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建筑陶瓷生产工艺

作者:金宝搏    更新时间:2021-01-29 10:05

  建筑陶瓷生产工艺 Manufacturing Technology of Construction Ceramics Ph.D. , Prof. Liu Yang §0.1绪 论(Introduction) §0.1建筑陶瓷的定义 建筑陶瓷是指使用传统硅酸盐原料及部分化工原料,按一定的工 艺方法,加工、成型、烧成而得到的铺贴于内外墙面、地面、屋 面等主要起装饰作用的薄片状陶瓷制品。通常包括内墙砖、外墙 (面)砖、地(面)砖、锦砖、瓦(含硫璃瓦)及陶管等。 GB7637-87全国工农业产品分类与代码中将建筑陶瓷分类为: 釉面砖、外墙砖、地砖、锦砖、耐酸砖、陶管、硫璃制品、 异 型配件砖等。 近年来国内外又出现了玻化砖、劈离砖、水晶砖、渗彩砖、弧 形砖、多用途彩釉墙地砖等。 §0.2建筑陶瓷的发展历史 据考古学家的考证:人类历史上第一次把用火锻烧过的制品 用作建筑材料的时间几乎和人类第一次制出陶器一样早,约在公 元前5000年人们就已经制作出我们今天仍在使用的砖块(即brick 是承重用的结构材料,而不是起装饰作用的tile)。 止前世界上已知的最古老的砖(brick)是在巴勒斯坦耶利哥 古城的城墙上发现的,估计为公元前6000多年,但是这样的砖仅 仅是原始意义的,它是用留有稻根茬的粘土做成砖块,以阳光晒 干而成。 公元前5000年出现了经过焙烧的砖,其工艺与今天基本相似, 把粘土制成砖坯,然后在接近1000℃的温度下焙烧。 公元前3500年,古埃及开始使用与我们今天使用的墙地砖类 似的装饰面砖(tile)。 §0.3 我国建筑陶瓷发展简史 1990年全国乡以上的建筑卫生陶瓷企业发展至745家。这年全国卫生 陶 瓷 产 量 达 1782.54 万 件 , 比 1980 年 增 长 5.1 倍 ; 内 墙 釉 面 砖 产 量 达 11067.08万㎡,比1980年增长15.1倍;外墙砖和地砖的产量达6852.96万 ㎡,比1980年增长12.96倍。 1993年,全国乡镇村办以上企业发展到近4000家,大中型企业近 300家,卫生陶瓷产量达3341万件,建筑陶瓷产量达53282万m2,其中 釉面砖产量为20282m2,墙地砖为万m2。 1996年: 全国卫生陶瓷产量达5447.51万件,比95年增长11.17%; 全国建筑陶瓷总产量达158410.13万m2(约15.84亿m2): 其中 釉面砖达65431.71万m2(约6.54亿m2), 墙地砖达92978.42万m2(约9.30亿m2), 墙 地 砖产量 中 包 括外 墙砖 39294.27万 m2( 约 3.93 亿 m2),锦 砖 11089.74万 m2(约1.11亿m2), §0.4 建筑陶瓷的现状和发展趋势 §0.4.1 原料 raw materials 积极利用各种低品质原料及开发新型原料,包括各 类尚未利用过的非金属矿物,工业废渣等。 可以开发和加以利用的非金属矿物有: 沸石、绢英岩、流纹岩、花岗岩、辉绿岩、玄武 岩、海绿岩等。 可以利用的工业废渣有: 高炉矿渣、金属矿浮选尾矿(如铜矿尾砂,硼 泥)、硫酸渣、煤矸石、粉煤灰等。 §0.4.2 原料制备raw materials preparation ? 一、原料标准化 (由于建筑陶瓷使用的原料绝大多数是天然的 矿物原料,因风化与开采等原因,批与批之间的原料在化学组成 与矿物组成及工艺性能诸方面不可能做到完全一致,影响生产与 制品的质量,故而必须进行原料标准化工作,即通过一定的加工 保证每批提供的原料在化学组成、矿物组成、工艺性能等方面都 保持相同) ? 二、原料粉碎 ? 积极开发和使用大吨球磨机进行细粉碎,已有15~30吨的, 正在开发35吨的 ? 研制开发连续式球磨机,意大利SCAMI公司已经研制出微机控制 的连续球磨机,筒体直径2.2~3.5M,容积为24~160M3 ? 三、造粒 ? 完善已有的喷雾造粒工艺;提高蒸发能力,意大利西蒂公司已 开 发 出 蒸 发 能 力 达 到 7000kg/h 的 喷 雾干 燥 塔 ; 萨 克 米 公 司 的 ATM100型喷雾干燥塔蒸发能力则高达12000kg/h §0.4.3 成型 ( Forming technology) ? 积极开发大吨位全自动液压砖机不仅压制力大,而且有效工作循 环增加(达15次/min)、节能(利用贮能器)、控制精确,适应性 强,可以多用途使用,目前最大的全自动墙地砖压砖机已达7200 吨(科达)。 ? 为了获得特殊效果,在已有的压机上增加新的功能,比如,超 微粉布料、多层布料、多管布料、程序布料等,还可以发展一部 分挤压成型、辊压成型工艺。 §0.4.4 品种和规格 Type and Specification 规格趋向于大型化,由早期的152×152发展到今日的200×200、 200×250 ( 280 ) 、 300×300 、 400×400 、 500×500 、 600×600 、 600×900 、 1000×1000 、 1000×1200 、 1500×1500、1800×800等规格。 进一步开发新的材质,目前正在开发的有微晶玻璃砖,这属于 第四代建筑陶瓷制品。 目前研制面世的新的建筑陶瓷品种有: ? 1、金属光釉砖: ? 选用优级白色釉面砖为基材,使用热喷涂生产工艺,将 含有铁、钛、钴、铬、镍、钒等着色金属盐类溶液喷涂在釉面砖 表面,从而使釉面砖形成金属光泽的外观 ? 2、仿金瓷砖: ? 以优质墙地砖为基材,利用磁控溅射技术原理及真空镀 膜工艺,在真空条件下使钛离子与氮离发生化学反应,所形成的 氮化膜在电极与负偏压作用下,以极高速率向瓷砖表面溅射,形 成着色牢固的氮化钛仿金膜 ? 3、金属复面瓷砖 ? 将高档瓷质砖嵌在致密结实或轻质高强的基板上,然后 再包裹不锈钢,铜合金等金属板,经高压复合而成 4、双色立体感瓷砖: 该砖的外观,釉层呈凸起或凹下,形如菠萝状,其凸起的 部分为白色釉层,凹下的部分则呈网络状釉面。能够制成双色、三 色以至多色,装饰墙面后的效果呈现较强的立体感与空间感,令人 感觉新颖别致。其工艺技术的关键在于,将色料用丝网套板印在砖 坯上后,再以白色透明釉进行二次施釉覆盖 ? 5、荧光瓷砖: 荧光瓷砖是在瓷砖素坯上喷涂一种特殊的荧光釉料,经高温 烧成后,具有发光的效果。荧光瓷砖经光线照射后,能在黑暗中 保持较长时间表的发光,发光时间可达5小时以上 ? 6、调湿功能砖: ? 原料利用硅藻变质泥岩粉碎后,与粘土、石膏混合成型, 再以800℃的温度低温烧制而成 ? 7、耐酸防滑瓷砖: ? 配料以硅质原料为主,高温烧成后在耐酸性、吸水率、 抗弯强度及耐急冷急热方面,有很高的物理化学性能 §0.4.5 釉料 Glaze ? 进一步开发具有强遮盖能力的新的乳浊釉,研制适应一次烧成的 釉料,完善新开发的水晶釉、堆花釉、渗彩釉、闪光釉、腐蚀釉、 萤光釉、变色釉、金星釉、珠光釉、虹彩釉等釉种。 ? 研制开发新材质的釉种、新装饰效果的釉种。 §0.4.6 施釉及装饰 Glazing and Decoration 1 喷釉(甩釉)和淋釉混合使用,发展多种施釉装饰方法: 2 二次布料施釉(即第一次布坯料,第二次布干釉粉,一次压制成型,既 保证了施釉质量,又保证了坯釉良好的适应性。 ) 3 等离子施釉、激光施釉(将釉料加工成干燥的微粉,利用等离子喷枪或 激光产生局部的高温(3000℃以上的高温)使釉料瞬时熔化,喷涂在 工件表面,形成釉层。) 4 静电施釉(湿法-静电发生器电压,最高10万V,常用6~8万V,静电发 生器电流0.5~0.8mA,釉浆容重1.7~1.8g/cm3;干法-让釉粉带负电、 坯体带正电,在电场中利用静电吸引使釉粉沉积在坯体表面形成釉层, 可以得到厚度均匀平坦光滑的釉面) 5 蚀刻装饰 利用负压及射流技术使刚玉砂以高速冲刷被装饰的砖面,对 砖面进行磨蚀、砖面上贴有预先设计好的耐磨橡胶膜,需刻蚀的 部位不被遮掩,不需蚀刻的部位被橡胶遮掩。 §0.4.7 烧成 Firing ? 发展微机控制的宽截面(3.5m)、长通道(>145m)、 全自动控制的辊道窑(工厂化制造、现场装配)。 ? 开发气垫窑。 §0.4.8 检选 Quality inspection ? 引进行由微机控制的全自动检选包装装置; ? 开发适合国情的自动检选包装装置。 §0.4.9节能降耗 ? 一、使用节能型的新型窑炉,提高窑炉的热利用率, 降低产品的单位燃耗。 ? 二、重新设计配方,在保证坏体内在质量的前提下, 进一步降低制品的烧成温度。 ? 三、改变燃料结构,在燃油成本不断提高的形势下, 改烧煤气,但是要注意脱硫、脱芬、脱萘,保护环境。 §0.4.10质量控制 ? 尽可能实现在线 我国“九五”期间建筑陶瓷的发展方向 ? 国家建材总局提出建筑陶瓷在九五期间的发展方向是: ? 不再追求数量的增加,而重在提高产品的档次,产品向花色品种多样化、规格尺 寸大型化、装饰效果天然化方向发展。 ? 世界上建筑陶瓷的发展方向为:自然化、空间化、艺术化、个性化。 ? 我国建筑材料陶瓷企业分布及产品特点: ? 1、广东:企业经营性质逐步转化为民营,经济性质转化为私有化,企业规模趋 向于大;产品花色品种齐全,质量为国内中上档次。积极发展产品外销。 ? 2、山东:一段时间内仍以集体企业为主,规模较小,产品档次较低,95%产品 为有釉制品。 ? 3、四川:转制速度较快,以私人企业为主,起步晚,规模小,档次低, 95%为 红坯有釉坯砖。 ? 4、福建:私人企业为主,规模大小不均,总体偏小,产品档次较低,以外墙砖、 内墙砖为主。 ? 5、长江三角洲:台资企业较活跃,企业规模较大,档次高,以内墙砖及地砖为 主。 §0.6 墙地砖的分类 ? 一、地砖(Floor tile)——用于地面装饰的板状陶瓷建筑材料。 ? l 制品的形状通常有方形、长方形、八边形、梯形、异型等多种多样; ? l 制品的材质通常是充分烧结的; ? l 制品表面通常不要求平滑,要有一定的凹凸感; ? l 表面一般不施釉,装饰可以是单色或饰以花纹图案; ? 技术要求: ? a、致密、气孔尽可能少,吸水率<4%(玻化砖<1%); ? b、耐压、耐磨蚀、抗冲击、耐磨性为1.0~2.2g/cm2; ? c、耐化学腐蚀、耐酸度>98%、耐碱度>85%; ? d、抗霜冻、风化; ? e、尺寸准确。 二、锦砖(Mosaic tile)——用于建筑上组成各种装饰图案的片状 小瓷砖。 Mosaic原意是指用鹅卵石、碎玻璃、碎瓷片,按照一定的方法在墙面或地面上镶成图案,达到 装饰的目的。后来发展为用专门设计的各种形状、颜色的装饰小规格片状瓷砖来实现。 l 制品完全烧结,几乎不吸水; l 制品有色或无色(其色是通过添加各种色剂或原料本身所含着色氧化物形成); l 制品表面无釉的较多,少部分有釉(指较大的制品)或自出釉(小规格的制品); 技术要求: a、致密不吸水,吸水率<0.2%; b、耐化学腐蚀、抗风化、耐霜冻; c、耐磨蚀(耐磨性≤0.1g/cm2) d、粘贴方便、颜色鲜艳; e、尺寸准确、误差小。 (最大规格≤50cm2) 三、外墙砖(Exterior tile)——用于外墙装饰的板状炻瓷建筑材料。 ? l 制品多为炻质,烧结程度较高; ? l 制品表面既可以施釉装饰,也可以无釉装饰; ? l 表面既可以是平面,也可以是曲面; 技术要求:GB11947 a、强度高,抗折强度≥250kg/cm2(即≥24.5MPa); b、烧结程度较高,吸水率<8%(有些制品<2%); c、耐急冷急热性高(150℃~20℃水三次不裂); d、抗冻性要好(-15℃~10℃以上循环20次不裂); e、易于洗涤,色调一致; f、不易剥落。 四、内墙砖(Interior tile)——用于内墙装饰的薄片精陶质建筑 材料。 l 制品形状通常为正方形、矩形及少量的异形配件等; l 制品为多孔质,烧结程度差,吸水率较高; l 表面通常施光泽乳浊釉或其他釉种,装饰以图案为主; l 适用于建筑物内部墙壁; 技术要求:GB4100 a、多孔,吸水率高≤22%; b、强度较低,抗折强度≥16.67MPa(即≥170kgf/cm2); c、平整,不凸不凹; d、抗潮、抗化学腐蚀; e、易于清洗,易于粘贴。 综上所述,这些制品我们虽通称为墙地砖,但因各自的用途不同,瓷质不同,性能 指标不同,进而导致生产上的不同。 ? 建筑陶瓷生产与日用陶瓷生产的区别和相同点 ? 相同点: ? l 都采用硅酸盐矿物、岩石、粘土为原料; ? l 都在有原料加工及坯料制备工序; ? l 都必须采用一定的方法成型; ? l 都须经烧成赋予它们的使用性能。 ? l 一般都采用施釉的方法进行表面装饰。 ? 二、不同点(原料广泛、瓷质、加工方法、成型、釉料、装饰、器型、使用环 境、烧成等) 第一章原料(Raw Materials) 一、本章的学习目的和要求: 通过本章的学习,认识各类陶瓷原料在建筑陶瓷生产中起到的作 用,理解为什么建筑陶瓷生产所用的原料具有广泛性。学完本章 要求学生掌握建筑陶瓷生产对原料的要求以及怎样评估原料的质 量。 二、本章的重点与难点 为什么建筑陶瓷生产所用的原料具有广泛性,如何评价陶瓷原料 的质量。 三、本章的教学方法 以课堂讲授为主 四、作业:为什么建陶生产用原料具有广泛性? §1.1 原料的分类(及作用) ? 与日用瓷相近,根据原料的作用分类如下: ? §1.1.1 可塑料:( Plastic materials) ? 包括软质粘土(木节土、章州土、苏州土、界牌土等) ? 硬质粘土(如叶蜡石、紫砂土、红页岩等) ? §1.1.2 瘠性料:(Non- plastic materials) ? 包括长石、熟料、废砖粉、长石、硅灰石、透辉石等 ? §1.1.3 熔剂料:(Flux agents) ? 包括长石、硅灰石英、透辉石、石灰石、滑石、霞石、 珍珠岩、 ? 伟晶霞长岩等。 ? 包括两类 1熔剂:能在较低温度下自身转变成液相,去溶 ? 解其他物质的原料; ? 2 助熔剂:能在较低温度下与其他物料形成低共熔 ? 物,使坯料出现液相的温度降低。 ? §1.1.4 辅助料:(Auxiliary materials) ? 包括电解质、乳浊剂、色料及水等。 §1.2 建筑陶瓷生产用原料的广泛性 1、建筑陶瓷制品有相当多的制品为陶质,少数为炻质或瓷质,对 瓷坯没有 透明的要求。 2、建筑陶瓷的制品多数为扁平状、片状器型,采用半干压法成型,成型的 动力来自于压力,因而对可塑性要求不高。 3、建筑陶瓷制品的厚度较日用瓷大,单件制品消耗的原料多。同时由于量 大,使用的原料就要多,为了节约成本必须要考虑廉价原料。 4、建筑陶瓷注重外观质量和内在性能,对是否有悦耳动听的声音,是否有 一定的透明度(微晶陶瓷砖除外),坯体是否很白等无严格要求。 5、建筑陶瓷的表面通常以具有强烈遮盖能力的乳浊釉进行装饰。 综上所述, 可知建筑陶瓷可以使用日用陶瓷不用的陶瓷原料,因而具有广泛的原料 使用性。 §1.3 建筑陶瓷生产对原料的一些特殊要求: 1、要有尽可能小的干燥收缩和烧成收缩,以便保证产品尺寸准确 平整不变 形。 2、加热过程中热变化要小,即差热曲线、烧成前和烧成后的热膨胀系数要小,最好与温度变化的关系是直线关系, 以利于快速升温和冷却。 4、烧失量尽可能地小。 5、导热性要好,烧成时物理化学反应应能迅速进行。 6、烧成后获得的液相要尽可能是吸湿膨胀小的玻璃相。 7、只要不影响其他功能,原料中的钛、铁含量可高于日用瓷。 8、可以利用结晶程度差及风化不完全的原料。以便降低烧成温度。 §1.4 原料质量的评估 ? 在工厂里、在生产过程中,经常会碰到下列问题: 生产正常进行、工艺路线、工艺参数未进行变动,突然产品质量 下降; 长期使用的某种原料因某些原因,而不得不停止使用或改用。 原料购进厂内,如何判断它的质量是否合格。 ? 针对上述问题,我们应做下列工作: 检查所用原料是否发生了质量变化; 将待用或替代的原料进行必要的理化及工艺性能的测试; 作常规的理化及工艺性能的测试与分析。 ? 由此可见,有必要制定出一个完整的工艺性能、理化性能测试方 案。 §1.4.1 原料质量的评估项目: l 外观质量检测 l 化学组成检测 l 矿物组成检测 l 有机物检测 l 可溶性阳离子检测 l 煅烧后颜色、硬度等检测 l 热性能、烧结性能 l 可塑性、结合性 l 粒度分析 §1.4.2 各项检测的具体实施 一、外观质量检测 1、检测手段 通常是由人工完成,现在也有用仪器完成的,比如硬 度仪、色度仪、光泽度仪、水分测定仪等。 2、检测的内容 一般包括产状、硬度、脆性、颜色、光泽、杂质及干 燥程度等。 3、检测的意义 二、化学组成检测 1、检测手段 常规的化学方法测定(滴定法、EDTA络合法、比色法、重量法等)。 X-ray射线荧光分析。 原子吸收分光光度计测定。 俄歇电子能谱仪测定 2、检测内容 通常测定SiO2、Al2O3、Fe2O3、TiO2、CaO、MgO、K2O、Na2O及IL。 必要时需测定ZrO2、B2O3、PbO、ZnO、BaO、P2O5、SO3、F、Li2O 等。 3、检测的意义 三、矿物组成鉴定 ? 1、检测手段 ? X-ray衍射分析测定; ? 电子显微镜测定; ? 红外吸收光谱测定; ? 偏光显微镜分析; ? 差热分析、热重分析等。 ? 2、检测内容 ? 原料的矿物组成,晶体的发育状况、完整程度等。 ? 3、检测意义: ? 根据矿物组成判断原料的纯度,并据此查清杂质矿物的种类及数量,由此推断出泥料的加工 工艺。 ? 例:若是原料中有较多的云母,则因为云母很难被细粉碎,故而在加工工艺中,采用过细筛 的方法除去云母。 ? 例:若是原料中有易于磁化的含铁矿物(如磁铁矿、赤铁矿等),则可在加工工艺中彩除铁 工艺,除去铁质。 ? 根据矿物组成,可以判断原料的工艺性能,通常粘土矿物有着类似的化学组成: ? xAL2O3·ySiO2·nH2O ? 但是它们的工艺性能并不相同。 ? 例:高岭石耐火度高,烧结范围宽; ? 蒙脱石可塑性好,干燥,烧成收缩大; ? 叶蜡石塑性弱,但干燥与烧成收缩小; ? 绢云母可塑性中等,但易于烧结。 四、有机物测定(主要用于粘土矿物的质量评估) 1、测定手段 产状比较,颜色比较,IL(Ignition loss)比较, TG(Thermogravimetry曲线、测试内容 定性测定有机物有含量。 3、含量多的粘土可塑性好,结合力强,但不适宜于快速烧成。 — 根据产状判断,含砂少的粘土原料有机物含量少,原生粘土比 次生粘土的有机物含量少。 — 原料煅烧前的颜色深,煅烧后的颜色浅,这表明有机物含量多。 — 将粘土细分散于水中,充分搅拌后,静置24小时,然后检查水 面,若有油状飘浮物,就表明有机物存在。 — IL大或TG曲线下降得多,亦表明有一定数量的有机物存在于原 料中。 五、可溶性阳离子测定(只适用于评估粘土) 1、检测手段 经验法、重量法、阳离子交换树脂吸附法、PH值测定 法 2、检测内容 定性测定可溶性阳离子的含量。 六、煅烧后颜色、硬度测定 ? 1、检测手段 ? 肉眼、色度仪、硬度仪、比较法等 ? 2、检测内容 ? 烧后颜色、硬度等。 ? 3、 检测意义: ? l 根据煅烧后的颜色,可以判断原料的利用价值,或适用范围。 ? ——烧后颜色为白色,无斑点,则该原料可用于生产玻化砖、 ? 锦砖等; ? ——烧后颜色若不是白色为有色,但色调明快,视觉效果好, ? 则该原料可考虑用作无釉的单色地砖或外墙砖。 ? ——烧后颜色深且色调暗淡,则该原料只能用作炻质或陶质制 ? 品。 ? l 根据煅烧后的硬度,可检查瘠性物料石英的破碎性能以及 ? 滑石等原料的粉碎性能。煅烧得好的物料可采用急冷的方式让 ? 原料内部产生巨大的内应力,硬度下降,以便于粉碎。 七、热性能、烧结性能等 1、 检测手段 高温显微镜、差热分析仪、热重分析仪、热膨胀仪等。 2、 检测内容 加热过程中的热量变化、重量变化、烧结性能、熔融性能、热 膨胀系数的变化、气孔率变化以及相变等。 3、检测意义 判断矿物类型等。 八、可塑性、结合性、干燥性能等(专用于粘土测定) 1、检测手段 可塑仪、粘度计等。 2、检测内容 可塑性、结合性、干燥性能等。 3、检测意义 八、颗粒组成 1、 检测手段 筛分法、直接测量法(光学显微镜、电子显微镜)、沉降法、 光电法、X-ray射线、测定内容 粒度大小、形状及粒度分布。 3、测定表示法 1) 筛余量 2) 筛目 3) 累积百分曲线、检测意义 总结: l 在实际生产过程中,是否每种原料都需要进行 上述各项的检测,视具体情况而定。 l 对于瘠性物料通常只要检测外观、烧结性能、 矿物组成、烧后颜色等; l 对于常用的粘土原料则主要检测化学组成、矿 物组成、颗粒组成、烧结性能、可塑性等; l 对于新开发的原料或正常使用的原料需要进行 取代时需将上述各项检测项目全部进行。 第二章 坯体的组成和配方 (Compositions and Prescriptions) 一、本章的学习目的和要求 通过本章学习了解不同瓷质的建陶制品的组成特点,以及配方 特点,了解不同瓷质制品的常用原料种类。要求掌握为什么瓷质 和精陶质坯体配方的原料种类较多,而炻质坯体使用的原料种类 较少。 二、本章的重点和难点 不同瓷质的组成特点;精陶质坯体原料的多样性,硅灰石 英、透辉石质坯体的特点。 三、本章的教学方法 课堂讲授。 §2.1 瓷质坯体的组成和配方 一、 瓷质坯体的特点 1、 瓷质坯体的制品通常是玻化砖、锦砖和部分 地砖,吸水率一般小于1%。 2、 瓷质坯体的烧成收缩较大,烧成过程控制要 求高,难度大。 3、瓷质坯体的表面可以施釉装饰,亦可以无釉 装饰或自出釉装饰。同时也可以进行印花装饰。 4、 瓷质制品强度高,耐磨蚀能力强,抗冻性好 瓷质制品因吸水率低,铺贴困难。 二、 瓷质坯体的组成 一般地讲,建筑陶瓷中的瓷质坯料与日用瓷中的软质瓷相 类似,即 在坯体组成中熔剂的成份较高。 其示性坯式为: 0. 4~0.5R2O(RO) ·Al2O35.5~8.3 SiO2 这样选择是基于下列几点考虑: 1、降低制品的烧成温度,从而降低制品的生产成本。 2、为了使不施釉制品表面具有玻璃光泽。 3、制品厚度一般较大,若是采用硬质瓷配方,则不易烧结。 墙地砖制品的强度既可以由瓷质来保证,又可以通过制品的适 当 厚度来保证。 三、瓷质坯体的原料组成 一般情况下,瓷质坯体的原料组成为: 可塑性粘土 10~30% 硬质粘土 10~40% 瘠性原料 0~30% 矿化剂 0~30% 熔剂 15~50% 四、瓷质坯体的典型配方: ?1 ? 石英25 ? 长石35 ? 紫木节10 ? 大同砂石10 ? 章村土10 ? 白色、传统型 ?2 ? 石英35 ? 长石24 ? 叶蜡石18 ? 桃红土2 ? 混合粘土21 ? 白色、叶蜡石改良型 §2.2 炻质坯体的组成和配方 一、炻质坯体的特点 1、炻质坯体的制品通常是彩釉砖、外墙砖和部分地砖。 2、烧成收缩不大,尺寸公差易于保证,吸水率3~8% (GB规定<10%)。 3、烧成后的制品具有较高的机械强度(GB规定 ≥24.5MPa),较好的热稳定性。 4、成型既可以是半干压成型,也可以是挤压成型。 5、制品规格多。 6、大部分制品采用施釉装饰和图案装饰。 7、铺贴性能优于瓷质坯体。 二、炻质坯体的组成 炻质坯体的组成,一般具有较低的硅含量,熔剂成份也较瓷质 坯体的为少。 0.25~0.5R2O(RO).Al2O3.1.8~4.5SiO2 三、炻质坯体的原料 通常炻质坯体使用的原料组成为: 可塑性粘土50~65%; 熔剂原料10~15%; 瘠性原料15~20%; 着色剂等3~8%。 主要使用当地的低质原料。比如红粘土、红页岩、 紫页岩、 煤矸石、粉煤灰等。 四、炻质坯体的典型配方 1、红页岩50、紫砂土40、磷矿渣10 —浙江 2、白花土55、宫湖土25、黄土20 —广东 3、页岩30、紫砂土50、地砖废料20 —湖北 4、红泥60、黑泥5、页岩18、黄砂17 —山东 5、页岩50、熟料30、粉煤灰20 —安徽 6、紫砂55、熟料35、硫酸渣10 —山西 §2.3 陶质坯体的组成和配方 一、陶质坯体的特点 1、主要制品是釉面砖(内墙砖)。 2、烧结程度差,是多孔质坯体,有较高的吸水率,GB规 定为≤22%。 3、烧成收缩小,不易变形,尺寸公差小。 4、制品厚度小,多为二次烧成 (目前正要发展一烧成)。 5、表面施低温釉,常用图案进行装饰。 6、铺贴方便,使用一般的水泥砂浆即可贴切牢。 二、陶质坯体主要种类的组成和配方 ? 陶质坯体的组成比瓷质、炻质坯体的组成要复 杂得多。陶质坯体是多孔质,不要求充分烧结, 坯体中液相量少, 不容易变形,因而可以使 用多种类的原料,从而形成多种系列 的陶质 坯体。 (一)、粘土型精陶坯体 1、分类 这类坯体一般包括: 纯粘土型——精典配方 粘土+长石——改良配方 粘土+石灰石——改良配方 粘土+混合熔剂——优化配方 2、不同类型坯体的特点: ? 1)纯粘土型 ? 配方简单,属于精典配方,但是由于是全粘土,因而收缩 ? 大,易于变形,开裂,已趋于淘汰。 ? ? 2)粘土+长石型坯体 ? 该配方在纯粘土的基础上配长石,使烧成温度下降,同 ? 时使烧成范围变宽,但是由于长石产生的玻璃相,具有较强的 ? 吸湿膨胀性,因而易导致后期龟裂,目前,此种类型的坯体也 ? 很少使用。 ? 3)粘土+石灰型坯体 ? 该配方采用的熔剂不是长石,而是石灰石。 ? 该配方的助熔作用不同于长石,在烧成过程中,这种坯体 ? 发生下列的化学反应: ? CaCO3---CaO+CO2 ……(1) ? CaO+SiO2---CaSiO2 ……(2) ? CaO+Al2O3·2SiO 2 --CaO·Al2O3·2SiO 2 ……(3) ? 反应(2)和(3)都是在较低的温度下进行的,可以促进 ? 烧结。 ? 在形成钙长石时会由于晶型转变产生体积膨胀,部分抵消 ? 粘土在烧成过程中的收缩。 ? 分解出的CaO 起着矿化剂的作用,促进石英转化成方石英, ? 提高精陶坯体的热膨胀,改良坯釉结合。 (二) 叶蜡石型精陶坯体 ? 叶蜡石型精陶坯体是粘土型精陶坯体的改良型,在粘土型 坯体 基础上,将一部分粘土用叶蜡石取代,其最主要的作用是减少粘 土型坯体的干燥与烧成收缩,这是由于叶蜡石的工艺特性 所决 定。 其一是:叶蜡石只含一个结构水,因此脱水收缩小。 其二是:叶蜡石在1050~1150℃范围内因原有结构解体而膨 胀,抵消了粘土烧成的收缩 叶蜡石型的精陶坯体中的熔剂与粘土型相似,因此也是以 采用混合型熔剂配方为好。 (三)硅灰石、透辉石型精陶坯体 ? 这两种类型的坯体具有相似的特性。 ? 这两种坯体使用的熔剂都有不属于传统原料,而是新开发的,它们具有许多优 良的特性,为生产高品质的釉面砖提供了保证。 ? 硅灰石、透辉石在釉面砖坯体中的作用: ? 1) 降低烧成温度 ? 原因: ? 通常粘土质、叶蜡石质坯体素烧温度高于1100℃,生成莫来石的反应温度高于 1000℃; ? 硅灰石质坯体生成钙长石、石英反应温度低于1000℃; ? 透辉石质坯体生成钙长石、堇青石、石英的反应温度也低于1000℃; ? 2) 可以缩短烧成周期 ? 所谓的缩短烧成周期,实际上就是说烧成过程中的 ? 三个阶段,预热、烧成和冷却都能快速进行。 ? 3) 减少烧成收缩 ? A、两者都不含结构水和有机物,在烧成过程中,不发生由于脱水或氧化造成 的收缩。B、两者均是瘠性料,在小于1200℃的温度下烧成不会产生分解或 相 变,自身不会产生收缩。 ? 4) 可以提高坯体的机械强度 ? 5)降低吸湿膨胀 (四)以工业付产品、工业废料为主要原料的精陶坯体 ? 1、磷矿渣的利用 磷矿渣是制磷的副产品,其主要成分类似于硅灰石。 2Ca3(PO4)2+6SiO2+10C = 6CaSiO3+10CO+4P 一般情况下,产生一吨黄磷,可附生产出7.5吨磷矿渣,化学组成 为SiO241~44%,CaO43~47%,可以用作生产釉面砖,当熔剂使用, 山东、辽宁、浙江等地已使用。 注意点: 为了使上述反应能充分进行,一般情况下,添加的C会超过 10mol,因此,磷矿渣中常含有未参与反应的C,会影响制品的质量, (这是由于C的氧化,会产生气体)。 2、高炉矿渣的利用 ? 高炉矿渣是由炼铁时产生的废弃物,经水淬形成的废渣主要 组成为:以玻璃相为主,并含部分钙铝黄长石,硅灰石和钙长石 等矿物 ? 主要化学组成为: ? SiO2 Al2O3 CaO MgO Fe2O3 R2O ? 34.5~39 13~14.5 39~41 0.5~8 <0.5 0.5~0.75 ? 这类似于硅灰石的化学组成,我国的鞍山等地亦利用高炉矿 ? 渣生产出优质的面砖。 3.煤矸石 ? 煤矸石是采煤后的尾矿,化学组成与矿物组成 由于煤矿的成 因和地质条件的不同而有很大 差异,一般以高岭石、伊利石和石 英为主要 矿物,细粉碎后有一定的可塑性。 4、粉煤灰 ? 这是热电厂的排放物,一般燃1T煤,可产250~300kg 粉煤灰,预计到21世纪初,排放量全国达1.9亿T。 ? 武汉青山热电厂的粉煤灰容重为639kg/m3,矿物组成 为玻璃相70~80%,石英少量,莫来石少量。 ? 化学组成为: ? SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO TiO2 K2O Na2O IL ? 53.9 25.42 4.5 3.0 1.16 0.96 0.91 0.31 7.19 5、磷尾矿 ? 是开采磷矿的付产物,其主要构成矿物为白云 石、坯体中加 入磷尾矿后,在烧成温度> 900℃时,白云石的分解物CaO、MgO与坯体 中的SiO2反应生成透辉石,显著降低吸湿膨胀。 6、硼泥 ? 生产硼砂排出的废渣,主含MgO、SiO2、IL大,主要 矿物为蛇纹石、菱镁矿、硼镁铁矿、石英等,具有中 等可塑性。某厂的 硼泥化学组成为: ? SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O+Na2O IL ? 23.43 1.77 9.92 1.48 43 2.50 17.92 7、废匣钵的利用 ? 废匣钵也可以用作釉面砖的原料,由于传统使用的匣 钵,其化学组成类似于陶瓷的组成,此外,由于它经 过锻烧,几乎没有烧失量和收缩,可以保证制品的尺 寸精度,辽宁沈阳陶瓷厂和海城陶瓷三厂都曾利用匣 钵作为匣钵作为原料生产出合格的釉面砖。 8、铜矿尾砂 ? 这是浮选铜精矿所废弃的一次尾砂,无可塑性,无收 缩、 ? 主要化学组成为: ? SiO2 Al2O3 Fe2O3 (Ca、Mg)O K2O+Na2O IL ? 72~74 11~14 2.5~3.5 3~4.5 4~5 3~5 ? 可部分取代石英和熔剂。 9、荧石矿渣 ? 荧石的主要化学组成是CaF。为白色、红、蓝、绿、紫等各种色 调的透明岩石。自然界中存在的荧石多数夹杂有氧化物、碳酸钙、 氧化铁和氧化铝。其熔点为1230,具有较强的助熔作用,是釉料 中助熔剂作用,是釉料中助熔剂原料。由荧石矿渣开采加工后形 成的荧石矿渣,其化学成分为: SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O+Na2O…P2O5.. IL 42.76 0.12 7.58 1.02 38.97 2.82 1.54 51.69 1.36 ? 从化学组成来年看,荧石的主要组成是硅酸钙,所以可以替代硅 灰石,用于配制瓷砖的坯料,也可以用作瓷砖釉料的助熔剂材料。 10、其他 练钒的废渣、炼锑的炉渣、练硫酸的废 渣等均可用作生产釉面砖的原料。 第三章 坯料制备 一、本章的学习目的和要求 通过本章的学习了解不同坯料的制备流程,了 解对坯料性能的要求。 要求掌握常用的坯料制备方法,并掌握从何处着手去改善坯料的性能。 二、本章的重点和难点 粉料制备质量对墙地砖产品质量的影响,如何提高喷雾造粒的生产效 率。 三、本章的教学方法 课堂讲授 四、作业 为什么建筑陶瓷生产中可以使用钠长石作熔剂,而日用瓷生产中不使 用? 3.1坯料的定义及坯料的性能与影响因素 §3.1.1 坯料定义: ——指按一定的工艺手段、方法加工、满足一定的工艺参数(如 含水量、粒度、可塑性、流动性等),具有成型性能的多种原料 的混合物。 §3.1.2 坯料的性能及其影响因素: ? 一、 坯料质量要求: ? 1、 配方准确(对含水的原料要进行折算,将干基换算为湿基); ? 2、 各组分要混合均匀(不仅宏观上均匀,要争取做到微观上均匀); ? 3、 坯料的粒度要符合要求; ? 4、 所含的空气量要尽可能地少; ? 5、 坯料的稳定性要好;坯料的各项工艺参数尽可能与预定目标相同。 二、可塑坯料(指用于挤压成型的坯料) ? 一) 质量要求: ? 1、保证有足够的可塑性,通常南方地区可塑指标>3,北方地区可塑指标>5; ? 2、 要有良好的成型稳定性,既不粘模,也不开裂; ? 3、 干燥后的坯体要能具有足够的强度,以保证后道工序进行; ? 4、 坯料要具有高的屈服强度。 ? 二) 影响坯料可塑性的因素: ? 1、 粘土原料用量 ? 2、粘土原料的种类 ? 3、粘土吸附的阳离子种类 ? 4、粘土颗粒的大小和形状 ? 5、含水量的影响 ? 6、陈腐与练泥 ? 7、增塑剂(塑化剂) 三、半干压用粉料 一) 质量要求: ? 1、 含水量适中,水分分布均匀; ? 2、 要有较大的堆积密度; ? 3、 团聚颗粒成球形,表面光滑,流动性能好。 ? 二) 影响半干压粉料质量的因素: ? 1、含水量 ? 2、水分均匀分布程度 ? 3、真颗粒(一次颗粒)粒度 ? 4、假颗粒(二次颗粒、粉料)粒度 ? 5、粉料的堆积性质 ? 6、粉料的形状 ? 7、容重——单位体积的粉料重 ? 8、粉料的流动性 3.2 坯料(粉料)制备工艺流程 ? 3.2.1确定制备工艺流程的原则 ? 1 、必须保证制备好的粉料满足成型的要求; ? 2、 根据所用的原料性质来制定工艺流程; ? 3、 根据产品质量的要求来选择工艺流程; ? 4、 根据本厂的条件来选择工艺流程; ? 5、 在保证质量前提下,尽可能地使用工序短、经济 的流程; ? 6、要选择保护工人合法权益的流程。 3.2.2 半干压粉料的制备工艺流程 根据工艺条件的不同,可以分为干法制备和湿法制备。 一、流程(干) 1、配料→粗碎→细碎→ 加水搅拌→闷料→造粒→过筛→闷料 (颚破)(轮碾) 2、配料→粗碎→细碎 → 造粒 → 筛分 → 闷料 (颚破)(轮碾)(造粒机) 轮碾造粒在我国许多中小型工厂普遍使用,但粉料质量不 太好。 二、湿法制备的流程 ? 一、 湿法制备的流程 ? 1、流程:配料→球磨→过筛、除铁→喷雾干燥→闷料 ? 2、全湿法流程的特点: ? 1) 全湿法加工,没有粉尘污染,工作环境较好; ? 2) 变粉体输送为液体输送,降低了劳动强度; ? 3) 喷雾干燥制得的粉料流动性好,有利于压制成型; ? 4) 粉料水分均匀,稳定; ? 5) 能耗大,是干法的3倍以上; ? 6)一次性投资大,维修费用高; 3.3 造粒 造粒是指将真颗粒通过一定的手段、方 法制备成具有一定 粒度和流动性的团聚 颗粒(假颗粒),造粒的好坏在直接影 响到 成型质量。 3.3.1 传统造粒方法 所谓的传统造粒方法是先将泥料加工成泥浆,通过压滤后得到含水 22~24%的泥饼,然后将泥饼进行干燥,干燥至一定含水率后,进行破 碎,以达到一定的粒度,用筛分的方法进行控制。 一、干燥 干燥的目的是使含水22~24%的泥饼排出16~19个百分点的水,成为含 水为5~8%的干燥泥饼,供后道破碎工序使用。 二、造粒(打粉) 将干燥好的泥饼和泥段通过一定的方法粉碎到成型时所需的颗粒料 (即由众多的真颗粒组成的聚合体)。 其方法 1、 轮碾造粒 干燥后的泥料——轮碾机碾压——刮板——过筛——送陈 腐。 特点: 1) 由于轮碾机工作时存在着剪切力、挤压力,因而轮碾制得的粉 料为实心颗粒,容重较大。 2) 颗粒形状为异形颗粒,容易产生拱桥效应。 3) 生产速度快,效率高,投资不大,易为中小型工厂所采用。 2、 锤击式打粉 干燥后的泥料——锤击粉碎机破碎——过筛——送陈腐。 特点: 1) 简单、快速、产量大; 2) 颗粒存在应力,全部为异形颗粒,细粉多,易于出现开裂现象; 3) 粉尘大,劳动条件差。 3.3.2 喷雾干燥造粒 指将加工好的泥浆,在通入热空气 的干燥塔内雾化成细滴,使雾滴与热空 气进行换热传质,瞬时完成干燥而成颗 粒状粉料的技术。 一、喷雾干燥设备系统 通常由下面几个部分构成: 1、泥浆输送、供给、雾化系统——有筛网、柱塞泵、管道、喷咀等。 2、热风发生、输送系统——热风炉、配风机、管道、分风器等。 3、干燥系统——干燥塔。 4、粉料收集系统——干粉收集装置、筛分装置、提升装置等。 5、 尾气净化系统——旋风除尘器,袋式除尘器等。 二、喷雾造粒工艺流程 贮浆池 → 泥浆泵 → 塔 内 → 喷 咀 热风炉 → 热 风 → 热风管 → 干燥塔 雾化→换热传质 → 干燥 → 沉降 → 筛分 → 入料 仓 → 陈腐。 废气 → 尾气管 → 旋风除尘器 → 湿式除尘器 → 排风 机 → 排空。 三、喷雾干燥过程中的几个关键工序的选择 (一)雾化方式的选择 按照喷雾干燥的现有的雾化方式来选择,目前有三 种: 1、 离心式雾化——利用高速旋转的离心盘的离心力作 用把泥浆撕裂成雾滴。 2、 气流式雾化——利用高速气流使泥浆吹散成雾滴。 3、 压力式雾化——利用压力使泥浆从喷咀中旋转喷出 成雾滴。 三中雾化方式的特点: 1、离心式雾化: l 适应性强,对泥浆的粘度没有很严格的要求; l 处理量允许无级变化; l 制作离心机的要求高,造价高,易损坏(高速旋转可达 4000~20000rpm); l 离心雾化造得的粉料粒度分布很狭窄、细小,流动性差。 2、气流式雾化: l 易于雾化,不需高压(2~7个大气压即可); l 动力消耗大; l 颗粒细小; l 干燥过程中需消耗额外的热能去加热吹进塔内的冷空气。 3、压力式雾化: l 对泥浆机械加压,易于获得高压(大于20kgf/cm2); l 雾滴的大小可以通过调整压力、喷孔大小等加以控制; l 粉料的流动性好;动力消耗小。 比较后可以发现,三种雾化方式以压力式雾化为最好。 (二)热流与物流的运动方式 一般有三种运动方式,即: 1、顺流式——热流与物流的方向一致,均是 由上向下; 2、逆流式——热流与物流的方向相反,为一 上一下; 3、混流式——热流与物流既有逆流也有顺流, 一般是先逆后顺。 三种运动方式的特点 顺流式运动: l 物流一进入干燥塔就处于最高温度区内,物料瞬时 进行干燥,如果颗粒较大,则会出现外面成硬壳,里 面是软泥的情况,只适宜于干燥雾化颗粒极小的物料。 逆流式运动: l 干燥物料的收集在塔顶,热风的送进也在塔顶,导 致结构复杂,同时若是物料的动能不足,则物料不可 能被分离出塔。 混流式运动: l 将上述两种运动进行综合,即先逆流后顺流,既避 免了物料表面结硬壳,又降低了塔身高度,充分利用 塔高,使物料成功地进行了二次干燥。 比较后可以清楚地看到,运动方式以混流式为最好。 (三)热风的分配 热风的分配是否合适,直接影响到粉料的质量和产量。 为了使热风在塔的横截面上均衡分布,并且与泥浆的雾化 方式配合得当,以保证雾滴在飞扬到塔壁之前已经干燥好,不 形成粘上塔的内壁的缺陷,因此,在塔顶的进风囗处设有分风 器。 分风器的作用是: ——使进入塔内的热风从塔中轴线沿径向逐渐减小。 具体措施是: ——将风分成几股旋转进入塔内; ——将风分成若干小股平行向下运动。 (四)换热传质 换热——热风携带进的热能以对流传热方式加热雾滴,热风降 温,比重增大,向下沉。 传质——雾滴被加热后,内部的水分汽化,当雾滴表面的水蒸 汽分压大于周围介质中的水蒸汽分压时,在分压差的 推动下,水分不断地由表面蒸发进入介质中去。 为了使这个过程能充分进行,就要求塔内的热空气分布状 态与雾滴的分布状态一致。即越是靠近塔中心,热流愈强,雾 滴愈多。 四、提高喷雾干燥造粒效率的途径 喷雾干燥是陶瓷工厂能耗大忘掉户之一,其燃料消耗约占 陶瓷产品燃料消耗的20%,占粉料制成本的30%左右。因而,提高效率,节 约能耗显得很重要。 1、 提高泥浆浓度 对于一定大小的干燥塔,在一定的干燥条件下操作,基蒸 发水分的能力也就基本不变。因此,要提高造粒的生产效率, 就必须从提高泥浆的浓度着手。很显然,泥浆浓度越高,在同 样蒸发水量能力下,得到的干燥粉料就越多,同时能耗就会下 降。 然而陶瓷生产上,泥浆浓度的提高意味着粘度增加,流动 性降低,雾化效果变差。为此需选择合适的减水剂,保证既可 提高泥浆浓度,又具有良好的流动性能。 1)目前常用的陶瓷减水剂 (。。。。) l 浓度提高10个百分点,产量增加60~80%;或者,浓度提高 10个百分点,蒸发水量下降50~60%; l 浓度提高10个百分点,能耗下降30~40%; 浓度提高后: 干粉容重提高,压缩比下降(因为空心粉料减少); 粉料大颗粒百分量增加,排气性能提高(因为雾滴收缩小); 流动性得到改善,休止角可以小于16度(因为球形程度高) 2、提高泥浆温度 利用喷雾塔排出的尾气或窑炉的余热与泥浆进行换热,使 泥浆温度升高。 注意点: 换热的热空气排气温度不能低于露点,否则冷凝水回到泥 浆中,降低了泥浆浓度。 作用: 降低泥浆中气体的含量 。 降低泥浆的粘度,提高泥浆的流动性。 3、增加塔顶辅助喷咀 由于压力式喷雾干燥塔是热风从上进入塔内,物料从下面 往上喷,导致塔顶上部有1.5~2m高的热空间没有雾滴进入,因此, 可在塔顶上部增设辅助喷咀。 4、改进塔的分风机构,提高塔的蒸发强度 蒸发强度是指塔的单位容积内每小时蒸发水分的能力, 在热风温度、流量、泥浆浓度、供浆压力不变的条件 下,蒸发强 度越大,就意味着塔的产量越大。 5、控制进风温度与排风温度 1)进风温度 在其他工艺条件不变的情况下(如浓度、流量、压力等): 提高进风温度,则粉料含水率下降,也即增大进料量可以保证粉 料含水率恒定。提高进囗温度对流动性无明显影响,但容重稍有 下降。(一般450~500 ℃ ) 2)排风温度 当压力不变,喷咀组合量不变,泥浆比重不变的情况下, 排风温度愈高干粉含水率就愈小。 只需控制排风温度,就可以控制含水率。 6、喷雾压力及喷咀孔径 喷雾压力加大,喷雾高度增加,雾滴变小; 喷雾压力下降,喷雾高度下降,雾滴变大; 喷咀孔径缩小,颗粒变小; 喷咀孔径增大,颗粒变大。 3.3.3 大颗粒造粒 目前建筑陶瓷生产日新月异,新的方法层 出不穷,为了使建筑陶瓷制品更接近天然石材, 大颗粒仿花岩砖应运而生,为此,首先必须制 备出大颗粒料。 一、干法制备 1、 分步造粒法 即首先利用压机(可以是液压压砖机,也可以是老式的磨 擦压砖机)将需要加工的粉料压制成块,然后利用旋转式粉碎 机(或辊式粉碎机)将料块破碎成大颗粒,过筛,粗颗粒返回 重新破碎,过细的颗粒则返回重新压块。 2、 连续造粒法 即将压块与造粒连为一起,由输送装置将粉料输送到设在 料仓顶部的压块机(液压或等静压),压块后立即进入粉碎机, 造粒后,落入料仓。 3、 多色颗粒造粒法 即先用前面的方法造粒,然后在颗粒表面喷上少许水分, 使其产生粘性,将另一种细粉料喷入,使其吸附在颗粒表面, 从而形成多色的颗粒。 二、湿法制备 即将泥浆用榨泥机压滤成泥饼, 然后通过筛网里 挤出大颗粒,落入链板干燥器进行干燥得到大颗粒。 第四章 成型(Forming) 4.1成型和成型方法 一、成型 ——指以某种方法把精制好的坯料加工成具有预定形状、尺寸 和一定性能的坯体。 二、成型方法 根据坯料的特性通常有: 可塑法、注浆法、压制法。 1、 可塑法成型(含水17~24%) 使用的坯料是具有可塑性的泥团,方式有: 挤压——生产split tile 辊压——生产大面积的平板制品 轧膜——生产小规格、厚度薄(小于3mm)的制品,无线电陶瓷 印模——生产日用紫砂器、部分雕塑制品 旋压——生产大规格、深度大的制品 滚压——生产具有旋转面的碗、盘、碟等制品 拉坯——花瓶等的生产 2、 注浆法成型(含水>28%) 成型时将泥浆注入多孔模型内,借助于模型的吸水能力使 泥浆中的固体颗粒吸附在模型内表面而成型。具体的方式有: 石膏模注浆、树脂模注浆、线、压制成型 成型时让含有一定水分的粉料在模型内受压压制而成 型。具体方式有: 等静压成型、半干压成型。 4.2 成型的要求 1、符合放尺图纸中形状和尺寸; ——是保证获得理想制品的先决条件。 2、 制备出的生坯具有一定的机械强度; ——方便后道工序的正常进行。 3、坯体结构均匀、致密一致; ——保证烧成、干燥不产生缺陷。 4、坯体不能蕴藏有内应力; ——防止因内应力的释放,导致坯体的开裂或变形。 5、整个成型过程必须是多、快、好、省; ——保证能取得良好的经济效益。 4.3 成型方法的选择依据 ? 1、 根据制品的形状、大小及厚薄选择成型方 法。 ? 2、 根据坯料性能选择成型方法。 ? 3、 考虑产量和质量要求来选择成型方法。 ? 4、 根据设备及技术能力选择成型方法。 ? 5、 考虑经济效益、劳动强度来选择成型方法。 4.4 半干压成型 ——指通过对填充于模腔中含一定水量的粉料,施加一定的压 力,而获得稳定的形状、尺寸和致密度的坯体。 ? 一、压制成型的目的 ? 1、使分散的团粒粉料形成预先规定好的几何形状。 ? 2、使坯体具有一定的密度,使其能够承受机械和化学应力。 ? 二、压制成型与可塑法成型比较具有的优点: ? 1、素坯具有较高的抗折强度; ? 2、粉料和砖坯输送自动化,具有较高的生产效率; ? 3、压制后的素坯,较易干燥,且干燥、施釉、烧结后;变形小; ? 4、容易得到具有确切尺寸和形状的产品。 三、半干压工艺 ? 1、填料 ? 一般地讲模腔的填料深度是制品 厚度的2~2.5倍。 ? 2、预压 ? 以最大成型压力的1/3~1/6进行预压。要点是速度快、压力小,以便 ? 能排除空气。 ? 3、排气 ? 预压时造成坯料中的空气被压缩,若不排除则导致坯体形成缺陷, 此时,上冲模抬起1~2mm,短时间释压,让受压的空气膨胀排除。 ? 4、终压 ? 加压到最高压力,并在最高成型 压力到达后保压一段时间,借以将 坯 体压实。 ? 5、出模 ? 上冲模缓慢抬起,下冲模向上升 起,加料器前进,推走压好的坯体, 然后进入下一个循环。整个循环时间为3~4秒,自动压机的成型速度较 快,目前的发展趋势是加快压制速度。 四、半干压成型过程中粉料的变化 ? 在半干压成型过程中随着压力的增加,松散的粉料中气体被排除,颗粒 被压紧、靠近,密度和强度不断地增大,具体可分为密度增加,强度增 加两部分 。 ? 1、密度的变化 ( 相对体积密度)分为四个阶段: ? 1)球形粉团压紧 ? 球形粉团在压力作用下,产生相 对滑动和位移,位置重新排列,孔 隙减少,坯体密度增加迅速。 ? 2)球形粉团发生塑性变形或被压碎、 球形粉团塑性变形,或者破碎成 真颗粒,拱桥破坏,空隙度进一步下降,坯体密度增大。 ? 3)粉团之间的空隙被填满,这时,坯体中宏观的大量空隙已不存在, 颗粒间的接触由简单的点、 线或小块面的接触发展为较复杂的点、 线、 面接触,在压力使颗粒变形和断裂前,不会再出现大量孔隙被填充和 颗粒重新排列。 因而,坯体密度变化很小。 ? 4)真颗粒破碎以及(或)塑性变形 ? 由于压力继续增加足以使真颗粒发生塑性变形或破碎,颗粒的棱角 压 平,微细孔隙继续填充。 所以,坯体密度进一步提高。 2、提高半干压成型坯体密度的途径 提高坯体的密度的实质就是要减少坯体中的孔隙 ,具体: 1) 提高粉料装填时的填充率(加大容重),降低粉料的孔隙率通过控制 粉料的形状、粒度和粒度分布,提高粉料的容重或采用振动加料法来 实现。 2) 提高成型压力P,使坯体孔隙率减小。 一般要求成型压力达到30MPa以上,得不超过50MPa,因为超过50 MPa 的压力对增加坯体的致密度不明显,且会消耗过 多的动力,得不偿失。 3) 延长加压时间t 延长加压时间可以减少坯体中压缩空气的反膨胀,从而提 高坯体的体 积密度,但是延长加压时间,肯定会使生产周期变 长,牺牲生产效率。 这是一个消极的方法,一般不予采用或推荐。 4) 降低颗粒间的磨擦力、颗粒与模壁之间的磨擦力 。 5) 降低压缩比 3、强度变化 ? 在整个压制过程中,坯体的强度与体积密度一样,也是不 断增 加的。 ? 第一阶段, 强度不大但增速很快 这是由于此时成型压力较低,粉料颗粒位移,填充空隙,坯体 中的空 隙由大空隙转为小空隙,颗粒间的接 触面小而且接触不 紧。 第二阶段 , 强度增大速度迅速 ? 这是由于团聚的假颗粒变形破碎, 颗粒间由简单的点、线、 面接触发展为复杂的点、线、面接触, 颗粒间接触面积大大增 加,强度呈直线提高。 ? 第三阶段 ,强度继续增加,但增速变小 此阶段成型压力继续增大,真颗粒变形、破碎、棱角压平, 颗粒间的范德华力作用增强,使强度进一步得到增大。 4、坯体中的压力分布 ? 在压制过程中,由于内磨擦力和外磨擦力的存在,阻碍了 ? 压力的传递: ? ——受压面离开加压面愈远,则受到的压力愈小; ? ——靠近模壁的压力损失高于模芯处的压力损失; ? ——制品愈是细长,则受压愈是不均。 为了更好地讨论阻力对压力传递的影响,通常用制品的厚度 (或高度H )与制品的等效直径D之比H/D值来加以分讨论。 当H/D>1时,压力损失特别大,分布不均匀; 当H/D<1时,压力损失较小,压力分布状态较好。 由于压力分布不均匀,导致坯体各部分密度不一致,成 时收缩不一致,易于引起制品变形和开裂。 为了消除或减少压力分布不均匀造成的缺陷,采用下面 措 施: ——降低内、外磨擦阻力; ——制品的厚度要尽可能地小; ——采用双向加压或多次双向加压的压制方法。 墙地砖制品大多数是薄片状制品,H/D值很小, 一般小于 0.05,可以采用单面加压的方法压制。 目前进囗的大吨位全自动压砖机可以自动进行双 向加压。 五、成型操作及加压制度对坯体质量的影响 1、填料方式 在整个成型过程中,填料是第一道工序,填料操作是否完好,会影 响成型后坯体的质量。 为了解决加料均匀性问题,可采用下述三种方法加以改善。 ——加料完成后,下模迅速振动一次,或加料器带振动装置; ——模套在加料完成后,作一次振动; ——人工加料时,加料器向前推速度快,往回拉速度慢; ——改直线往复式加料为旋转式加料。意大利Tecno Ferrari公司 已研制出Rotary Press,并可用于坯釉一次成型。 2、成型压力 1) 成型压力对坯体烧成收缩和吸水率的影响 。 成型压力提高,制品的烧成收缩减小,吸水率下降。 2)成型压力与坯体含水率对坯体干燥程度的影响 成型压力提高,坯体的抗折强度增大; 在一定的成型压力下,具适宜含水量的粉料压制后的坯体具有最高的机 械强度; 在保证坯体相同抗折强度的前提下,提高成型压力,则可以使用低含水 率的粉料。 3)成型压力与坯体烧成温度的关系 提高成型压力,可以降低烧成温度。 原因——提高成型压力,坯体的体积密度提高,空隙率下 降,颗粒间的接触面增加,根据烧结原理,可知有利烧结的。 4)成型压力的确定 可以根据本厂的实际,对吸水率与压力进行相关分析,比如某厂求出的 关系式为; Wa=0.2767—0.0016P P的单位是MP 得到上式后可以根据吸水率的要求,反求出成型压力。 3、加压方式——目前生产中常用的加压方式有 ? 单面受压 上面受压(盖模) 易造成受压面致密,另一面疏松。 ? 下面受压(塞模) ? 双面受压——坯体结构与致密度较为均匀。 ? 下面受压 上面受压 双向受压 4、加压速度 通常粉料颗粒间充满着空气,约为总体积的30~40%, 因此,在控制成型过程中,保证空气顺利排出,就显 得极为重要。 粉料中空气能否顺利排出与加压速度有直接关系。 下图显示了较好的加压制度: t0时区——加料阶段,要尽可能缩短该时区所用时间; t1时区——预压阶段,此时, 坯体疏松,排气通道较多,加压速度可快一些,但不 能施以高压, 否则在坯体表面形成一致密层, 既影响压力传递,又影响气排出。 t2时区——排气阶段,上冲模作短暂的快速提起,释放压力,使受压的空气释放出 去。 t3和t4时区——为终压阶段,用高压使颗粒紧密靠拢,速度不宜太快,同时要有一定 的保压时间,使坯料颗粒产生塑性变形,减轻坯体反膨胀。 t5时区——出模阶段,此时减压不宜过急,以防坯体中残留 的空气急速膨胀,造成 开裂的缺陷。 工人总结的操作方法“一轻、二稳、三重、慢提起”就是 这种加压制度的体现。 t0 t1 t2 t3 t4 t5 六、造成层裂缺陷的因素与对策 1、粉料含水量 1)水分过多 粉料含水过多,导致粉团偏软。在较低的压强作用下,坯 体表面被压实, 气体通道被堵死,坯体内部的空气不易逸出,在压力撤去后,被压缩的 空气膨胀,造成坯体层裂。 2)水分过少 粉料团粒表面的光滑程度偏低,压制过程中压力损失大,有效压力较小, 坯体的强度低,不足以克服残留 在坯体中少量空气膨胀的斥力,而产 生微小的裂纹导致层裂。 2、粉料的粒度 如果粉料团粒中存在较多的细小的真颗粒,则会造成排气的通道狭窄, 空气不易排除,造成层裂。 一般要求粉料中的大颗粒量要达到50%。 3、粉料中的原料种类 ? 1) 如果粉料中含有较多的滑石或时蜡石,在压制 过程中,有可能导致层裂。 原因——这两类原料是片状结构,在压力作用下,很 容易出现取向排列,也即定向排列,同时,这两种原 料没有结合性,只要坯体中残存一定量的空气,就会 导致层裂。 ? 2) 若是坯体中的粘土原料过少,则成型后坯体的 结合强度差,残存的被压缩空气膨胀使得坯体出现层 裂缺陷。 4、脱模操作 ? 脱模时,如果上冲模减压过快,易形成层裂 因为此时坯体仍在模型内,平面方向无法膨胀, 只有上下方向自由,必然出现层裂。 ? 脱模时,如果模套下降过快,易形成直裂 因为此时坯体上下方向仍有冲模夹着,活动不 自由,只有平面方向是自由的,因而出现直裂。 5、成型机械(原因) 磨擦压砖机的压制动力是冲压力,冲量大,压制 时间短;而液压压砖机的压制动力是静压力,压强大, 压制时间长。 比较两者可见,磨擦压砖机短时间内把坯体压实, 排气不完全,易产生层裂;液压压砖机是缓慢加压, 排气时间较长,排气较为 彻底,不易产生层裂。 6、模具 ? 目前墙地砖工业常用的模具形式主要有三种:即塞模;盖 模;混合模。前两种模具用于单面加压,第三种模具用于双向加 压。 ? 塞模的上、下冲模均作上下往复运动,且考虑出模,模具的 上囗比下囗要大一些,但压制时坯体是从上向下运行的,即排气 通道越压越小,因此不易排气。会导致开裂。 ? 盖模是上冲模盖在模套上,压制时与模套一起向下运行,下 冲模向上运行,排气效果优于塞模。 4.5 挤压成型 ? 一、挤压成型 ? 指把精制好的满足一定工艺性能指标的可塑泥料,从具有一定横 截面尺寸和形状的模具中挤出而成所需坯体的过程。 ? 挤压成型主要用于生产劈裂砖(Split tile)。 ? 30年代由德国首先研制出成套生产设备; ? 70年代以来,意大利、美国、日本、奥地利等国先后进行了再研 制和普及; ? 我国从80年代初开始引进,共引进了5条生产线,分别由厦门印 华地砖有限公司、湖北襄樊合成建筑材料厂、石湾美术陶瓷厂、 宜兴建筑陶瓷厂、北京南湖渠砖厂等企业引进。 ? 咸阳陶瓷研究设计院研制的第一条生产线在郑州通过 了部级鉴定。 二、挤压成型生产常用的原料 一般由粘土、页岩、耐火土、熟料(废砖和劈裂砖的筋条)等组 成。由于劈裂砖的厚度较一般的墙地砖为厚,消耗的原料较多, 故以使用劣质原料为主。 一般的原料配比为: 生料∶熟料=11∶3(按重量计); 生料部分:粘土∶页岩∶耐火土=4∶3∶3 坯料化学组成一般为: SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO K2O Na2O IL 65~70 22~27 1 0.5~1.5 3 1~3 2 6~9 三、挤压成型工艺流程 ? 熟料→粉碎→皮带秤 ? 配料→混合→加水湿化→混练→陈腐 ? 生料→粉碎→皮带秤 →精练→脱气→挤出→切割→整形→干燥 配料方法有两种:即传统的重量配料法和发展不久的定体积配料; 或既可以湿法配料,又可以干法配料。 原料颗粒级配为(软质料的): ? 粒度(μm) >65 65~23 23~6.5 6.5~2.2 <2.2 ? 含量(%) 1~15 3~10 8~12 8~11 50~78 成型设备要求: ? 泥缸长度>600mm,线MPa,成型水分应控制在16.5%~17%,不大于19%。 四、挤压成型工艺要注意的几个关键问题 ? 1、泥料混合均匀程度和泥料的可塑性; ? 2、泥料本身能否适应挤压成型; ? 3、挤压机的搅刀角度、长度、出囗的退拔度、 真空度等对挤压成型是否起良好作用; ? 4、模具结构是否合理。 前两点属于工艺问题,后两点属于机械问题。 五、提高泥料成型性能的措施 1、提高泥料的屈服值 屈服值实际上表征着塑性泥团成型后坯体抵御外力作用而不变形的能力。 1) 提高可塑泥料屈服值的途径: A、适当降低泥料的含水率,一般不超过19%。 B、适当增加一些熟料,以此提高泥料的弹性。 C、多次练泥,提高泥料组织结构的均匀性,既提高屈服值,又提 高塑性。 2、破坏片状原料的片状结构 解决办法: ——将滑石类的片状原料进行锻烧,破坏片状结构。 ——将片原料进行细磨,减小它们的D/H比值。 ——将出囗设计宽一点,切割时两边的不要,只取中间部分。 3、确定一个较好的颗粒级配 过于粗大的颗粒,会造成坯体边棱开裂,或表面不光滑。 过于细小的颗粒,则会降低泥料的屈服值。 一般是使用粒度从28目到250目的多种粒径的级配,且瘠 性料含量不小于30% 4、强化练泥 练泥次数≥2次,线天。国外发达国家如日本的陈腐时间达一个月之久。 5、降低泥料对泥缸壁的阻力 ——将泥料中的尖颗粒通过球磨变为圆颗粒。 ——添加润滑剂到泥料中。(实际上添加一些有机物) ——磨光泥缸壁。 ——采用不锈钢来制作练泥机的主要工作部件。 第五章 釉及施釉 (Glaze and Glazing) ? 由于建筑陶瓷的瓷质较齐全,从精陶到瓷质都包含, 故墙地砖使用的釉料比较复杂: ? 既有透明釉,又有无光釉和乳浊釉; 既有无色釉,又有各种装饰釉; 既有普通釉,也有特殊效果釉, ? 通常瓷质和炻质的制品使用高温生料釉,内墙砖采 用低温熔块釉。 本章重点讨论熔块釉和特殊效果釉,其它为日用陶瓷工 艺课所讲。 5.1 熔块釉(Frit glaze) 熔块釉——将部分原料先熔融成玻璃状物质(即熔 块),再与其它物料混合加水研磨制浆使用的低温釉 料。 ? 一、作用熔块釉的目的 ? 1、 降低烧成温度,扩大烧成范围 ? 2、稳定釉料性质 ? 3、降低釉料的毒性 ? 4、提高釉面质量,降低釉料收缩 ? 5、保证釉浆具有良好的工作性能 ? 6、提高乳浊效果 二、熔块配制原则 1、RO2+B2O3/(R2O+RO)≈1∶1~3∶1 2、凡溶于水的原料以及有毒的原料均需置于熔块中 3、R2O(mol数)<RO(mol数) 4、SiO2/B2O3(mol数之比)>2∶1,一般为3∶1 5、Al2O3的mol数须<0.2 6、悬浮性好的原料不溶于熔块中 三、熔块熔制的注意事项 1、熔块原料的质量 原料质量决定熔块的质量,生产厂家对原料进行选择, 尽可能 择其优而用之。 2、原料的粒度 实践证明,熔块用原料的粒度应可能地小(30~80目, 0.5~0.175mm)。 粒度小有利于熔块熔制(但过细会引起过早熔化,气体排 除不尽)。 石英、长石的粒度应<0.5mm; 锆英石粉的粒度应<50 μm,以<3μm占90%为最好。 锆英石通常通过长时间球磨来达到细度要求。球磨要点是 “大球磨、低转速、小球子”,球子最好是采用锆质球子,球磨 时间一般为100小时左右。 3、严格混料 在熔制前配料要准确,混料要均匀。各种原料能否混匀会 直接影响到熔块的质量。目前,根据我国的实际情况,采用混 砂机较为理想,可防止产生局部过熔、局部欠熔的缺陷。手工 拌料易产生偏析,影响熔制。 4、熔制温度 熔制熔块的炉体往往较小,否则,温度波动大,容易造成熔块熔 制质量问题。 熔制温度一般以熔制时熔体粘度最小,气泡最易排出时的 熔制温度为控制温度。过低则熔不透,过高则易挥发物逸失, 改变熔块组成(300℃)。 四、熔块质量的鉴别 1、水淬法 将熔制好的熔块落入冷水中使之急冷,然后观察其外观质量。 对于常用的硼锆熔块,外观鉴定标准是: 急冷后的熔块,应是无残余 原料粒点,晶莹透明或略带淡淡的乳浊的酥松状玻璃体。 2、 抽丝法 用一根长棒型耐火物体伸入熔炉内,插入熔体中,然后迅速往外抽棒, 将熔体带出抽成细丝,冷却后观察玻璃丝上有无节点。好的熔体冷却后 应无节点。 3、 偏光法 把熔块磨制成光薄片,在偏光显微镜下进行分析。若是熔块是经过充 分熔融的,无晶粒存在,则在正交光下看不到干涉色。否则就是熔制不 透。 4、PH值法 将熔制好的熔块磨碎成细粉,加水调成浆,充分搅拌后, 用PH试纸或 PH计检测熔块浆的PH值,若检测数据为7或略 >7,表明熔块熔制透; 若数据比7大的多,表明熔块未熔透。 5、X—ray衍射法 将熔制好的熔块破碎成粉状,用X—ray衍射仪测定其衍射曲线,若不 出现特征曲线,表明熔好,反之,未熔好。 5.2 乳浊釉(失透釉、分离釉)(Opacified glaze/Opague glaze) ——指具有多相结构,使得入射光线在多相界面上发生散射、折射、漫 反射等光学现象,造成釉面失透,出现乳浊效果的釉。 产生乳浊的基本原理: 1、添加的物质在釉熔体中不熔,以固态的形式细分散在釉熔体中。 2、某些物质虽然在高温下会溶于釉中,但在冷却时再度析出,或以其它化 合物析出,产生乳浊效果。 3、分相产生乳浊。 4、釉中产生许多微小气泡,从而产生乳浊。 ——而无光釉的制作从工艺的角度而言是:一是配方组成;二是烧成。 (1)添加无光剂(钙无光、镁无光、锌无光、滑石无光);(2)生烧 产生无光;或者在冷却过程中析出微细晶体(尤其是对硅石多时更是如 此);(3)釉面腐蚀造成无光。 一、坯体釉面乳浊釉的乳浊机理 当入射光透过釉层时,如果在其前进方向上存在两种不同相的界 面,则入射光线在界面上发生二次折射 、散射、漫反射和吸收,使得 透射方向的光强度急剧衰减,透明的玻璃渐渐失透,掩盖了坯体的颜 色——这就是乳浊面理。 如何衡量乳浊效果,目前尚未有统一的标准方法,通常用测量釉 面的白度、透光度来间接表征乳浊效果。 透光度 T=I/Io=-Sx=-3KV/4r 式中:S——散射系数; k——是与乳浊相和玻璃基体折射率相关 的因子; V——是乳浊相粒子的体积百分数; r——是乳浊相的粒子半径; x——是光线射过介质的距离(即釉层的 厚度)。 由上式可知,釉的乳浊效果与下列因素有关: 1、乳浊相粒子与玻璃基体折射率差值越大,即K值越大,釉的 乳浊度越大(当r、V一定时)。 2、乳浊相数量越多,则V越大,即散射中心增多,(当K、r一 定时),釉的乳浊度越大。 3、当乳浊相数量一定时,乳浊相粒子的尺寸就很重要,粒子半 径接近于入射光波长,散射效果好,以粒子半径为0.4~0.75μm时 效果最好。 4、当K 、V、r一定时,釉层厚度增大,则透光度下降,乳浊效 果变好。 5、当K 、V、r、x一定时,乳浊效果与乳浊相粒子的分散均匀程 度有关,愈是分散均匀,乳浊效果愈好。 二、乳浊釉类型 一般根据乳浊釉中的分散相形式来加以分类: 1、气相乳浊 ——指釉中的分散相粒子是气泡。 从理论上讲,利用气泡作为分散相,可以获得很好的乳浊效果。 原因是: 气泡中的气体折射率很低,接近于1; 而一般釉的折射率为15~1.6; 可见折射率之差较大,一般大于0.5。如果能控制气泡的尺寸和数量, 可获得较好的乳浊效果。 然而事实上,在生产过程中,要控制气泡的数量、尺寸比较困难, 而且气泡的尺寸随温度变化。所以到目前为止,气相乳浊只是在 理论上可行,而没有工业价值。 2、固相乳浊 ——指釉中的分散相粒子是固相,即晶体颗粒。 这种乳浊方法广泛用于陶瓷、搪瓷、玻璃等工业。 固相乳浊的乳浊剂通常是微细晶体,它既可以是预先以一定的大小加入釉 中,在烧成过程中残留下来作为乳浊相,它又可以在烧成过程中从釉中 析晶出来而成为分散相。 常用于固相乳浊釉作为乳浊剂的晶体及其折射率如下: SnO2 CeO ZrO2 ZnO 1.99~2.09 2.33 2.13~2.20 2.00~2.02 TiO2 2.50~2.90 Sb2O5 2.18~2.60 ZrSiO4 1.94 ZnS 2.37 Ca(PO4)2 1.63~1.65 NaF 1.32 Na3AlF6 1.33 CaF2 1.43 CaO·TiO2·SiO2 1.90~1.95 CaO·TiO2 2.38 3、液相乳浊 指釉中的分散相是与基础釉玻璃成分、性能不相 同的液滴。 制作这种釉是利用了二液相分离的原理,日用瓷 中的铁红花釉就属于这种类型的乳浊。 近几年来开发的微晶——熔析釉都有一部分属于 这个范围,锆釉、钛釉都有一部分分散相是液滴。 5.4 锆乳浊釉 以ZrSiO4或ZrO2为乳浊剂(分散相)的固相乳浊釉。 一)锆釉的特点 : 1、乳浊效果好,乳浊效果稳定,不受气氛影响。 2、ZrSiO4来源丰富,价格相对低廉 。 3、热膨胀系数小。 4、高温粘度大。 二)锆釉的乳浊机理 锆乳浊釉的乳浊性是由于釉层中析出或残留的锆 化合物微晶体,使得入射光线在基础釉与锆化合物形 成的界面上产生折射、反射、散射等光学现象,釉层 失透,形成乳浊。锆化合物一般是指ZrSiO4,只有在 特定条件下才能形成ZrO2,某些情况下,锆化合物是 含锆的不混溶液相。 三)影响锆乳浊釉的乳浊性能的因素 1、锆釉的制备方法 实践证明,熔块锆釉的乳浊效果优于生料锆釉的乳 浊效果。 2、锆英石析出时间(升温、冷却阶段) 3、锆英石的加入量(以10~15%的加入量为最佳)。 4、锆英石的细度(?1?m) 5、析出晶粒种类对乳浊效果的影响 5.5钛乳浊釉 ——以钛化合物为分散相的固相乳浊釉。 一)钛乳浊釉的特点: 1、钛乳浊釉的粘度小,在烧成过程中易于流平, 获得平坦光亮的釉。 6.226、~6随.00着×T1i0O-62℃含-量1能的适增应加硅,灰釉石的质热等膨坯胀体系,数改为善坯釉 结合。 有3抗、水当解釉、中耐引酸入蚀的的T化iO学2为稳5~定8%性时。,烧成后的釉面具 4、 钛乳浊釉的乳浊效果极大,可以降低釉料的用 量,这样既可以降低成本,又因釉层变薄,弹性得到 提高,改善了坯釉结合。 二)钛乳浊釉的乳浊机理 在釉料中引入TiO2,烧成过程中析出锐 钛矿或金红石或钛榍石(CaO·TiO2·SiO2)或 钙钛矿(CaO·TiO2)成为分散相,使釉层产 生强烈的乳浊效果。 三)不同乳浊相的乳浊效果比较 1、氧化物晶体(锐钛矿anatase和金红石rutile) 当乳浊相为锐钛矿时,可以获得高遮盖能力的钛乳浊釉, 这需要严格控制配方组成,烧成气氛,烧成温度(<900℃)。 这不适合墙地砖生产,适应于搪瓷生产。 当乳浊相为金红石时,釉面易呈灰黄色。 2、硅酸盐晶体(主要指钛榍石CaO·TiO2·SiO2) 在釉中乳浊相是钛榍石(CaO·TiO2·SiO2)则乳浊效果良好。 其它作为钛乳浊釉中乳浊相的晶体还有:钛硅酸钡、钛硅酸锌、 二钛酸锶等,但不易得到和控制。 四)影响钛乳浊釉乳浊效果的因素 1、TiO2/CaO的mol数之比 为了保证乳浊相是以钛榍石的晶体出现,必须严 格控制TiO2/CaO的比值, 日本专利认为:当TiO2/CaO的比在1∶0.7~1∶2范 围内时,可以获得稳定的钛榍石晶粒。如果TiO2/CaO 的比>1∶0.7,则CaO含量太低,烧成后釉中会析出 再结晶的金红石晶体,釉面白色不稳定。 如果TiO2/CaO的比<1∶2,则TiO2少,CaO过多, 乳浊效果虽好,但光泽下降,并略带灰色。 2、烧成气氛 为了防止金红石在还原气氛下形成阴离子空位,阳 离子填隙,烧成气氛严格控制为氧化气氛。 3、烧成温度 一般认为当烧成温度为950~1000℃时,出现榍 石,当温度继续升高至1100℃时,榍石数量激增。再 升高至1150~1200℃,榍石熔化,釉中发生熔析现象, 固液平衡温度是在1127~1142℃的范围内,这时釉中 可以既存在榍石晶粒,也可以存在熔解后的玻璃微珠 (尺寸为0.2~0.4μm),乳浊性能好。 4、TiO2的量 当TiO2含量在2~10%范围内时,可以获得较好的乳 浊效果,最佳范围是5~10%。 TiO2含量低于2%,则没有什么乳浊作用。 TiO2含量高于10%时,则会由于残存过多的TiO2,在 气氛稍有变化时,使釉面变黄。 5、 ZnO/ TiO2之mol比 当釉中加入适量的ZnO后,能防止金红石还原,并与 TiO2形成尖晶石型晶体,降低了TiO2的溶解度,提高 了乳浊效果。 以ZnO/ TiO2=2∶1为好。 5.6 金属光泽釉 一、定义: 在陶瓷制品表面呈现具有类似金属外观光泽的釉就是金属光泽釉。 二、分类——按制作方法分类 : 1、热喷涂法——在灼热的陶瓷釉表面直接喷涂有机或无机金属热溶液。 2、涂敷热解法——用金水等涂敷表面经热处理后,使表面呈现金属光泽。 3、蒸镀工艺——在陶瓷釉面直接溅射或蒸镀涂层。 4、烧结法——在一定组成的釉中,加入适量的金属氧化物,经过一定的 热处理,产生金属效果。 三、仿金属光泽釉的显微结构与机理 釉层表面形成了大量的尖晶石,且都以{111}晶面与釉层表 面平行,对光线容易产生反射,加之在尖晶石晶体结构中,平 行于釉层表面的{111}面网中原子密度较大,故反射能力增强, 从而产生金属光泽。 可以产生镜面反射的尖晶石有: ——CoFe2O4,FeO·Fe2O3,MnAl2O4,CuMnO4 四、常见配方的介绍 1、碱性氧化物 0.1762 K2O+0.1884 Na2O+0.0139 Li2O+0.657 CaO+0.1686PbO +0.2754 MnO+0.1026 CuO 中性氧化物 0.3106 Al2O3+0.1955 Fe2O3 酸性氧化物 1.6322 SiO2++0.1730 B2O3+0.227 V2O5 烧成温度1060~1160℃,呈现金光泽。 2、碱性氧化物 0.0863 K2O+0.0251 Na2O+0.2592 CaO+0.0045 MgO+0.6249 PbO 中性氧化物 0.2866 Al2O3+0.0015 Fe2O3 酸性氧化物 2.7374 SiO2+0.1866 TiO2+0.0399V2O5 烧成温度1250~1270℃,呈现银光泽。 5.7 渗彩釉(渗花釉、液体渗花彩料) 一、定义 可溶性发色化工原料经过适当的配制、印刷在坯体上,高温 烧成后,化工颜料渗入到坯体内部而呈色的一种釉料(彩料)。 二、发色剂的选择 1、原则 ——溶于水但不水解的可溶性金属盐类,且在高温下发色稳定。 2、可供选择的金属盐 1)蓝青色:硝酸铷(RdNO3),氯化钴,硝酸钴等离子盐; 2)灰色;氯化钯(PdCl),氯化铁,硝酸铜; 3)灰黄色;硝酸锰,重铬酸钾; 4)红色:氯化铁 另有氯化铋,草酸。

金宝搏
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