1、日用長石質(zhì)瓷坯料配方設(shè)計、試樣制備及其性能測試1.前 言實驗?zāi)康募耙饬x：通過陶瓷工藝設(shè)計性綜合實驗，達到：（1）深刻常 用陶瓷 原料 在陶瓷 坯料中的作 用；（2）掌握坯料配方設(shè)計和實驗研究方法；（3）掌握實驗技能，提高動手能力；（4）提高分析問題和解決問題的能力；（5）為畢業(yè)論文實驗、進一步深造或從事專業(yè)技術(shù)工作奠定良好的基礎(chǔ)。2.文 獻 綜 述陶瓷行業(yè)在我國是一個古老的行業(yè)大約已有 8000 多年的歷史 在唐宋時期，陶 瓷 制造已 相當發(fā) 達，并形成一定的 生產(chǎn) 規(guī)模。宋代鈞 、汝 、官、 哥、定 五大 名窯產(chǎn) 品 聞 名 于 世 ，陶 瓷 器 作 為 商 品 開 始 批 量 輸 出 海

2、外 明 清 兩 代 ，是 我 國 瓷 業(yè) 發(fā) 展的 歷 史 鼎盛時期。以江西景德鎮(zhèn)瓷器為代表，其精美多樣的產(chǎn)品、精湛的技藝，在全世界 享有極高的聲譽。建國以前，我國陶瓷行業(yè)受到了嚴重的摧殘，一蹶不振；而此間 西方制瓷業(yè)卻得到了很大的發(fā)展，我國的瓷國地位受到了嚴重的挑戰(zhàn)。建國以來，我國的陶瓷行業(yè)得到了迅速的發(fā)展，陶瓷企業(yè)遍布全國，形成河北 唐 山 、邯 鄲 ，山 東 淄 博 ，江 蘇 宜 興 ，江 西景 德 鎮(zhèn) ，湖 南 醴 陵 ，福 建 德 化 ，廣 東 佛 山 、 湛江、汕頭，遼寧海城等重點陶瓷產(chǎn)區(qū)；建立了陶瓷研究所、設(shè)計院、大專院校與 陶瓷裝備制造、裝飾材料制造等專業(yè)工廠，一個完整的工業(yè)體

3、系業(yè)已建立；產(chǎn)品品 種也由日用陶瓷、陳設(shè)藝術(shù)陶瓷擴展到建筑衛(wèi)生陶瓷、工業(yè)陶瓷及高技術(shù)陶瓷等領(lǐng) 域。近年來，我國傳統(tǒng)的日用陶瓷行業(yè)引進了國外先進的制瓷技術(shù)和裝備，使許多 產(chǎn)區(qū)、企業(yè)的生產(chǎn)進一步現(xiàn)代化，產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高，產(chǎn)品出口創(chuàng)匯增加，我國日 用陶瓷工業(yè)和世界先進水平的差距在逐步縮小。目前國際陶瓷業(yè)正在逐步重組，生產(chǎn)格局在調(diào)整變化之中。一些發(fā)達國家，如 德國、美國、日本，憑借技術(shù)、資金優(yōu)勢轉(zhuǎn)向重點發(fā)展高技術(shù)陶瓷；而日用陶瓷的 生 產(chǎn) 由 于 原 料 、人 工 費 用 增 加 、附 加 值 相 對 較 低 等 原 因 ，正 逐 步 轉(zhuǎn) 移 到 發(fā) 展 中 國 家 ，這就為我國陶瓷產(chǎn)品搶占國際市場提

4、供了難得的機遇。 目前我國日用陶瓷出口數(shù)量 占世界第一位 但平均售價偏低的局面仍無明顯改觀，其主要原因是產(chǎn)品檔次低， 花 色 品 種 不 適 應(yīng) 國 際 市 場 需 求 因 此 ，從 原 料 、燃 料 、輔 助 材 料 、技 術(shù) 裝 備 、生 產(chǎn) 管 理等諸多環(huán)節(jié)人手，提高出 1 : 3 產(chǎn)品的質(zhì)量是我國陶瓷行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，必須走。 以質(zhì)取勝”之路。長石質(zhì)瓷是目前國內(nèi)外陶瓷工業(yè)所普遍采用的一種瓷質(zhì)。它是以長石作助熔劑 的“長石一石英高嶺土”三組分系統(tǒng)瓷，由粘土、石英、長石以 2 : 1 : 1 左 右的比例配合，經(jīng)制泥、成型、干燥、 上釉、燒制（1 2001400 C ）等工序制成。 這種瓷利

5、用長石在較低溫度下熔融并形成高粘度玻璃的特性。瓷胎是由玻璃相（50%60%） 、 莫來石晶相 （10%20%） 、 殘余石英晶相 （8%12%） 、 半安定方石英 晶相（6%10%） 及微量氣孔相（0.5% ）構(gòu)成。原料來源豐富、價格低廉，能制成 大型制品，又具有相當好的電絕緣性能、力學性能、熱性能、化學穩(wěn)定性和耐 氣候性等特點。3.實驗過程總體安排首先查閱資料選擇一種長石質(zhì)瓷坯的化學組成， 估計其燒成溫度和抗彎強度，再根據(jù)已有的原料計算出配料量， 然后根據(jù)配方，制備試樣若干，通過對不同溫度 下燒制的試樣的吸水率和線收縮率測定，繪制溫度-收縮率，溫度-吸水率曲線，確定燒成溫度，最后測量在此溫度

6、下燒成試樣的抗彎強度，另補充電解質(zhì)稀釋泥漿 實驗。4.實驗配方設(shè)計計算（近似計算）4.1瓷坯及原料化學組成“灼減量”換算成不含灼減量的質(zhì)量分數(shù)（表1表2）瓷坯為日用長石質(zhì)瓷坯料通過查閱文獻得到一種長石質(zhì)瓷的配方如下表一所示表一某瓷器的配方 wt%石英長石大同砂石衡陽土堿干燒成溫度2820252071280通過換算得到這種原料不含酌減的各化學組成組成如下表二所示表二 不含酌減量的各原料的化學組成wt%化學組成項目、SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgOK2O + Na2O石英98.880.850.45一0.28一 一長石67.4718.0一一0.4911.44 2.68大同砂石56.2

7、742.740.150.230.340.27一 一衡陽土71.2326.310.22微量0.680.330.36 0.64堿干50.7546.770.730.350.550.57 0.26通過各種原料中每種氧化物的質(zhì)量，然后將各原料的同種氧化加和結(jié)果如下組成SiO2Al2QFe2O3TiO2CaOMgOK2O + Na2（）質(zhì)量（g）59.0223.060.260.080.340.233.08從而得到這種長石質(zhì)瓷的化學組成如下所示組成SiO2Al2QFe2O3TiO2CaOMgOK2O + Na2（）質(zhì)量百分數(shù)68.5726.790.300.090.390.273.58因此可以用所給的以下原料

8、進行配料量的計算實驗室原料使用石英、長石、生砂石、滑石粉、洪江土、蘇州土表 3瓷坯及原料化學組成（含灼減）wt%單位：%化學組 成項目SiO2Al203Fe2O3TiO2CaOMgOK2O + Na2。灼減量日用長石質(zhì)瓷瓷坯68.5726.790.300.090.390.272.78 0.80石英98.500.700.100.10一0.30一 一0.30長石70.1013.600.70一0.60一10.90 3.200.70生砂石46.7037.500.200.400.100.100.10 14.60滑石粉62.000.400.10一1.5030.50一 一5.50洪江土49.5034.400

9、.40一0.300.101.20 0.4013.30蘇州土46.4339.870.50一0.320.10一 一12.30表 4換算后瓷坯及原料化學組成（無灼減）wt%單位：%化學組成項目SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgOK2O+Na2O總計日用長石質(zhì)瓷瓷坯68.5726.340.300.090.390.273.5899.99石英98.800.700.100.10一0.30一100.00長石70.5913.700.70一0.60一14.2099.79生砂石54.6943.910.230.470.120.120.1299.66滑石粉65.610.420.11一1.5932.28一10

10、0.01洪江土57.0939.680.46一0.350.121.8599.55蘇州土52.9445.460.57一0.360.11一99.444.2列表計算配料質(zhì)量分數(shù)（表5）（注意：為保證成形性能可塑性要求，蘇州土使用量不超過 15%,洪江土使用量不超過 20%,瓷坯 MgO 質(zhì)量分數(shù)超過 0.50%時，需加入滑石粉滿足。擬定蘇州土引入量 14.00%，洪江土引入量 18.00%表 5配料量計算過程7、.、化學組成項目SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgOKzO+NazO日用長石質(zhì)瓷68.5726.340.300.090.390.273.58瓷坯蘇州土14.00%7.416.360

11、.08-0.050.02-余量61.1619.980.220.090.340.253.58洪江土18.00%10.287.140.08-0.060.020.33余量50.8812.840.140.090.280.233.25滑石粉100 X 0.23/32.280.440.003微量-0.010.23-=0.71%余量50.4412.840.140.090.2703.25長石100 X 3.25/14.2016.113.130.16-0.14-3.25=22.82%余量34.339.710.080.090.13-0生砂石100 X 9.71/43.9110.339.710.080.020.02

12、-=22.11%余量24.00000.070.11-石英100 X 24.00/98.824.000.170.020.02-0.06=24.29%余量0-0.02-0.020.11-4.3將算得的配料質(zhì)量分數(shù)換算回含灼減量的配料質(zhì)量分數(shù)，并按百分比 折算一次即得配方原料計算值/%換算值/%配料百分比/%蘇州土14.0015.9614.42洪江土18.0020.7618.75滑石粉0.7100.750.68長石22.8222.9820.76生砂石22.1125.8923.38石英24.2924.3622.00合計110.70100.00即最終設(shè)計的配方為蘇州土 14.42%、洪江土 18.75%

13、滑石粉 0.68%、長石 20.76%、生砂石 23.38%、石英 22.00%5.材料技術(shù)指標該長石質(zhì)瓷燒成溫度控制在 12501280 C ,抗彎強度應(yīng)在 5070 MPa。6.實驗工藝流程、設(shè)備及工藝參數(shù)6.1實驗工藝流程及工藝參數(shù)料：球：水=120.6配料- 球磨-過篩烘干_300g 0.5% 減水劑 I-1I40 目+陳腐-過篩-噴霧造粒-研磨過篩-_ 20 目- -壓制成型-燒成溫度測定試樣燒成性能測試34 個以上24 個10 個6.2實驗設(shè)備電子天平，雙頭快速球磨機，電熱恒溫干燥箱，成型壓機，高溫箱式電阻爐， 抗彎強度測試測定儀。7.檢測項目7.1吸水率、燒成線收縮率測定吸水率計

14、算公式W=( G1-G0 ) /G0 X 100%式中：W試樣的吸水率，%G0試樣干重，克試樣吸水飽和后的重量，克G1Rf =3PL/ 2bh2式（3）燒成線收縮率計算公式Y(jié)=( LO-L ) /LO X 100%式中：Y 試樣的燒成線收縮率，%L0試樣干燥后長度，mmL 試樣燒成后的長度，mm在 2001300 C 范圍內(nèi)選取時選取 25 個溫度點，設(shè)計升溫曲線，分別在這 些溫度點測試試樣的吸水率和燒成線收縮率，并繪制溫度-收縮率，溫度-吸 水率曲線確定燒成溫度。燒成范用收縮率吸水率Rf =3PL/ 2bh2式（3）收縮率、吸水率曲線 溫度7.2抗彎強度測定（三點彎曲法）式中：Rf 抗 彎

15、強 度 ， N/ m2 P 試 樣 斷 裂 時 負 荷 ， N L 支 撐 刀口 間 距 ， m B 試 樣 斷 口 處 寬 度 ， m h 試 樣 斷 口 處 厚 度 ，m確 定燒 成溫 度后 ， 在 該溫度 燒制 試樣 10 個， 分別用 抗彎強度測試儀測定它 們的抗彎強度，并取平均值。8.電解質(zhì)稀 釋泥漿實驗（1）稀釋劑：碳酸鈉、硅酸鈉溶液（2）定量泥漿，加入等體積不同濃度稀釋劑，（3）恩氏粘度計測試相對粘度；（4）確定最 佳稀釋 范圍 。9.參考文 獻1李家駒，繆松蘭，馬鐵成，林紹賢，朱振峰.陶瓷工藝學. 北京. 中國輕工業(yè)出版 社 2010.82裴 秀 娟 ， 石 振 江 ， 金 寶 元 . 日 用 陶 瓷 工 廠 技 術(shù) 員 手 冊 . 北 京 . 化 學 工 業(yè) 出 版 社 2007.73徐 剛 . 關(guān) 于 GB3299-82 日 用 陶 瓷 吸 水 率