升速阶段 等速阶段 降速阶段
1
介质温度
B
A
2 3
C
D
1—坯体含水率 2—干燥速度 3—坯体表面温度
时间
干燥过程各阶段的特征: R →A 升速干燥阶段
温度—逐渐升高至干燥介质湿球温度TA。干燥速度—由室温升至最大,蒸发表面水分。 吸热:蒸发水分,提高坯体温度。 收缩:很小。
A → B等速干燥阶段
表面温度—不变,干燥速度—保持衡定,内扩散速度等于外 扩散速度。
吸热:全部用于蒸发水分。
收缩:较大,相当于成份水分的体积 B → C降速干燥阶段
表面温度—升高至介质温度。干燥速度—逐渐减小至零,与介质达到平衡。 吸热:蒸发水分,提高坯体温度。 收缩:基本不收缩。 C → D平衡阶段
坯体与介质达到平衡状态,干燥过程完成。
三、干燥收缩与变形 收缩与变形的原因
干燥? 颗粒表面自由水膜变薄? 颗粒之间靠近? 发生收缩?坯料部分颗粒的取向性排列?收缩的各向异性?产生内应力
内应力大于塑性状态屈服值时?变形;内应力大于塑性状态的破裂值或弹性状态抗拉强度时?开裂
四、干燥制度的确定
干燥制度:确定干燥制度时,是由干燥速度;干燥介质湿度与温度;干燥介质流速与流量 影响干燥速度的因素:外扩散和内扩散
干燥过程中的水分扩散主要是通过坯体内扩散和外扩散排除水分。外扩散是坯体水份向介质移动的过程,外扩散的动力是坯体表面水蒸汽压与周围介质的水蒸汽分压之差。内扩散是坯
体内部水份移至表面的过程,主要借助于扩散渗透力和毛细管的作用力,服从扩散定律。 其它因素
1)干燥方式; 2)坯体厚度和形状 3)干燥设备的结构以及坯体放置位置是否合理。
釉料及装饰
一、釉的作用、特点及分类 1、 釉的作用
釉:指的是附着陶瓷在坯体表面的玻璃状或玻璃与晶体的连续粘着薄层。 施釉的目的:改善坯体表面性能,提高产品的使用性能,增加美感。 2、釉的特点
与玻璃相似的物理、化学性质:
各向同性,无固定熔点,具有光泽,硬度大,耐酸、碱腐蚀(氢氟酸、热碱除外)。 与玻璃的不同之处:
(1)显微结构:玻璃相为主,还有少量晶相、气泡。
(2)釉不单纯是硅酸盐,还常含有硼酸盐、磷酸盐及其它。 (3)含较多的Al2O3。既可改善性能,又可提高熔融温度。 (4)熔融温度范围宽。 (3)坯釉中间层的形成
釉附着在坯体表面,在烧成过程中,必然与坯相互作用。一方面釉中碱性组分通过溶解和渗透不断向坯中扩散;另一方面坯中组分也逐渐向釉熔体中迁移。其结果是坯、釉之间形成一个中间层,厚度一般为15~20um。
1)坯、釉间的反应及中间层的形成对坯、釉适应性的影响
a. 降低釉的膨胀系数,消除釉裂釉中碱性成份渗入坯中,坯中铝硅成份渗入釉中的结果。 b. 若中间层生成与坯体性质相近的晶体则有利于坯、釉结合 c. 釉料熔解坯体表面,使接触面粗糙,增加釉料的粘附能力 2)影响中间层发育的主要因素
a. 坯、釉料的组成相差大,反应剧烈,有利于中间层的生成。 b. 烧成制度,烧成温度高,保温时间长,有利于中间层的形成。 c. 釉料的细度和厚度细,适当薄,有利于中间层的形成
(4)釉层的厚度。薄釉层坯釉结合性好,薄釉层在锻烧时组分的改变比厚釉层相对大,釉的膨胀系数降低也多,使坯釉膨胀系数相接近,釉层厚度愈小,釉内压应力愈大,而坯体中张应力愈小,有利于坯釉结合。同时中间层相对厚度增加,故有利于提高釉的压应力,使坯釉结合良好。
釉层厚度对釉应力的影响
注意:釉层太薄,容易发生干釉现象. 一般 透明釉厚度为0.1~0.2mm;乳浊釉、色釉0.2~0.4mm。
吸湿膨胀对坯釉适应性的影响:
气孔——吸水:陶瓷产品(多孔陶瓷)胎体会吸附水分和可溶性盐类 吸湿膨胀 胎体会膨胀而釉层一般不随之膨胀,使釉层承受压应力可逐渐变成张应力。若超过中间层的缓冲及抗张强度,则引起釉面开裂 即精陶的后期龟裂。 三、 确定釉料组成的原则
首先,要考虑制品对釉层性能的要求,如透明、乳浊、光泽、硬度等。其次,坯体类型与组成和烧成工艺(一次烧成、二次烧成、烧成温度、烧成温度范围、烧成气氛等)。 1. 釉料组成要适应坯体性能及烧成工艺要求: 1)釉的熔融性质
2)坯、釉的膨胀系数、弹性模量相适应
3)坯、釉的化学组成相适应,有一定差别,但不宜过大,以形成稳定的中间层。
2. 釉料对釉下彩、釉中彩不致溶解或使其变色;3. 综合考虑原料对制釉过程、釉浆性能、釉层性能的作用、影响,合理选用原料;4. 熔块釉的配制。 配制原因:(1)易溶于水的Na2CO3、 K2CO3、硼酸、硼砂等原料,施釉过程中易被坯体吸收,降低坯体烧结温度,提高釉的成熟温度;(2)一些有毒原料(铅的化合物、钡盐、锑盐等),易使人中毒。 熔块釉的配制原则:
(1)熔块中的 (RO2+R2O3)的摩尔数/(R2O+RO)摩尔数 =1:1~3:1,可避免因熔制温度太高而使PbO、B2O3及碱性成分大量挥发;(2)以化工原料引入的Na2O、K2O和含硼化合物均应配于熔块中;(3)熔块中的 (Na2O+ K2O)摩尔数应小于其它碱性氧化物之和,这时熔块才不致溶于水中;(4)含硼熔块中SiO2/B2O3应≥ 2:1,以降低熔块溶解度;(5)熔块中Al2O3的摩尔数应≤ 0.2,以防熔体粘度大,熔化不透。
装饰
装饰方法:釉上装饰;釉下装饰;釉中装饰;釉层装饰;坯体装饰;综合装饰。
1、釉上装饰: 在烧成后的制品上进行彩饰加工的方法。通过彩绘、贴花等方法加彩后,进行低温烧成(750-850),获得丰富多采的效果。由于颜料固定在制品釉的表面,没有固定的保护层,画面容易磨损变色,铅的溶出对人有害。手工彩绘,贴花,喷花,印花,热喷涂,彩色镀膜。
2、釉下装饰:在生坯或素坯上加彩后,施以透明釉经高温1200度一次烧成的装饰方法。 其特点是色料与坯料在高温下同时烧成,色料渗透于坯体中,使图案光泽滋润、表面光滑、
色泽晶莹艳丽、有釉层的保护。手工彩绘,贴花,印花。 有“看得见,摸不着,永不褪色”之神秘感
3、釉中装饰:在釉坯或烧成制品的釉面上加彩后,高温(1100-1250)一次烧成使装饰图案渗入釉层中的方法。
高温快烧工艺:采用的是高温快速原料,解决了铅溶出问题,有了保护层,画面耐酸碱。 丝网印花,喷彩,贴花。 4、釉层装饰
通过改变整个釉层的色泽,结构形式、物理性能而达到彩饰效果。透明釉、无光釉、结晶釉、裂纹釉、乳浊釉、颜色釉、艺术釉。 5、坯体装饰
色料已以不同的方式加入坯料中,使坯体全部、局部或按一定的图案着色,以达到装饰效果。色坯、压花、辊花、浮雕、渗花、化装土磨光。 施釉方法 1、浸釉
浸釉是将坯体浸入静止的釉浆中,然后迅速提起。适合于日用瓷及其它小件制品。 2、荡釉
是将釉浆舀入空心坯件之内,然后摇荡坯件,使釉浆上下、左右流动而涂敷于坯件的内表面。适合于空心制品。 3、浇釉
是利用浇洒的方法,把釉浆浇于坯件之上。适合于大件制品。 4、刷釉
是用毛笔蘸取釉浆途刷于坯体之上。适合于同一坯体上施几种不同的釉或用于补釉。 5、喷釉
是利用压缩空气将釉浆雾化于坯体的表面。适合于薄壁、易碎的高档制品、釉下彩装饰的制品。
陶瓷的烧成
烧成:通过高温处理,使坯体发生一系列 物理化学变化,形成预期的矿物组成和显微结构,从而达到固定外形并获得所要求性能的工序。表面积减小、孔隙率降低、机械性能提高. 烧成是陶瓷制造工艺中最重要的工序之一。陶瓷烧成所需时间约占整个生产周期的1/3-1/4,所需费用约占产品成本的40%左右。因此,正确的设计与选择窑炉,科学地制定和执行烧成制度并进行严格的执行装烧操作规程,是提高产品质量和降低燃料消耗的必要保证。 目前我国日用陶瓷工业广泛采用隧道窑、辊道窑和推板窑,并保留少量的倒焰窑继续用于生产。
一、坯体在烧制过程中的物理变化
坯体的烧制是一个由量变到质变物理变化和化学变化交错进行的过程。可以将日用陶瓷的烧成过程分为四个阶段。
1、坯体水分蒸发期(室温-300 ℃ )
坯体在这一阶段主要任务是排除干燥后的残余水。控制坯体入窑水分是本阶段快速升温的关键。一般日用瓷坯体入窑水分控制在1%以下。因为温度高于120 ℃时坯体内部的水分发生强烈汽化。蒸汽压力超过坯体的抗张强度极限时,造成制品开裂,对于厚壁制品尤为突出。在这一阶段,坯体强度变化很小,无化学变化 2、氧化分解与晶型转变期(300-950 ℃ )
在这一阶段,坯体内部发生较复杂的物理化学变化:粘土和其它含水矿物排除结构水: Al2O3·2SiO2 · 2H2O → Al2O3·2SiO2 · 2H2O + 2H2O↑(500~700 ℃) 3MgO · 4SiO2 ·H2O → 3(MgO · SiO2)+SiO2 + H2O↑(900 ℃)
碳酸盐分解;有机物、碳素和硫化物被氧化;石英晶型转变。化学变化:1)重量减轻,气孔率提高,有一定的收缩;(2)有少量液相产生,后期强度有一定提高。 碳酸盐的分解
? CaCO3→CaO+CO2 ↑ 850~1000 ℃ ? MgCO3 → MgO+CO2 ↑ 500~850 ℃