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應(yīng)用領(lǐng)域

黏土類原料,石英類原料 長(zhǎng)石類原料

發(fā)布時(shí)間:2016/12/07 點(diǎn)擊量:

制造陶器與瓷器用的天然礦物或巖石。主要有粘土、石英、長(zhǎng)石三大類。從工藝角度講,粘土是可塑性原料,石英是瘠性原料,長(zhǎng)石是熔劑原料。將這些原料進(jìn)行配方和制備,作陶瓷器成型的坯料和釉料。

粘土  一般粘土質(zhì)原料的總稱。主體化學(xué)成分是二氧化硅 (SiO2)、氧化鋁(Al2O3)和水。它包括高嶺土、瓷石、敘永土、膨潤(rùn)土、葉蠟石以及一些含雜質(zhì)較多的粘土頁(yè)巖、沉積粘土等。高嶺土等前 5種粘土質(zhì)原料質(zhì)地較純,其中純度較高的灼燒后呈白色,是瓷器和精陶器生產(chǎn)中廣泛使用的原料。后兩種粘土從新石器時(shí)代開始一直用于制造缸、盆等粗陶器。較純的粘土原料中,各含有一種主要的、具有一定化學(xué)組成和結(jié)晶結(jié)構(gòu)的礦物,稱之為粘土礦物。例如高嶺土以高嶺石為主要粘土礦物,瓷石、敘永土、膨潤(rùn)土、葉蠟石分別以伊利石、多水高嶺石、微晶高嶺石、葉蠟石為主要粘土礦物。盡管這些粘土各有不同的化學(xué)組成和各自的礦物類型,但它們有一些共同的特性,如粉碎后與水摻和能產(chǎn)生可塑性,成型的生坯在干燥后有足夠的強(qiáng)度即結(jié)合性,燒成后能轉(zhuǎn)變成堅(jiān)實(shí)的巖石般物質(zhì)。這些重要性質(zhì)成為陶瓷器成型和燒成的工藝基礎(chǔ),也是遠(yuǎn)古時(shí)代發(fā)明陶器和現(xiàn)代陶瓷器制造所依賴的基本特性。

高嶺土一般質(zhì)地較純,結(jié)晶結(jié)構(gòu)較完整,可塑性適中,是瓷器制造中最常用的原料。高嶺土首先在中國(guó)江西浮梁縣東鄉(xiāng)高嶺村發(fā)現(xiàn),因此而得名,并為國(guó)際通用。中國(guó)蘇州的陽(yáng)山土,捷克斯洛伐克的蔡特立茲(Zettlitz)高嶺土,英國(guó)的康瓦爾(Cornwall)瓷土等都屬于高嶺土類型。膨潤(rùn)土顆粒較小,可塑性強(qiáng),燒成收縮大。敘永土以具有管狀結(jié)晶結(jié)構(gòu)的多水高嶺石為主,故含水率高,燒成收縮大。瓷石中除伊利石外,一般含石英等礦物,其特點(diǎn)是可以單獨(dú)燒成成瓷。但成瓷溫度偏低,如果溫度掌握不當(dāng),產(chǎn)品容易變形。景德鎮(zhèn)過(guò)去單一使用瓷石為原料制成坯料,自中國(guó)明代以來(lái)改為摻和高嶺土配成二元配方坯料,以提高產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)量。

粘土除含有粘土礦物外,在自然界形成過(guò)程中還混有一定量的雜質(zhì)。常見的雜質(zhì)有鐵的氧化物或含鐵礦物,以及含鈣、鎂、鈦的礦物和長(zhǎng)石與石英等風(fēng)化后的殘留物。其中含鐵、鈦的礦物會(huì)使粘土在燒成后呈色,因此在坯料制備中須采用淘洗、電泳、磁性分離等處理措施,使粘土得到凈化而增加制品的白度。

石英  以SiO2為主要組分的天然礦物。在自然界中分布很廣。一般質(zhì)地較純。石英存在的形式很多,陶瓷生產(chǎn)中使用的一般為脈石英或石英巖,其SiO2的含量都在97%以上。石英巖粉碎后與水摻和時(shí)不具有可塑性,因此利用它作為常溫下坯料可塑性的調(diào)整劑。石英在高溫中有適當(dāng)?shù)呐蛎浶?,可以補(bǔ)償坯體的收縮,減少變形,提高坯體的機(jī)械強(qiáng)度。

長(zhǎng)石  長(zhǎng)石在1160℃高溫條件下分解熔融成粘稠的液態(tài)物質(zhì),可填充在坯體的空隙中以增進(jìn)坯體的致密度,提高透光度。這種作用稱為熔劑作用。長(zhǎng)石的熔融物還能溶解石英及粘土類原料,促進(jìn)莫來(lái)石的形成,使產(chǎn)品獲得較高的機(jī)械強(qiáng)度。瓷器生產(chǎn)中常用的長(zhǎng)石為鉀長(zhǎng)石。這種長(zhǎng)石呈粉紅色或灰白色,結(jié)晶明晰,易于坼裂。中國(guó)遼寧海城、湖南平江、山西聞喜均有優(yōu)質(zhì)長(zhǎng)石資源。挪威長(zhǎng)石也很有名。偉晶花崗巖和霞石正長(zhǎng)巖都是含長(zhǎng)石的礦物。偉晶花崗巖中長(zhǎng)石含量為60~70%,石英含量為25~30%;霞石正長(zhǎng)巖中主要含長(zhǎng)石,還含絹云母、高嶺石和石英等。這兩種巖石均可代替長(zhǎng)石作熔劑原料。

坯料配方  由于各地天然礦物巖石的成因不盡相同,組成與性質(zhì)差異較大,因此有些地區(qū)在制瓷配方中采用單一原料,有的地區(qū)采用兩種或兩種以上的原料進(jìn)行配方,以求物理和化學(xué)性質(zhì)能符合生產(chǎn)各階段的要求。日用陶瓷器坯料的配方必須以天然礦物原料的性質(zhì)為基礎(chǔ)。首先確定成陶或成瓷以及所采用的成型方法,再按坯料的化學(xué)成分、可塑性、結(jié)合性、干燥收縮、燒結(jié)性、燒成收縮和制品性能等因素,綜合確定坯料配方。根據(jù)坯料不同配方,形成長(zhǎng)石質(zhì)瓷、絹云母質(zhì)瓷、骨瓷、滑石瓷、硬質(zhì)精陶等幾種瓷質(zhì)或陶質(zhì)類型。

①長(zhǎng)石質(zhì)瓷。普遍使用的瓷質(zhì)是以長(zhǎng)石為助熔劑的“長(zhǎng)石-石英-高嶺土”三組分坯料。配方幅度寬,工藝特性和制品性能容易調(diào)節(jié)得滿意。

②絹云母質(zhì)瓷。以絹云母(瓷石中的主要成分)為熔劑的“絹云母-石英-高嶺土”組分。這種配方在中國(guó)南方一些省如江西、湖南、福建等瓷區(qū),尤其是景德鎮(zhèn)地區(qū)廣為采用。

③骨瓷。由磷酸鈣作熔劑的“磷酸鹽-高嶺土-石英-長(zhǎng)石”組成的高級(jí)瓷質(zhì)。瓷質(zhì)白度高、透明度好,但質(zhì)脆,燒成范圍窄。這種瓷源于英國(guó),中國(guó)只在唐山等少數(shù)產(chǎn)區(qū)生產(chǎn)。

④滑石瓷。以滑石為主體的“滑石-粘土-長(zhǎng)石”鎂質(zhì)瓷。中國(guó)山東淄博首創(chuàng)利用天然滑石為主體的塊滑石瓷質(zhì)制成高級(jí)日用瓷。

⑤硬質(zhì)精陶。通常采用粘土、石英、長(zhǎng)石為原料。精陶坯料中粘土量較多,加入適量石英,有時(shí)還加入長(zhǎng)石或瓷石作熔劑。也有用葉蠟石取代部分粘土,如浙江溫州地區(qū)精陶是葉蠟石質(zhì)配方。

釉料配方  以粘土、石英、長(zhǎng)石為基本原料,要求純度高,而且在配比上需作較大調(diào)整,使其能在高溫中熔融成半流動(dòng)體的玻璃態(tài)物質(zhì)。在釉料配制中還經(jīng)常選用一些化工原料,使釉料的性質(zhì)滿足美觀與使用的要求。較常用的化工原料有鈣、鎂、鋅、鋇、硼的氧化物、碳酸鹽類。自然界較純的礦物,如方解石、白云石、硼砂等也可以使用。

坯料制備  將應(yīng)配合的陶瓷原料按照坯胎成型工藝的要求進(jìn)行制備。陶瓷器成型主要采用可塑法和澆注法,因而坯料可分為可塑泥料和注漿料。制造陶瓷器的原料稱量配料后,經(jīng)過(guò)濕球磨或濕輪碾、粉碎和混合后,用壓濾機(jī)脫水。用于可塑成型的泥料須經(jīng)練泥或陳腐,減少其中所含空氣,以增加可塑性,使之具有較高的屈服值和較大延伸變形量而不致破裂。一般含水量為18~26%。用于注漿成型的漿料要求在含水量較低時(shí)有良好流動(dòng)性、懸浮性和穩(wěn)定性,通常加入合適的電解質(zhì),以增加顆粒的懸浮程度。一般含水量為30~35%。 

  參考書目

華南工學(xué)院、南京化工學(xué)院、武漢建筑材料工業(yè)學(xué)院合編:《陶瓷工藝學(xué)》,建筑工業(yè)出版社,北京,1981。參考資料::《陶瓷工藝學(xué)》,建筑工業(yè)出版社,北京,1981

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