律,根据不同大小的颗粒在流体介质中的沉降速度不同,用沉降天平直接称量不同时间内所沉积的物料量,计算出颗粒级配。激光粒度法是根据光束被粉末颗粒衍射得到的能量分布取决于颗粒尺寸的原理,测定光通过粉体时的能量分布来获得颗粒大小分布。

3热学性能

热分析是在程序控制温度下,测量物质的物理性能随温度变化的方法,包括:差热分析法、示差扫描量热法、热重法、热膨胀系数法、高温显微镜法等,如表6所示。陶瓷原料的热分析可以用来:分析原料的种类及含量,研究矿化剂效能,研究固相反应的机理,确定原料熔融和结晶的温度,改进工艺管理,改良配方,克服产品缺陷。由于该部分篇幅较大,另做分析。

4可塑性

可塑性是指在超过屈服点的外力作用下,泥团发生塑性变形,但并不破裂,除去外力后,仍保持变形后形状的能力。可塑性常用可塑性指数与可塑性指标来表示。陶瓷原料的可塑性与矿物组成、矿物结构、结晶状态、颗粒度、ph值、瘠性、有机物、交换性离子和可溶性盐的含量等因素有关。高岭石颗粒较粗,可塑性差,微晶高岭石颗粒较细,结晶度差,可塑性强。石英、长石等瘠性矿物可降低可塑性。腐殖质胶体颗粒等有机物可增大原料的可塑性。

可塑性指数是粘土呈可塑状态时含水率上限和下限之间的范围,检测方法按gb/t26742-2011《建筑卫生陶瓷用原料粘土》执行。在生产中,可塑性指数大,说明成型水分范围宽,不易受环境湿度及模具的影响,泥团成型性能好。指数小,调成的泥浆触变性强,渗水性强,便于压滤、榨泥。可塑性指标,则是指在工作水分下,粘土(或坯料)最初出现裂纹时,变形应力与变形量的乘积。x=p×△h,其中:x为可塑性指标,p为形变应力,△h为变形量。具有同样的可塑性指标的不同粘土,并不一定表现出相同的性能。旋坯成型用的泥料要求变形值大。挤坯成型用的泥料要求成型应力大而变形值小。在生产劈裂砖时,希望变形应力p值要大一些,而变形量△h要小一些,以防止劈裂砖在成型后因自身的重量而造成变形。

5结合性

结合性指粘土能结合非塑性物料形成良好的可塑泥团,干燥后有一定干燥强度的能力。一般来说粘土物质含量高、粒度细、分散性强,则结合能力强。另外,粘土中高岭土的晶体结构、矿物成分、电解质的参与及其他一些因素,也有一定的影响。陶瓷生产中,结合性具有很大意义,因为陶瓷坯料中瘠性物质的用量必须有一定的配比。通常以在粘土中掺入标准石英砂的最高量来表征粘土结合能力的大小。标准石英砂的颗粒组成为0.25~0.15mm占70%,0.15~0.009mm占30%。结合性分类如下:结合性粘土的加砂量>50%,可塑性粘土的加砂量在20~50%之间,低可塑性粘土的加砂量。

6干燥抗折强度

一定的干燥抗折强度,可以保证生坯在搬运、修坯、上釉、装窑、烧成等工序中不破损。坯体干燥抗折强度一般是由原料的颗粒度、形状和分散度,粘土的可塑性和加入量,坯体的成形压力和干燥制度,添加剂种类和含量等因素来决定。粘土的干燥抗折强度要求与标样对比,最大允许绝对误差为±0.2mpa。将原料在105℃±5℃下烘干,在同等实验条件下,将试样与标样制成粉料,将粉料以10%~12%水分造粒,用l×w×d=80mm×80mm×8mm正方形模具在30mpa压力下压制成型。将压制好的试样置于105℃±5℃恒温干燥箱中烘干,冷却至室温,用强度试验机进行试验,并计算干燥抗折强度。干燥抗折强度x2(mpa)的计算公式为x1=3fl/2bh2,其中:f为破坏荷载,l为两根支撑棒之间的跨距,b-为试样的宽度,h为试验后沿断裂边侧得的试样断裂面的最小厚度。

7粘度

粘度表示泥浆流体流动的难易程度。粘土用涂-4流速杯测定时,技术要求为(标样值±2.0)s。用选择粘度计测定时,技术要求为(标样值±标样值×5%)dpa·s。将粘土加入适量的水,以干料:水= 2:1共300 g,再加入0.5%~1. 0%的三聚磷酸钠,放入快速研磨机中球磨10 min,浆料全部通过20目(0. 833 mm)筛,用涂-4流速杯测定其流速,单位为秒(s)。若用涂-4流速杯无法侧定,则用旋转粘度计侧定其粘度,单位为分泊(dpa·s).

8线收缩率

线收缩率为干燥线收缩率和烧成线收缩率的共同作用之和,但在数值上s总≠s干+s烧。原料试样干燥前后标线长度的差值与干燥前标线长度的百分比称为干燥线收缩率。已经干燥的原料试样烧成前后标线长度的差值与烧成前标线长度的百分比称为烧成线收缩率。在建筑陶瓷生产过程中,不希望收缩大。若某些原料收缩很大,却又不得不使,则尽量少用。

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