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日用长石质瓷坯料配方设计

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陕西科技大学实验设计报告

日用长石质瓷坯料配方设计、试样制备及其性能测试

1. 前言

实验目的及意义:

通过陶瓷工艺设计性综合实验,达到: (1)深刻常用陶瓷原料在陶瓷坯料中的作用; (2)掌握坯料配方设计和实验研究方法; (3)掌握实验技能,提高动手能力; (4)提高分析问题和解决问题的能力;

(5)为毕业论文实验、进一步深造或从事专业技术工作奠定良好的基础。

2. 文献综述

陶瓷行业在我国是一个古老的行业.大约已有8000多年的历史 在唐宋时期,陶瓷制造已相当发达,并形成一定的生产规模。宋代钧、汝、官、哥、定五大名窑产品闻名于世,陶瓷器作为商品开始批量输出海外 明清两代,是我国瓷业发展的历史鼎盛时期。以江西景德镇瓷器为代表,其精美多样的产品、精湛的技艺,在全世界享有极高的声誉。建国以前,我国陶瓷行业受到了严重的摧残,一蹶不振;而此间西方制瓷业却得到了很大的发展,我国的瓷国地位受到了严重的挑战。

建国以来,我国的陶瓷行业得到了迅速的发展,陶瓷企业遍布全国,形成河北唐山、邯郸,山东淄博,江苏宜兴,江西景德镇,湖南醴陵,福建德化,广东佛山、湛江、汕头,辽宁海城等重点陶瓷产区;建立了陶瓷研究所、设计院、大专院校与陶瓷装备制造、装饰材料制造等专业工厂,一个完整的工业体系业已建立;产品品种也由日用陶瓷、陈设艺术陶瓷扩展到建筑卫生陶瓷、工业陶瓷及高技术陶瓷等领域。近年来,我国传统的日用陶瓷行业引进了国外先进的制瓷技术和装备,使许多产区、企业的生产进一步现代化,产品质量不断提高,产品出口创汇增加,我国日用陶瓷工业和世界先进水平的差距在逐步缩小。

目前国际陶瓷业正在逐步重组,生产格局在调整变化之中。一些发达国家,如德国、美国、日本,凭借技术、资金优势转向重点发展高技术陶瓷;而日用陶瓷的生产由于原料、人工费用增加、附加值相对较低等原因,正逐步转移到发展中国家,这就为我国陶瓷产品抢占国际市场提供了难得的机遇。目前我国日用陶瓷出口数量占世界第一位.但平均售价偏低的局面仍无明显改观,其主要原因是产品档次低,花色品种不适应国际市场需求 因此,从原料、燃料、辅助材料、技术装备、生产管

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陕西科技大学实验设计报告

理等诸多环节人手,提高出1:3产品的质量是我国陶瓷行业发展的关键,必须走。以质取胜”之路。

长石质瓷是目前国内外陶瓷工业所普遍采用的一种瓷质。它是以长石作助熔剂的“长石—石英——高岭土”三组分系统瓷,由粘土、石英、长石以 2∶1∶1左右的比例配合,经制泥、成型、干燥、 上釉、烧制(1200~1400℃)等工序制成。这种瓷利用长石在较低温度下熔融并形成高粘度玻璃的特性。瓷胎是由玻璃相(50%~60%)、莫来石晶相(10%~20%)、残余石英晶相(8%~12%)、半安定方石英晶相(6%~10%)及微量气孔相(0.5%)构成。原料来源丰富、价格低廉,能制成大型制品,又具有相当好的电绝缘性能、力学性能、热性能、化学稳定性和耐气候性等特点。

3. 实验过程总体安排

首先查阅资料选择一种长石质瓷坯的化学组成,估计其烧成温度和抗弯强度,再根据已有的原料计算出配料量,然后根据配方,制备试样若干,通过对不同温度下烧制的试样的吸水率和线收缩率测定,绘制温度-收缩率,温度-吸水率曲线,确定烧成温度,最后测量在此温度下烧成试样的抗弯强度,另补充电解质稀释泥浆实验。

4. 实验配方设计计算(近似计算)

4.1瓷坯及原料化学组成“灼减量”换算成不含灼减量的质量分数(表1—表2)

瓷坯为日用长石质瓷坯料

通过查阅文献得到一种长石质瓷的配方如下表一所示

表一某瓷器的配方 wt%

石英 28

通过换算得到这种原料不含酌减的各化学组成组成如下表二所示

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烧成温度 1280 长石 20 大同砂石 25 衡阳土 20 碱干 7 陕西科技大学实验设计报告

表二 不含酌减量的各原料的化学组成 wt%

SiO2 项目 石英 长石 98.88 67.47 0.85 18.0 42.74 26.31 46.77 0.45 — 0.15 0.22 0.73 — — 0.23 微量 0.35 0.28 — 0.34 0.68 0.55 — 0.49 0.27 0.33 — — — 11.44 2.68 — — Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O + Na2O 化学组成 大同砂石 56.27 衡阳土 碱干 71.23 50.75 0.36 0.64 0.57 0.26 通过各种原料中每种氧化物的质量,然后将各原料的同种氧化加和结果如下

组成 SiO2 质量(g) 59.02 Al2O3 23.06 Fe2O3 0.26 TiO2 0.08 CaO 0.34 MgO 0.23 K2O + Na2O 3.08 从而得到这种长石质瓷的化学组成如下所示 组成 SiO2 质量百分数 因此可以用所给的以下原料进行配料量的计算

实验室原料使用石英、长石、生砂石、滑石粉、洪江土、苏州土

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Al2O3 26.79 Fe2O3 0.30 TiO2 0.09 CaO 0.39 MgO 0.27 K2O + Na2O 3.58 68.57 陕西科技大学实验设计报告

表3 瓷坯及原料化学组成(含灼减)wt% 单位: % 化学组SiO2 成 项目 日用长石质瓷瓷坯 石英 长石 生砂石 滑石粉 洪江土 苏州土 98.50 0.70 0.10 0.70 0.20 0.10 0.40 0.50 0.10 — 0.40 — — — — 0.60 0.10 1.50 0.30 0.32 0.30 — 0.10 30.50 0.10 0.10 — — 10.90 3.20 0.10 — — — 1.20 0.40 — — 0.30 0.70 14.60 5.50 13.30 12.30 68.57 26.79 0.30 0.09 0.39 0.27 2.78 0.80 — Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O + Na2O 灼减量 70.10 13.60 46.70 37.50 62.00 0.40 49.50 34.40 46.43 39.87

表4 换算后瓷坯及原料化学组成(无灼减)wt% 单位: % 化学组成 SiO2 项目 日用长石质瓷瓷坯 石英 长石 生砂石 滑石粉 洪江土 苏州土 98.80 0.70 0.10 0.70 0.23 0.11 0.46 0.57 0.10 — 0.47 — — — — 0.60 0.12 1.59 0.35 0.36 0.30 — 0.12 32.28 0.12 0.11 — 14.20 0.12 — 1.85 — 100.00 99.79 99.66 100.01 99.55 99.44 68.57 26.34 0.30 0.09 0.39 0.27 3.58 99.99 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O+Na2O 总计 70.59 13.70 54.69 43.91 65.61 0.42 57.09 39.68 52.94 45.46

4.2列表计算配料质量分数(表5)

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(注意:为保证成形性能可塑性要求,苏州土使用量不超过15%,洪江土使用量不超过20%,瓷坯MgO质量分数超过0.50%时,需加入滑石粉满足。)

拟定苏州土引入量14.00%,洪江土引入量18.00%

表5 配料量计算过程

化学组成 SiO2 项目 日用长石质瓷 瓷坯 苏州土 7.41 14.00% 余量 洪江土 10.28 18.00% 余量 滑石粉 100×0.23/32.28 =0.71% 余量 长石 100×3.25/14.20 =22.82% 余量 生砂石 100×9.71/43.91 =22.11% 余量 24.00 0 0 0.07 0.11 - - 10.33 9.71 0.08 0.02 0.02 - - 34.33 9.71 0.08 0.09 0.13 - 0 16.11 3.13 0.16 - 0.14 - 3.25 50.44 12.84 0.14 0.09 0.27 0 3.25 0.44 0.003 微量 - 0.01 0.23 - 50.88 12.84 0.14 0.09 0.28 0.23 3.25 7.14 0.08 - 0.06 0.02 0.33 61.16 19.98 0.22 0.09 0.34 0.25 3.58 6.36 0.08 - 0.05 0.02 - 68.57 26.34 0.30 0.09 0.39 0.27 3.58 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O+Na2O 第 5 页 共 9 页

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