陶瓷工艺学 第四章
第四章__坯体成型
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• 等静压成型的过程 • 1.初期成型压力较小时，粉体颗粒迁移和 重堆积阶段。 • 2.中期压力提高，粉体局部流动和碎化阶段。 • 3.后期压力最大时，粉体体积压缩，排出气 孔，达到致密化阶段。
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特点
• 等静压成型时液体介质传递的压力在各个 方向上等是相等的。弹性模具在受到液体 介质压力时产生的变形传递到模具中的粉 料，粉料与模具壁的摩擦力小，坯体受力 均匀，密度分布均一，产品性能有很大提 高
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第三节
可塑成型
定义：利用模具或刀具等的运动所造成的压力、剪
切力，挤压等外力对具有可塑性的坯料进行加工，迫 使坯料在外力的作用下发生可塑变形，制成坯料。
可塑成型是古老的一种成型方法。我国古代采用的手工
拉坯就是最原始的可塑成型法。常用的可塑成型方法主要
是挤压成型、流延成型、轧膜成型和注射成型等。
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瓷粉 粘合剂 增塑剂 水
混合，粉碎 干燥
混料辊压（粗轧）
成型 压延辊（精轧）
轧膜成型机
轧膜成型用塑化剂
各种轧膜瓷料用塑化剂的不同配比
聚乙烯醇水溶 液 浓度/ ％ 15 15 15 用量 /ml 35 18 24 900g 聚乙烯 醇 蒸馏 水 塑化剂 用量
坯料
乙醇 甘油
高压电容 器 压电喇叭 滤波器 压电陶瓷
4.2 旋压的工艺特点与控制：
(1)、以“刮泥”的形式排泥，要求泥料屈服值低些。即泥料 的含水率稍高些，排泥阻力小。 (2)、“刮泥”成型时，与样板刀接触的坯体表面不光滑，赶 光时需加水来赶光表面。 (3)、模座转速，据制品的形状定。 转速高：深腔制品，直径 小的制品，阴模旋压。一般转速控 制230 —400r/min。泥料水分21—23%。 (4)、“中心”准。石膏模，样板刀，模座主轴对准中心。 (5)、样板刀对泥料正压力小，生坯强度低，但可加宽刀口， 减小刀口角度，增加泥料等措施进行改进。 (6)、旋压设备简单，适应性强，可旋制深凹制品。
第四章 坯料的种类及制备工艺
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其中以金红石的物理电气性能最好，同时生产含钛电容器陶 瓷时，将TiO2原料预烧成金红石相，配釉用TiO2可不预烧。
4.3.2 原料的精选
原料的精选是指对于原料进行分离，提纯和除去各种有害 杂质的过程。包括物理方法、化学方法和物理化学方法。 物理方法：淘洗槽，水力旋流器，振动筛和磁选机等
4.4.2 筛分、除铁与搅拌
1.筛分
目的： 1）使原料颗粒适合于下一道工序的需要； 2）在粉碎过程中及时除去已符合细度的颗粒，可提高设备的粉碎 效率； 3）确定颗粒的大小及比例，提高工艺性能及产品质量。 筛分分为干筛和湿筛 摇动筛：筛面往复直线运动； 筛分机 回转筛：（圆筒筛、圆锥筛、多角筛）筛面回转运动，筛分效率大； 振动筛：筛面偏移运动，上下运动，筛分效率较高 泥浆过筛采用六角回转筛和圆形振动筛
2.除铁
泥料中含铁 杂质为
金属铁
氧化铁
含铁矿物：如黑云母、磁铁矿、褐铁矿、赤铁矿与菱铁矿等。 由于磁场对不同含铁矿物有不同效应，含铁矿物 磁化率愈大，则磁场对它的作用愈大，含铁矿物 按磁化率大小可分为如下四类：
强磁性 磁 化 率 含 铁 矿 物 中磁性
300～3000 ×10－6
弱磁性
25～300 ×10－6
陈 腐
过筛（自定中心振动筛） 闷料（粉料仓）
精 练
可塑泥条
压制粉料
注浆用泥浆
4.3 原料的预烧与精选
4.3.1 原料的预烧 原料预烧的作用
1.帮助碎化原料：例如大块石英岩质地坚硬，粉碎困难，利用石英多晶转 变伴随的体积效应，将石英在粉碎前预烧并急冷，使其结构疏松，利于粉 碎，一般预烧到900～1000℃； 2.减少坯料收缩：例如粘土，可部分预烧成熟料，一般700～900℃，又如 工业氧化铝（ γ－ Al2O3 ）；
陶瓷原理第四章
陶瓷原理第四章第一篇：陶瓷原理第四章第四章成型工艺及设备1、坯料组成表示方法1)原料百分比法(配料量表示法)2)化学组成法 3)实验式表示法4）示性矿物组成表示法2、坯料制备1、原料预处理(1)酸洗与磁选，(2)预烧，(3)合成2、配料与细磨（混合）3、预烧—常用原料的预烧目的4、注浆成形所用的料浆的性能要求(1)料浆的流动性要好。
(2)料浆的稳定性要好(即不易沉淀和分层)。
(3)料浆的触变性要小。
(4)料浆的含水量尽可能少，渗透性要好。
(5)料浆的脱模性要好。
(6)料浆中应尽可能不含气泡5、瘠性物料的悬浮方法、原理1)控制料浆的 pH 值在介质 pH 值变化的同时又引起胶粒ξ电位的增减，而ξ电位变化又引起胶粒表面吸力与斥力平衡的改变，以致使这些氧化物胶粒胶溶或絮凝，从而导致料浆粘度的变化。
(2)有机胶体与表面活性物质的吸附增加用量时，其线型分子在水溶液中形成三维网络结构，避免了胶粒的碰撞聚沉，从而提高了料浆的稳定性6、压力注浆法压力注浆法是通过提高泥浆压力来增大注浆过程的推动力，提高吸浆速度，加速水分的扩散，以缩短注浆和吸浆时间，提高制品的密度和强度。
7、热压铸成型的定义、原理、特点定义：热压铸成形是将含有石蜡的浆料在一定的温度和压力下注入金属模中，待坯体冷却凝固后脱模的成形方法。
原理：坯料烧结后粉碎，再加入工艺黏结剂加热化浆，并在一定温度压力下铸造成形、脱蜡烧成特点：制品的尺寸精确，结构紧密，表面光滑，广泛应用于制造形状复杂、尺寸要求精确的工业陶瓷制品，如电容器件、氧化物陶瓷、金属陶瓷等。
成型设备简单，模具磨损小，操作方便，生产效率高。
8、排蜡的目的、方式目的：坯体中的蜡在60℃以上开始熔融，120℃以上挥发，含蜡的坯体在高温烧成时会由于石蜡的软化而引起坯体变形，因此，一般在烧成前，先在低于烧结温度下进行排蜡处理。
方式：排蜡时，将含蜡的坯体埋在以 Al2O3 粉、MgO 粉、SiO2 粉或滑石粉为主要粉料的吸附剂中，包围着坯料的吸附剂可以支撑着坯料使其不致变形，并且吸附熔融的石蜡，随后石蜡挥发，便可达到排蜡目的。
郑州大学陶瓷工艺原理第四章3
可塑法成型是利用外力对具有一定可塑变形能力的坯 料进行加工成型的方法。基本原理是基于坯料的可塑性。 4.5.1 可塑泥团的成型性能 4.5.1.1 可塑泥团的流变特性 σy : 流动极限（流限、屈服值） εn : 假塑性变形 σρ : 强度极限 ερ : 断裂变形
2019/1/16 国家精品课程——陶瓷工艺原理
（3） 主轴转速（n1）和滚头转速(n2)
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4.5.2.2 塑压成型 将可塑泥料放在模型中在常温下压制成型的方法。 模型：蒸压型的α－半水石膏，内部盘绕多孔性纤维管，用 以通压缩空气或抽真空。 成型压力与坯泥的 含水量有关。
成型时施以一定的压力，坯体的致密度较旋坯法、滚压法都高。 因此，需要提高模型强度：采用多孔性树脂模、多孔金属模。
2019/1/16
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2. 颗粒取向与收缩、变形的关系
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3. 颗粒取向与产品性能的关系
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4.5.2 可塑成型工艺
4.5.2.1 滚压成型 1. 滚压成型工艺原理和特点 成型时盛放着泥料的石膏模型和滚压头分别绕自己的轴 线以一定的速度同方向旋转。滚压头在旋转的同时逐渐靠近 石膏模型，对泥料进行滚压成型。二者之间既有滚动又有滑 动，泥料主要承受压延力的作用。 阳模滚压（外滚压）：滚压头 决定坯体形状和大小，模型决 定内表面的花纹。 阴模滚压（内滚压）：滚压头 形成坯体的内表面。
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4.5.2.3 注塑成型（注射成型） 瘠性物料与有机添加剂混合加压挤制的成型方法。 1. 坯料的制备 坯料由陶瓷瘠性粉料与结合剂（热塑性树脂）、润滑剂、 增塑剂等有机添加剂构成。
陶瓷工艺学课程教学大纲
《陶瓷工艺学》课程教学大纲一、《陶瓷工艺学》课程说明（一）课程代码：08131021（二）课程英文名称：Ceramic Technology（三）开课对象：材料物理专业（四）课程性质：《陶瓷工艺学》是材料物理专业的一门专业方向选修课。
本课程的目的在于介绍陶瓷体的制备工艺、性质和应用。
（五）教学目的通过陶瓷工艺学的教学，使学生了解陶瓷技术的发展历史和在现代化建设中的作用，掌握陶瓷的制备工艺过程和技术，掌握陶瓷体的显微结构和性质，了解陶瓷在装饰等方面的应用，熟悉陶瓷制品的缺陷及分析方法。
（六）教学内容本课程主要包括原料、坯料、釉料、显微结构与性质、原料的处理、坯釉料制备、成形与模具、坯体的干燥、粘接、修坯与施釉、烧成与窑具、陶瓷装饰、陶瓷制品缺陷及其分析等几个部分。
通过教学的各个环节使学生达到各章中所提的基本要求。
（七）教学时数教学时数：72学时学分数：4学分教学时数具体分配：（八）教学方式以多媒体教学手段为主要形式的课堂教学。
（九）考核方式和成绩记载说明考核方式为闭卷考试。
严格考核学生出勤和作业情况，达到学籍管理规定的旷课量取消考试资格。
综合成绩根据平时成绩和期末成绩评定，平时成绩占40% ，期末成绩占60% 。
二、讲授大纲与各章的基本要求第一章原料教学要点：通过本章的教学使学生：1 了解陶瓷原料的概况和分类2 了解粘土的成因与分类；掌握粘土地工艺性质和加热变化；了解粘土在陶瓷生产中的作用，了解我国的粘土原料情况3 了解石英的种类和性质，掌握石英的晶型转化，了解石英在陶瓷生产中的作用4 了解长石的种类和一般性质，掌握长石的熔融特性，了解长石在陶瓷生产中的作用5 了解其它矿物原料情况教学时数：8学时教学内容：第一节原料分类一、概述二、原料分类第二节粘土类原料一、粘土的成因与分类二、粘土的组成三、粘土的工艺性质四、粘土的加热变化五、粘土在陶瓷生产中的作用六、我国的粘土原料第三节石英类原料一、石英的种类和性质二、石英的晶型转化三、石英在陶瓷生产中的作用第四节长石类原料一、长石的种类和一般性质二、长石的熔融特性三、长石在陶瓷生产中的作用第五节其它矿物原料一、含碱硅酸铝类二、碱土硅酸盐类原料三、碳酸盐类四、钙的磷酸盐类五、高铝质矿物原料六、锆英石七、工业废渣第六节陶瓷原料的标准化考核要求：1、原料的概述和分类（了解）2、粘土的成因与分类（识记）；粘土组成、工艺性质（识记）；粘土的加热变化（领会）；粘土在陶瓷生产中的作用以及我国的粘土原料情况（了解）3、石英的种类和性质（识记）；石英的晶型转化（领会）；石英在陶瓷生产中的作用（了解）4、长石的种类和一般性质（识记）；长石的熔融特性、长石在陶瓷生产中的作用（领会）5、含碱硅酸铝类等其它矿物原料（了解）第二章坯料教学要点：通过本章的教学使学生：1 了解坯料的类型；掌握坯料的配料的依据2 掌握坯料配料的计算方法3 了解坯料的成形性能4 掌握坯料添加剂的种类、作用教学时数：8学时第一节坯料的类型一、瓷器坯料二、精陶坯料三、其它陶瓷器坯料第二节配料的依据第三节配料计算一、配料组成的表示方法二、配料计算第四节坯料的成形性能一、可塑泥团的成形性能二、泥浆的成形性能三、压制用分料的成形性能第五节调整坯料性能的添加剂一、添加剂的种类二、解凝剂的作用三、塑化剂的构成四、有机粘合剂的性能考核要求：1、坯料的类型（识记）；坯料配料的依据（领会、应用）2、坯料配料的计算方法（领会、应用）3、坯料的成形性能（识记）4、坯料添加剂的种类、作用（识记）第三章釉料教学要点：通过本章的教学使学生：1 了解釉的作用、特点及性质2 了解釉的种类、制釉氧化物3 掌握确定釉配方的依据4 掌握釉料配方的计算5 掌握釉层形成过程的反应6 了解釉的析晶过程、影响因素7 掌握坯釉的适应性教学时数：8学时第一节釉的作用及特点一、釉的作用二、釉的特点和性质第二节釉的分类、制釉氧化物一、釉的种类二、制釉氧化物第三节确定釉配方的依据一、釉配方的物理化学基础二、釉料配方的配制原则三、釉料配方的确定第四节釉料配方的计算一、釉料的表示方法二、釉式的计算三、釉料配方的计算第五节釉层形成过程的反应一、釉料在加热过程中的变化二、釉层冷却时的变化三、釉层内的气泡第六节釉的析晶一、釉熔体的析晶二、影响釉熔体析晶的因素三、析晶对釉面光学性质的影响第七节坯釉适应性一、膨胀系数对坯釉适应性的影响二、中间层对坯釉适应性的影响三、釉的弹性、抗张强度对坯釉适应性的影响四、釉层厚度对坯釉适应性的影响考核要求：1、釉的作用、特点及性质（识记）2、釉的种类、制釉氧化物（识记）3、确定釉配方的依据（领会、应用）4、釉料配方的计算（领会、应用）5、釉层形成过程的反应（识记）6、釉的析晶过程、影响因素（识记、领会）7、坯釉的适应性（领会）第四章显微结构与性质教学要点：通过本章的教学使学生：1 了解陶瓷坯体的显微结构2 了解釉层的显微结构3 掌握釉层的物理化学性质4 掌握陶瓷性能的控制方法教学时数：8学时第一节陶瓷坯体的显微结构一、显微结构的构成二、工艺因素对显微结构的影响第二节釉层的显微结构一、透明釉二、乳浊釉三、结晶釉四、无光釉五、高温颜色釉六、半导体釉第三节釉层的物理化学性质一、釉的熔融温度范围二、粘度与表面张力三、热膨胀性与弹性四、白度、光泽度与表面硬度五、力学强度与表面硬度六、化学稳定性七、介电性质第四节陶瓷性能的控制一、陶瓷强度的控制二、陶瓷光学性能的控制三、陶瓷介电性质的控制考核要求：1、陶瓷坯体的显微结构（识记）2、釉层的显微结构（识记）3、釉层的物理化学性质（识记、领会）4、陶瓷性能的控制方法（领会、应用）第五章原料的处理教学要点：通过本章的教学使学生：1 掌握原料的精选方法，了解水的性质对坯料、制品性能的影响2 了解原料预烧的作用教学时数：2学时第一节原料的精选一、原料的精选方法二、水的性质对坯料、制品性能的影响第二节材料的预烧一、预烧的作用二、石英、长石、滑石、工业氧化锌、粘土的预烧考核要求：1、原料的精选方法（领会），水的性质对坯料、制品性能的影响（识记）2、原料预烧的作用（领会）第六章坯、釉料制备教学要点：通过本章的教学使学生：1 了解坯料的种类、品质要求2 掌握坯料的制备3 掌握釉料的制备4 了解坯料、釉料制备的主要工序及设备教学时数：6学时第一节坯料的种类和品质要求一、坯料的种类二、坯料的品质要求第二节坯料制备一、塑性坯料制备二、注浆坯料制备三、压制坯料制备第三节釉料制备一、釉料制备的品质要求及控制二、釉料制备第四节坯、釉料制备的主要工序及设备一、原料粉碎二、筛分三、除铁四、泥浆脱水五、陈腐与练泥六、造粒七、熔块熔制考核要求：1、坯料的种类、品质要求（识记）2、坯料的制备（领会）3、釉料的制备（领会）4、坯料、釉料制备的主要工序及设备（识记）第七章成形与模具教学要点：通过本章的教学使学生：1 了解器形的合理设计2 了解成形方法的分类，掌握成形方法的选择3 掌握可塑成形的几种方法4 了解注浆成形方法5 了解压制成形方法6 了解成形模具教学时数：8学时第一节器形的合理设计第二节成形方法的分类与选择一、成形方法分类二、成形方法的选择第三节可塑成形一、滚压成形二、旋压成形三、挤压成形四、车坯成形五、其他成形方法第四节注浆成形一、基本注浆方法二、强化注浆方法三、其它注浆成形方法第五节压制成形一、干压成形二、等静压成形第六节成形模具一、石膏与石膏模二、新型多孔模具三、压制成形用金属模四、挤压成形用模具五、等静压成形模具六、模具的放尺考核要求：1、器形的合理设计（识记）2、成形方法的分类（识记），成形方法的选择（领会、应用）3、可塑成形的几种方法（识记、领会）4、注浆成形方法（领会）5、压制成形方法（领会）6、成形模具（领会）第八章坯体的干燥教学要点：通过本章的教学使学生：1 了解干燥的作用、过程、收缩与变形2 了解影响干燥速度的因素、干燥介质参数的确定3 掌握热空气等几种干燥方法教学时数：4学时第一节干燥作用与干燥过程一、干燥的作用二、干燥过程三、干燥收缩与变形第二节干燥制度的确定一、影响干燥速度的因素二、干燥介质参数的确定第三节干燥方法一、热空气干燥二、工频电干燥三、直流电干燥四、辐射干燥五、综合干燥考核要求：1、干燥的作用、过程、收缩与变形（识记）2、影响干燥速度的因素、干燥介质参数的确定（识记）3、热空气等几种干燥方法（领会）第九章粘接、修坯与施釉教学要点：通过本章的教学使学生：1 掌握粘接与修坯2 掌握施釉的方法教学时数：2学时第一节粘接与修坯一、粘接二、修坯第二节施釉一、釉浆施釉法二、静电施釉三、干法施釉考核要求：1、粘接与修坯（领会）2、施釉的方法（领会）第十章烧成与窑具教学要点：通过本章的教学使学生：1 了解烧成制度与产品性能的关系，掌握制定烧制制度的依据2 了解快速烧成的意义和工艺措施3 了解装窑的要求和方法4 了解窑具的种类、性能要求、制造等教学时数：6学时第一节烧成制度一、烧成制度与产品性能的关系二、制定烧成制度的依据三、烧成制度示例和说明第二节快速烧成一、快速烧成的意义二、快速烧成的工艺措施第三节装窑一、装窑要求二、装窑方法第四节窑具一、窑具种类二、窑具的性能要求三、窑具材质的类型及损坏情况分析四、窑具的制造考核要求：1、烧成制度与产品性能的关系（识记），制定烧制制度的依据（领会、应用）2、快速烧成的意义和工艺措施（识记）3、装窑的要求和方法（识记、领会）4、窑具的种类、性能要求、制造等（识记）第十一章陶瓷装饰教学要点：通过本章的教学使学生：1 了解陶瓷颜料的分类、制造、发色机理以及影响色剂呈色因素2 了解釉上装饰、釉下装饰、釉中彩3 了解颜色釉、艺术釉4 了解坯体装饰，了解铅镉离子溶出原因、影响因素教学时数：6学时第一节陶瓷颜料一、分类二、陶瓷颜料制造三、陶瓷颜料发色机理四、影响色剂呈色因素第二节釉上装饰一、彩绘二、贵金属装饰三、光泽彩四、其他装饰方法第三节釉下装饰一、彩绘二、其他装饰方法第四节釉中彩第五节颜色釉一、低温颜色釉二、高温颜色釉第六节艺术釉一、结晶釉与砂金釉二、无光釉三、碎纹釉四、变色釉五、金属光泽釉第七节坯体装饰一、色坯、斑点、绞胎二、镂空、刻花、堆雕三、化妆土四、渗花第八节釉料、颜料中铅、镉离子的溶出一、溶出原因二、影响因素三、降低铅、镉溶出量的方法考核要求：1、陶瓷颜料的分类、制造、发色机理以及影响色剂呈色因素（识记）2、釉上装饰、釉下装饰、釉中彩（识记）3、颜色釉、艺术釉（识记）4、坯体装饰，了解铅镉离子溶出原因、影响因素（识记）第十二章陶瓷制品缺陷及其分析教学要点：通过本章的教学使学生：1 了解日用陶瓷缺陷分析2 了解墙地砖缺陷分析3 了解卫生陶瓷缺陷分析教学时数：4学时第一节日用陶瓷缺陷分析一、变形二、裂纹三、斑点四、溶洞五、落渣六、粘疤与底沿粘渣七、底足粘脏八、疙瘩与泥渣九、缺泥与磕碰十、起泡十一、针孔与橘釉十二、釉缕十三、缺釉十四、釉面擦伤十五、生烧与过烧十六、烟熏十七、阴黄十八、火刺十九、色脏二十、彩色不正二十一、画面缺陷二十二、饰金缺陷二十三、铅溶出量超标第二节墙地砖缺陷分析一、变形二、裂纹三、夹层四、尺寸偏差五、大小边六、黑心七、色差八、釉面缺陷九、吸湿膨胀性第三节卫生陶瓷缺陷分析一、变形二、裂纹三、斑点四、坑包五、棕眼六、缺釉七、釉缕与釉面波纹八、烟熏考核要求：1、日用陶瓷缺陷分析（识记、领会）2、墙地砖缺陷分析（识记、领会）3、卫生陶瓷缺陷分析（识记、领会）三、推荐教材和参考书目1、《陶瓷工艺学》，李家驹主编，中国轻工业出版社，20012、《日用陶瓷工艺学》，李家驹主编，武汉工业大学出版社，19923、《陶瓷工艺学》，章秦娟主编，武汉工业大学出版社，19974、《陶瓷工艺学》，陆小荣主编，湖南大学出版社，20055、《材料科学与技术丛书(第17卷)-陶瓷工艺》，[英]理查德 J.布鲁克，科学出版社，19996、《先进陶瓷工艺学》，刘维良主编，武汉理工大学出版社，20047、《特种陶瓷工艺学》，李世普, 武汉理工大学出版社，1990。
陶瓷工艺学课件
《陶瓷工艺学》绪论陶瓷工艺学是无机非金属材料重要的专业课程，它以陶瓷材料的性质─结构─工艺之间的关系为纲，阐明材料的组成，键性，结构与性能的内在联系，讨论工艺方法对产品性能的影响。
将技术基础的有关原理与生产工艺，性能控制融合在一起。
因此，广义的陶瓷概念已延伸到无机非金属材料的概念范畴内。
此外，陶瓷作为中国古老文明与艺术的象征，使得日用瓷具有最广泛的实用性和欣赏性，也是陶瓷科学技术与工艺美术有机结合的产物，陶瓷从作为日用品开始，已逐步发展为国民经济领域中的重要材料。
陶瓷已从古老的艺术宫殿走出来，跨进了现代科学技术的行列之中。
璀璨的历史文明给我们留下了大量的陶瓷艺术珍品，这些历代名瓷或从造型，或从色彩，或从雕琢，从技术难度上创造了一个又一个的神奇，历久弥新，有强烈的视觉效果，能有效的调动学生的兴趣,在课程内容上,我们将另辟一章,结合专业知识着重介绍我国历代名瓷,不但可显著提高学生听课效果,而且符合当前在自然学科中加强人文修养的要求。
一、陶瓷的概念1、传统陶瓷：陶器，炻器，瓷器等以粘土为主要原料的制品的通称。
按吸水率分类2、现在陶瓷：无机非金属固体材料的通称。
从概念上可以看出陶瓷内涵的扩大二、陶瓷的发展史概述1、陶器的起源和演变2、由陶到瓷的发展3、我国历代瓷器的成就三、陶瓷在现代化建设中的作用四、现代陶瓷技术１、新技术与新工艺的采用：（１）原料制备：最初采用天然原料，不加任何处理。
现在为适应特殊材料的特殊要求，对原料进行精选，分等级处理，在纯度、粒度、性质等各方面加以控制。
（２）粉料制备：传统的半机械，机械球磨，兑打粉磨等粉碎方法。
现在为制备超细粉末，采用化学气（液）相沉淀，溶胶－凝胶法，气流粉碎，超声波粉碎等方法来制备（胶体颗粒１０-７～１０-９m）。
一些半干压成型的建筑陶瓷，铁氧体及电子陶瓷普遍地采用喷雾干燥法进行坯料加工和造粒。
在特种陶瓷粉末制备中将详细介绍如何用固、液、气相法合成超细粉末。
（3）成型方法：等静压成型法已不仅用于特种陶瓷，也陆续在电瓷，日用瓷的生产中使用，注射成型法开始由塑料工业移植到陶瓷工业中去。
第四章陶瓷的烧成ppt课件
2021/4/17
无机非金属材料学
发热元件
电炉按炉温的高低可以 分为低温（工作温度低于 700℃）、中温（工作温度为 700—1250℃）和高温（工作 温度大于1250℃）三类。炉 温在1200℃以下，通常采用 镍铬丝、铁铬钨丝，炉温为 1350—1400℃时采用硅碳棒； 炉温为1600℃可采用二硅化 钼棒为电热体。
颗粒尺寸分布对最终烧结样品密度的影响可以通过分 析有关的动力学过程 来研究，即分析由不同尺寸分布的坯体内部，在烧结过程 中“拉出气孔”（pore drag）和晶粒生长驱动力之间力的平 衡作用。
研究表明，较小的颗粒尺寸分布范围是获取高烧结密度 的必要条件。
2021/4/17
无机非金属材料学Βιβλιοθήκη 二、影响陶瓷材料烧结的工艺参数
2021/4/17
无机非金属材料学
三、梭式窑（drawer kiln）
2021/4/17
梭式窑结构示意图 1-窑室；2-窑墙；3-窑顶；4-烧嘴；5-升降窑门； 6-支烟道；7-窑车；8-轨道
无机非金属材料学
2021/4/17
无机非金属材料学
三、梭式窑（drawer kiln）
2021/4/17
（1）烧成温度对产品性能的影响
烧成温度是指陶瓷坯体烧成时获得最优性质时的相应 温度，即操作时的止火温度。
烧成温度的高低直接影响晶粒尺寸和数量。对固相扩 散或液相重结晶来说，提高烧成温度是有益的。然而过高 的烧成温度对特瓷来说，会因总体晶粒过大或少数晶粒猛 增，破坏组织结构的均匀性，因而产品的机电性能变差。
钟罩窑。
一、电炉 电炉（electric furnace）是电热窑炉的总称。一般
是通过电热元件把电能转变为热能，可分为电阻炉、 感应炉、电弧炉等。
陶瓷工艺学
定义：传统陶瓷: 以无机矿物岩石为原料,经过人工加工和高温处理,历经一系列物理化学变化后而得到的质地坚硬的制品,包括日用陶瓷、耐火材料、水泥、玻璃等.新型陶瓷：定义一：以氧化物Al2O3、ZrO2、TiO2等人工原料或合成原料为坯料,按传统陶瓷生产工艺而制得的陶瓷,也称特种陶瓷,包括纯氧化物陶瓷、电子陶瓷、工程陶瓷等。
定义二：采用高度精选和合成的原料，具有能精确控制的化学组成，按照便于控制的制造技术加工的、便于进行结构设计，并且有优异特性的陶瓷。
第一章原料及原料的合成天然原料：天然岩矿、共生或混入不同杂质的矿物，化学组成不纯，用于普通陶瓷制品。
传统陶瓷原料大致分三类：粘土类原料、瘠性原料、熔剂。
化工原料：将天然原料通过化学或物理方法进行加工提纯，使化学组成得以富集，以达到一定性能和纯度要求的原料，用于配制色坯、色釉、制品的表面装饰及特种陶瓷。
§1.1 氧化物类原料1、石英具有很强耐酸侵蚀能力（氢氟酸除外），但与碱性物质接触时能起反应而生成可溶性的硅酸盐。
高温下，石英易与碱金属氧化物作用生成硅酸盐与玻璃态物质。
石英材料的熔融温度范围取决于二氧化硅的形态和杂质的含量。
石英在陶瓷生产中的应用（1）起瘠性作用，石英颗粒多呈角尖棱状，提供了水分排出的通道，缩短干燥时间，减少干燥收缩。
（2）石英在高温下的多晶转变产生的体积膨胀可抵消由于粘土矿物的脱水收缩。
（3）高温下部分熔于液相中，形成玻璃相，提高了玻璃体粘度，减少制品变形，可与Al2O3反应形成莫来石，成分瓷胎的骨架。
过多的石英在冷却时会由于晶形转变带来较大的体积效应，降低热稳定性。
（4）石英是釉料的主要成分，增加石英含量，可提高釉料的熔融温度和高温粘度，增加釉的耐磨性、硬度、机械强度、化学稳定性。
2、ZrO2的性质：自然界中，游离ZrO2只有单斜锆石，产量少，杂质多，工业中都是化工原料，是由锆英石提炼而得。
较纯ZrO2粉呈黄色或灰色，高纯的呈白色，但常含有二氧化铪（HfO2），二者性质相似，不易分离，它们对材料的电性能影响也相似。
陶瓷工艺学-陶瓷的加工及改性-第4节
蒸发制膜材料 （锡青铜）
加热电源
真空密封
料）所组成，其特点是能量高度集中能
排气口
使膜料源的局部表面获得极高的温度， 对高、低熔点的膜料都能加热气化。
真空蒸发镀膜示意图
2016/4/5
福州大学 材料科学与工程学院
致谢
2016/4/5
2016/射镀膜（vacuum sputtering coating）
它是在功能陶瓷表面形成导电层的方法，如镀铝，金等，具有镀膜 质量较高，简便实用等优点。该方法配合光刻技术可以形成复杂的电极 图案，也可形成合金和难熔金属的导电层以及各种氧化物，钛酸钡等化 合物薄膜。真空蒸发镀膜原理如下图所示
（3）银电极浆料的制备：将制备好的含银原料，熔剂和粘合剂按一定配比进 行配料后，在刚玉或玛瑙磨罐中球磨40~90h，使粉体粒度＜5μm并混合均匀。
（4）涂敷工艺：有手工，机械，浸涂，喷涂或丝网印刷等 （5）烧银：烧银的目的是在高温作用下使瓷件表面上形成连续、致密、 附着牢固、导电性良好的银层
2016/4/5
常用的有电阻加热法和电子束加热法。
真空室 镀件加热电源
（1）电阻加热法是用高熔点金属（钨、 镀件支架
钼）做成丝或舟型加热器，用来存放蒸 发材料，利用大电流通过加热器时产生 的热量来直接加热膜料。 （2）电子束加热法由一个提供电子的 热阴极、加速电子的加速极和阳极（膜
镀件（三用阀） 蒸汽流 蒸发器 挡板
福州大学 材料科学与工程学院
二、化学镀镍法
优点： （1）镀层厚度均匀，能使瓷件表面形成厚度基本一致的镀 层。 （2）沉积层具有独特的化学、物理和机械性能，如抗腐蚀、 表面光洁、硬度高、耐磨良好等。 （3）投资少，简便易行，化学镀不需要电源，施镀时只需 直接把镀件浸入镀液即可。
陶瓷工艺学4陶瓷成型
● 过分解凝时，粘度 重新增大（η=τ/γ）. 触变环也变大。
● 瓷器泥浆含有 较多的瘠性原料。
● 随着碳酸钠的 加入量增大，泥 浆由假塑性流态 改变为胀流型流 体。
瓷器泥浆（含水率31%）加入Na2CO3 的流变曲线
2. 成坯速度（模型吸浆速度）
实验证明，注浆成型时，经过一定时间后，模型表面形成一定厚度的 坯体层后，注件的成坯速度主要由水分通过坯体层扩散到模型表面的 速度所控制。
由理论推导可得出，坯体的成坯厚度与时间的关系为：
D = K ·t 1/2
D
式中 K 为吸浆（成坯）速度常数。它 与下列因素有关：
t
D = K ·t 1/2 K 与下列因素有关： (1) 坯体层中的气孔率（或固相颗粒填充率）。 (2) 泥浆细度。 (3) 泥浆温度（液相介质的粘度）。
● 屈服值σy和最大变形量εp
σ
是相互关联的，且往往相互矛
盾。
● 改变泥料的含水量，可以
改变其中一个流变参数，但
同时也会降低另一个特性参
数。如右图所示，随着含水量
ε
增加，σy 减小而εp 却增大。
● 因此，一般可以近似地用
某粘土泥料的含水率与其应力—应变曲线
（σy×εp ）来评价泥料的成型性能，这就是前已述及的 “可塑性指 标”。对于一定组成的泥料而言，在合适的含水量条件下，这个乘
变、塑性变形和粘性流动。物体的流变特性系指其在某一时刻所
表现出的应力与应变的定量关系。
y
xy
dvx dy
v
τ
剪 表观 速度
切 粘度 梯度
应
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4.2 注浆成型
工艺过程：将制备好的坯料泥浆注入多孔性模型内，由于多孔 性模型的吸水性，泥浆在贴近模壁的一侧被模子吸水而形成一 均匀的泥层，并随时间的延长而加厚，当达到所需厚度时，将 多余的泥浆倾出，最后该泥层继续脱水收缩而与模型脱离，从
模型取出后即为毛坯。
2020年4月5日
传统的定义：在石膏模的毛细管力作用下，含有 一定水分的粘土泥浆脱水硬化、成型的过程。 目前：将所有基于坯料具有一定液态流动性的成型方法 统归为注浆成型。
陶瓷工艺学
陶瓷坯体的成型
2020年4月5日
课程回顾
坯体的配方与制备
化学组成及所用原料的化学组成 预处理：酸洗与磁选、预烧、预合成 塑化 造粒 注浆用浆料
釉料的配方与制备
釉式：釉料的化学组成 符合坯体的材料、组成和要求 根据釉料组成对性能的影响
2020年4月5日
4.1 概述
成型是将制备好的坯料，用各种不同的方法制成具有一定
注浆成型所用的料浆必须具备如下性能： ① 料浆的流动性好； ② 料浆的稳定性要好(即不易沉淀和分层)； ③ 料浆的触变性要小； ④ 料浆的含水量尽可能少，渗透性要好； ⑤ 料浆的脱膜性要好； ⑥ 料浆中应尽可能不含气泡。
2020年4月5日
注浆成型法有空心注浆和实心注浆两种。为了提高注浆速度和 坯体的质量，又出现了压力注浆、离心注浆和真空脱气注浆等 方法。
(1) 固相的含量、颗粒大小和形状的影响
在一定浓度的泥浆中，固相颗粒越细，颗粒间的平均距离越小， 吸引力增大，位移时所需克服的阻力增大，流动性减小。此外， 由于水有偶极性和胶体粒子带有电荷，每个颗粒周围都形成水 化膜，固相颗粒所呈现的体积比真实体积大得多，因而阻碍泥 浆的流动。
泥浆流动时，固相颗粒既有平移又有旋转运动。当颗粒形状不 同时，对流动所产生的阻力必然不同。对于体积相同的固相颗 粒来说，等轴颗粒产生的阻力最小；颗粒形状不规则，流动阻 力大，泥浆流动性差。
可分为三类：注浆成型 (slip casting)、可塑成型 (plastic molding)和 压制成型 (compression moulding)。
景德镇等古老瓷区尚存在一种古老的成型方法：万能成型法 （做坯），可以制作各种形状大小厚薄不同的制品。
2020年4月5日
4.1.2 成型方法的选择
注浆成型工艺简单，但劳动强度大，生产周期长，不易实现自 动化；且坯料烧后的密度小，机械强度差，收缩、变形大，对 机械强度、几何尺寸、电气性能要求高的新型陶瓷产品，一般 不用此法。
2020年4月5日
4.2.1.1 影响泥浆流动性的因素
在实际生产中，注浆成型的泥浆应具有一定的流动性和稳定性 才能满足成型的要求。
在选用成型方法时，同一产品可以采用不同的方法来成型，而不 同的产品也可采用同一方法来成型。例如，直径为1m的大圆盘， 可以采用可塑法成型，也可采用注浆法成型。又如万件大花瓶(高 2.2m)用机械的成型方法是很困难的，景德镇的瓷器厂成型此种 大花瓶是由特殊工种大件做坯工成型的。景瓷釉13个大类，大件 是其中之一，大件的成型干燥有着许多关键的工艺技术问题要解 决，需要经验丰富的老工人，即特殊做坯工来成型此种大件。
③ 产品的产量和质量要求。产量大的产品可采用可塑成型法，产 量小的产品可采用注浆成型法。有的产品外商指定要求用手工成型 法，则只好采用手工可塑做坯成型。例如，蛋壳瓷只有采用手工做 坯利坯成型法。
2020年4月5日
④ 成型设备要简单，劳动强度要小，劳动条件要好。
⑤ 技术指标要高，经济效益要好。
总之，在选择成型方法时，希望在保证产品产量、质量的前提下， 选用设备最简单、生产周期最短、成本最低的方法。
工艺特点： （1）适于成型各种产品，形状复杂、不规则、薄、体积较大而 且尺寸要求不严的器物，如花瓶、汤碗、椭圆形盘、茶壶等。 （2）坯体结构均匀，但含水量大且不均匀，干燥与烧成收缩大。
2020年4月5日
4.2.1 注浆成型的特点及影响因素
在传统陶瓷工业中，注浆成型已有200余年历史。本世纪30年代 开始应用于碳化物、氮化物等新型陶瓷制品的成型。此法适于 生产一些形状复杂且不规则、外观尺寸要求不严格、壁薄及大 型厚胎的制品。
以图纸或样品为依据，确定工艺路线，选择合适的成型 方法。选择成型方法时，要从下列几方面来考虑。
① 产品的形状、大小、厚薄等。一般形状复杂、大件、薄壁产品， 可采用注浆成型法。而具有简单回转体形状的器皿则可采用旋压或 滚压成型法。
② 坯料的工艺性能。可塑性较好的坯料适用于可塑成型法，可塑 性较差的坯料可适用于注浆或干压成型法。
(3) 黏土及泥浆处理方法的影响
生产实践发现，黏土原料经过干燥后配成的泥浆其流动性有所改 变。如图4.1所示，当黏土干燥温度升高时，一定量泥浆流出时 间缩短，即其流动性增加。在某一温度下干燥黏土时，泥浆流动 性可达最大值。而进一步升高干燥温度，泥浆的流动性却又降低。 这和黏土干燥脱水后，表面吸附离子的吸附性质发生变化(这种 现象称为固着现象)有关。
形状和尺寸的坯体（生坯）的过程。
成型需满足的要求： 1．坯体应符合产品所要求的生坯形状和尺寸（应考虑收 缩）。 2．坯体应具有相当的机械强度，以便于后续工序的操作。 3．坯体结构均匀，具有一定的致密度。 4．成型过程适合于多、快、好、省的组织生产。
2020年4月5日
4.1.1 成型方法分类
从工艺上讲，根据坯料的性能和含水量的不同，陶瓷的成型方法
2020年4月5日
将泥浆陈腐一定时间对稳定注浆性能、提高流动性和增加坯体强 度都有利。因为在含有电解质的泥浆中，吸附离子的交换量随着 时间的延长而增加，陈腐过程除促进交换反应继续进行外，还可 以让有机物分解，排出气泡，从而改善泥浆性能。对泥浆进行真 空处理，也可得到同样的效果。
2020年4月5介质(水)的黏度下降，泥浆黏度也因而降 低。提高泥浆温度，除增大流动性外，还可加速泥浆脱水，增 加坯体强度。所以生产中有采用热膜热浆进行浇注的方法。若 泥浆温度为35～40℃、模型温度为35℃左右，则吸浆时间可缩 短一半，脱膜时间也相应缩短。