【學(xué)習(xí)課件】第四章工藝與材料

1、第四章 工藝與材料精選課件第一節(jié) 陶瓷原料與釉料一、陶瓷原料陶瓷原料在一定程度上決定了陶瓷的工藝選擇范圍，也決定了陶瓷的質(zhì)量。陶瓷所用的原料主要來(lái)自天然硅酸鹽礦物或巖石風(fēng)化物。這些資源在地殼中分布廣泛，取之不盡、用之不竭。精選課件陶瓷原料分類可塑性原料：主要來(lái)自粘土，起塑化和結(jié)合作用，賦坯體以塑性與注漿成形性能，保證干坯強(qiáng)度和燒成后的各種使用性能。 瘠性原料：主要有石英、熟料、碎瓷粉等，可降低坯料的粘性，防止高溫變形，冷卻后在坯體中起骨架作用。熔劑原料 ：主要有長(zhǎng)石、偉晶花崗巖、滑石、白云石、石灰石等，在高溫下熔融后可溶解一部分石英及高嶺土分解產(chǎn)物，熔融后的高粘度玻璃可以起到高溫膠結(jié)作用。 精

2、選課件(一)、粘土粘土是一種疏松的或呈膠狀的緊密含水鋁硅酸鹽礦物，具有獨(dú)特的可塑性和結(jié)合性，調(diào)水后能塑造成形，燒后變得致密堅(jiān)硬，是最經(jīng)典的陶瓷原料。精選課件1、粘土的主要礦物類型1）高嶺石類多呈白或淺灰、淺綠、淺黃、淺紅等顏色，土狀光澤，吸水性強(qiáng)，和水具有可塑性和滑膩感。當(dāng)加熱到12001250生成機(jī)械強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性都很好的莫來(lái)石結(jié)構(gòu)。 精選課件2）蒙脫石類包括蒙脫石、拜來(lái)石、綠脫石或綠高嶺石、皂石等，它們風(fēng)化而成的土能夠吸附大量的水，體積膨脹，呈膠泥狀態(tài)，具有強(qiáng)的結(jié)合性，故又稱膨潤(rùn)土。主要用作增塑劑，用來(lái)提高坯料的可塑性與結(jié)合能力。釉漿中可用它作為懸浮劑使用，但用量不宜過(guò)多。精

3、選課件3）伊利石類包括水云母、絹云母、綠鱗石和海綠石等，具有較大可塑性、助溶性、懸浮性、附著性。可作為高嶺土、長(zhǎng)石使用。4）水鋁英石類在自然界并不常見(jiàn)，往往少量地包含在其它粘土中，呈無(wú)定形態(tài)存在，在水中能形成膠凝層，包圍在其它粘土顆粒上，從而提高粘土的可塑性和結(jié)合性。5）葉蠟石類又名凍石、圖章石，是一種硬質(zhì)粘土，是微細(xì)礦物的集合體，質(zhì)軟，富于脂肪滑膩感，呈致密塊狀。不屬于粘土礦物，因其某些性質(zhì)近于粘土，而劃歸粘土之列。精選課件2、粘土的工藝性能1）粘土的可塑性 粘土與適量的水混練以后形成的泥團(tuán)在外力作用下產(chǎn)生變形但不開(kāi)裂，當(dāng)外力去掉后，仍能保持其形狀不變的這種性質(zhì)稱為可塑性。可塑性是塑性法成形

4、的基礎(chǔ)。2）粘土的結(jié)合性 粘土塑性泥團(tuán)干燥后，變得堅(jiān)實(shí)，具有一定的強(qiáng)度，能夠維持粘土顆粒之間的相互結(jié)合而不散，這種性能稱為粘土的結(jié)合性。精選課件 3）粘土的顆粒度 一般粘土的顆粒在1納米5微米之間，大部分在2微米以下，重量20%的粘土顆粒直經(jīng)在1微米以下。顆粒度的大小直接影響到粘土的可塑性、干燥收縮、空隙度和強(qiáng)度，以及燒成收縮和燒結(jié)性等。4）粘土的吸附性 粘土顆粒能從周圍介質(zhì)中吸附氣態(tài)物質(zhì)、液態(tài)物質(zhì)、有機(jī)物質(zhì)等各種色素的能力稱為粘土的吸附性。粘土的吸附性與它的礦物組成和分散性有關(guān)，蒙脫石粘土的吸附性最強(qiáng)。精選課件 5）干燥收縮和燒成收縮 塑性泥料干燥后，因水份蒸發(fā)，空隙減少，顆粒之間的距離縮短

5、而產(chǎn)生的體積收縮稱為干燥收縮。 燒成以后，由于粘土中產(chǎn)生液相填充在空隙中，以及某些結(jié)晶物質(zhì)生成，又使體積進(jìn)一步收縮，稱為燒成收縮。6）粘土燒后的顏色 粘土因有機(jī)物質(zhì)和其它雜質(zhì)礦物的存在，被著成各種顏色，如灰、淺灰、黃、褐、紫、綠、黑等色。對(duì)燒后顏色影響最大的是鐵鈦化合物。精選課件（二）石英 石英是構(gòu)成地殼的主要成分，石英占瓷坯體配方中2030，在制坯時(shí)對(duì)泥料的可塑性起調(diào)節(jié)作用，降低坯體干燥收縮和變形傾向，縮短干燥時(shí)間，起瘠化劑作用。精選課件、石英在陶瓷坯體中的作用 石英占瓷坯體配方中2030。在制坯時(shí)對(duì)泥料的可塑性起調(diào)節(jié)作用，降低坯體干燥收縮和變形傾向，縮短干燥時(shí)間，起瘠化劑作用。在燒成過(guò)程中

6、石英的加熱膨脹，可部分補(bǔ)償坯體收縮；高溫時(shí)部分石英參與化學(xué)反應(yīng)，生成莫來(lái)石；部分石英溶于液相，從而增加熔體粘度，增進(jìn)抗變形能力；而未熔化的石英則與莫來(lái)石構(gòu)成架，防止彎曲、變形等，使瓷器具有機(jī)械強(qiáng)度，增加瓷器透光度和白度。精選課件 2、石英在釉中的作用在釉料中石英是玻璃相的主要來(lái)源，增加石英含量可以使釉熔融溫度與粘度提高，同時(shí)減少釉的熱膨脹系數(shù)，提高釉的機(jī)械強(qiáng)度、硬度、耐磨性和耐化學(xué)浸蝕性的指標(biāo)。精選課件3、陶瓷工業(yè)對(duì)石英類原料的質(zhì)量要求在陶瓷工業(yè)石英類原料一般要求二氧化硅含量大于 97，氧化鐵和二氧化鈦小于0.5，雜質(zhì)成分愈少愈好。不論塊狀、砂狀或粉狀礦石，經(jīng)1350煅燒后要求色潔白或無(wú)色。精

7、選課件（三） 長(zhǎng) 石化學(xué)成分為不含水的堿金屬與堿土金屬鋁硅酸鹽，主要是鉀、鈉、鈣和少量鋇的鋁硅酸鹽，有的含有微量的銫、銣、鍶等金屬離子。長(zhǎng)石摻入量視礦石化學(xué)成分及配方而異，一般胎料加入2030，釉料中加入1035。長(zhǎng)石最重要的性質(zhì)是有寬的熔融范圍，較高的高溫粘度，和良好的熔解其它物質(zhì)的能力。 精選課件二、釉料釉是一種近似于玻璃的物質(zhì)，覆蓋于陶瓷器物的表面。它利用某些天然礦物和化工原料，按一定的比例配制，經(jīng)高溫作用熔融后覆蓋于坯體表面，具有抗酸堿性強(qiáng)（氫氟酸和熱堿除外）、不透氣、不透水、質(zhì)地致密、光滑、有光澤、硬度大等性能。同時(shí)呈現(xiàn)多種色彩及光亮、析晶、乳濁、消光、裂紋、窯變等視覺(jué)效果。精選課件

8、（一）、釉料的組成及其作用1、 配釉常用的天然礦物1）石英2）長(zhǎng)石3）高嶺石類4）石灰石和方解石5）螢石（氟石）精選課件2、助熔劑助熔劑的作用是促進(jìn)高溫化學(xué)反應(yīng)；加速高熔點(diǎn)晶體結(jié)構(gòu)鍵的斷裂，生成低共熔點(diǎn)化合物。調(diào)整釉層物理化學(xué)性質(zhì)(如機(jī)械性質(zhì)、膨脹系數(shù)、粘度、化學(xué)穩(wěn)定性等)的作用。精選課件常用的助熔劑1）、硼砂2）、鉛丹3）、鋅白（氧化鋅）4）、碳酸鎂5）、鈉和鉀6）、碳酸鋇7）、骨灰精選課件3、著色劑釉色澤豐富，變化萬(wàn)千，主要通過(guò)添加金屬氧化物著色劑來(lái)實(shí)現(xiàn)。不同的金屬氧化物著色效果各具特色，其中的規(guī)律十分復(fù)雜。精選課件（二）、釉的分類1、玻璃釉即“透明釉”，釉層薄而透明如玻璃狀，故名。釉內(nèi)幾

9、乎不含任何未熔物、析晶、氣泡和兩液分相，在顯微鏡下酷似一池清水，釉面光潔平滑。如東漢至西晉的越窯釉，北方早期的邢窯、定窯、鞏窯，以及景德鎮(zhèn)的青白瓷釉。精選課件2、析晶釉這類釉在燒成過(guò)程中會(huì)大量析出鈣長(zhǎng)石針晶，針晶的大小約數(shù)個(gè)微米，大于可見(jiàn)光波長(zhǎng)，由于可見(jiàn)光在這些針晶上的反射、散射作用，使釉具有乳濁的玉質(zhì)感，似玉非玉勝于玉。如南宋官窯、龍泉窯及汝窯等。 精選課件3、分相釉這類釉具有某一特定范圍內(nèi)的化學(xué)組成，在燒成過(guò)程中，在一定物理化學(xué)平衡條件下，釉液會(huì)分離成兩個(gè)成分不同、互不混溶的液相。一相以無(wú)數(shù)的孤立小液滴(直徑100nm)分散于另一個(gè)連續(xù)相之中；或兩相自身連通、相互穿插的結(jié)構(gòu)而存在。如鈞窯瓷

10、的顏色(藍(lán)色)就是這些孤立小液滴對(duì)入射可見(jiàn)光產(chǎn)生瑞利散射的結(jié)果。邛崍窯青瓷是中國(guó)最早的分相釉。精選課件4、分相析晶釉與分相釉的作用不同。一般是經(jīng)過(guò)液相分離，使某一組成在液滴相中富集而導(dǎo)致析晶。有學(xué)者提出：由于析晶使析晶附近的液相分相。如福建建窯產(chǎn)的“建盞”釉，南宋官窯、汝窯都有分相析晶。精選課件5、開(kāi)片釉或紋片釉釉的膨脹系數(shù)明顯大于胎；瓷器經(jīng)高溫冷卻至200以下時(shí)，釉的收縮量將大大超過(guò)胎，因釉已硬化，彈性甚小，受到較大張應(yīng)力。其積累到一定程度，超過(guò)釉本身的抗張強(qiáng)度，導(dǎo)致釉的開(kāi)裂。常見(jiàn)開(kāi)片釉有：北宋官窯、汝窯、修內(nèi)司窯、郊?jí)赂G、傳世哥窯、龍泉仿官窯以及景德鎮(zhèn)的仿官、仿哥、郎窯紅等。精選課件（三

11、）、常見(jiàn)釉料1、灰釉：把植物燒成灰后，用狼萁灰或榨木灰、稻草灰、谷殼灰等與水一塊搗洗后陳腐、過(guò)篩、磨碎、干燥后就可以備用。灰釉通常在高溫還原中燒成效果尤佳，若在灰釉中加入其他礦物和發(fā)色劑，就可以配制極為柔和而華麗的有色斑點(diǎn)釉。宋元灰釉三角罐 精選課件2、結(jié)晶釉：制成底釉作為基礎(chǔ)釉，加入結(jié)晶劑和發(fā)色劑，為調(diào)整熔融溫度，加入玻璃粉，硼砂和鉛丹作為熔劑，此外還可加入少量的氧化鋁和五氧化二釩，促成晶種生長(zhǎng)。3、開(kāi)片釉：在釉中添加收縮率高的原料，使坯釉燒成收縮不一致，如加入鈉的成份，釉的收縮率高于坯而產(chǎn)生冰裂、龜裂狀。出窯后在開(kāi)裂的線中涂上氧化金屬，色彩便滲入其中，若再次燒成，出窯后再上色，則會(huì)產(chǎn)生兩種

12、色彩各異的裂紋效果。精選課件4、土釉：全部以粘土為原料，粘土的成分是由長(zhǎng)石、石英、高嶺土所組成。土釉燒成溫度寬，而且很穩(wěn)定。由于特殊的組成，即能產(chǎn)生意想不到的效果，在傳統(tǒng)中被世人稱贊的天目釉、油滴釉、兔毫釉、烏金釉和鳩鴣釉都同屬土釉。5、閃光釉：加入金屬鹽或碳酸鹽，在釉形成后產(chǎn)生一種閃光金屬般的釉面感覺(jué)。6、鹽釉：將食鹽從火孔中投入窯內(nèi)，鹽即刻變成霧化，鹽內(nèi)的鈉和坯中的鈉同坯中的氧化硅化合成釉質(zhì)。精選課件第二節(jié) 陶瓷窯爐 一、陶瓷的燒成 對(duì)坯體來(lái)說(shuō)，燒成過(guò)程就是將成形后的生坯在一定條件下進(jìn)行熱處理，經(jīng)過(guò)一系列物理化學(xué)變化，得到具有一定礦物組成和顯微結(jié)構(gòu)，達(dá)到所要求的理化性能指標(biāo)的成坯。燒制陶瓷

13、的設(shè)備稱為“窯爐”。 精選課件燒成條件對(duì)產(chǎn)品性能的影響1燒成溫度2保溫時(shí)間 3升、降溫速度 4燒成氣氛 精選課件二、陶瓷窯爐 原始陶器一般就地取土,質(zhì)地粗糙，平地堆燒而成，大致燒成溫度在700C左右。甑皮巖：680；巫山大溪文化：750830；宜都紅花套下層(大溪文化)：600700。云南傣族地區(qū)至今仍有這種平地露天堆燒方法。 精選課件1、龍窯 主要分布于我國(guó)南方地區(qū)。以粘土、磚或磚坯依傾斜的山坡構(gòu)筑而成，由下自上，呈長(zhǎng)條形，象龍蛇狀，故名龍窯，也稱蛇窯、蜈蚣窯。窯室分窯頭、窯床、窯尾三部分。龍窯焰抽力大，升溫快，同時(shí)裝燒面積大，產(chǎn)量高。龍窯使用時(shí)間：商周以降，明清至今。精選課件龍窯優(yōu)點(diǎn)建筑方

14、便，裝燒量大，產(chǎn)量高；溫度升降速度快，容易維持還原氣氛，適合于焙燒胎體薄，高溫下粘度小的石灰釉瓷器。龍窯是青瓷的搖籃。精選課件五百年未斷火的龍窯廣東佛山南風(fēng)古灶 精選課件2、登窯 也稱階級(jí)窯，階梯窯，由龍窯演化而來(lái)。依附山的坡度，由下往上，建造一個(gè)個(gè)倒焰式窯，連接成一體，形成梯狀。優(yōu)點(diǎn)：利用了余熱，充分提高了熱效率，同時(shí)也縮減了燒制時(shí)間，窯的規(guī)模有4-7室，最多可達(dá)20室。 主要由窯室、燃燒室和煙囪三部分組成。 精選課件登窯精選課件3、柴窯 景德鎮(zhèn)柴窯 精選課件4、圓窯 也稱煤窯，窯頂呈半球體，窯身呈圓柱體。沿著圓形開(kāi)有兩個(gè)對(duì)稱窯門(mén)，周圍設(shè)有多個(gè)燃燒口，是間歇式燒成。制品需裝入匣體內(nèi)，然后入窯

15、，羅疊成柱狀，封住窯門(mén)后燒制。煤燒圓窯耗煤量大，燒成時(shí)間長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，質(zhì)量不易控制，尤其是冒出的濃煙，危害性大，現(xiàn)在已經(jīng)逐步淘汰。 精選課件煤燒圓窯精選課件 5、電爐 以電為能源，低溫800度左右常用電熱絲，而燒制1100度以上，則采用硅碳棒導(dǎo)熱。普通電爐適合于800度左右釉面彩飾的燒烤。 精選課件6、隧道窯 窯體呈隧道狀，鋪有運(yùn)行鐵軌，陶瓷制品裝在窯車上，窯車連續(xù)進(jìn)入，經(jīng)過(guò)預(yù)熱區(qū)、燒成區(qū)、冷卻區(qū)，然后出窯。隧道中部燒成區(qū)兩側(cè)設(shè)有數(shù)個(gè)點(diǎn)火口。連續(xù)燒制，最適合產(chǎn)業(yè)陶瓷的大批量生產(chǎn)。 精選課件隧道窯 精選課件隧道窯入口 精選課件7、輥道窯 近年發(fā)展起來(lái)的快燒陶瓷工業(yè)窯爐，是靠鏈輪和螺旋齒輪傳動(dòng)，

16、輥棒輸送制品，達(dá)到全自動(dòng)化，燃料為柴油或煤氣。 耗能比傳統(tǒng)窯爐低，在實(shí)現(xiàn)快燒的基礎(chǔ)上，也保證了質(zhì)量和產(chǎn)量的提高。最長(zhǎng)的輥道窯達(dá)到了80米，主要用于建筑陶瓷燒制。精選課件輥道窯 精選課件8、梭式窯 以燃?xì)鉄铺沾傻母G爐，近十年來(lái)得到廣泛普及，擺脫了傳統(tǒng)的裝匣燒成，實(shí)行了裸燒工藝，成品質(zhì)量提高，減少了污染，對(duì)于品種多，小批量燒成的制品尤其適合。給陶瓷作坊、個(gè)人陶藝工作室、工藝實(shí)驗(yàn)室?guī)?lái)了生機(jī)，取得了燒成條件的突破。 精選課件梭式窯 精選課件9、錦爐 成瓷的釉面彩飾后，燒烤釉面色料，使之成熟，光潔，不退落，以前多用木柴和木炭做燃料，窯分為外窯、內(nèi)窯，作品不直接接觸火焰。現(xiàn)在都采用電燃的錦爐，作品直接

17、裸燒。爐有圓形、方形。有翻蓋的，拉門(mén)的操作方法。 精選課件錦爐 精選課件第三節(jié) 現(xiàn)代科技手段在陶瓷中的應(yīng)用斷代：釋光儀和磁學(xué)斷代儀。物相或顯微結(jié)構(gòu)：體視顯微鏡、偏光顯微鏡、掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀、熱分析儀、核磁共振儀及質(zhì)譜儀等。成分：電子自選共振波譜儀、拉曼光譜儀、X射線熒光儀、原子吸收光譜、等離子體發(fā)射光譜儀、中子活化儀、紅外光譜儀及穆斯堡爾譜儀等。 精選課件1、熱釋光固體在受輻射作用后積蓄的能量在加熱過(guò)程中以光的形成釋放出來(lái)的一種物理現(xiàn)象。陶瓷晶體長(zhǎng)期受到來(lái)自于自然環(huán)境和陶瓷本身所含的微少的放射性雜質(zhì)（如鈾、釷和鉀40等）的核輻射，放射性劑量相對(duì)恒定，因此熱釋光的強(qiáng)度便和受輻時(shí)間的長(zhǎng)

18、短成正比。在陶瓷的燒制過(guò)程中原始的熱釋光能量都會(huì)因高溫而全部釋放掉，所以最后所測(cè)量得到的信號(hào)，與陶瓷的燒制年代成正比。精選課件應(yīng)用：鑒定“元”青花云龍紋象耳瓶 1998年1月，上海博物館文物保護(hù)與考古實(shí)驗(yàn)室為一位澳大利亞華僑帶回國(guó)內(nèi)的據(jù)稱是元代的兩件青花云龍紋象耳瓶和一件明代的五彩小瓷碗作了熱釋光年代測(cè)定。經(jīng)測(cè)定分析，五彩小瓷碗年齡為407年，也就是說(shuō)小瓷碗的燒紙年代為距今400年左右，誤差20%（一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差）。精選課件應(yīng)用：鑒定“元”青花云龍紋象耳瓶而青花云龍紋象耳瓶的年齡分別為17年和23年，考慮到這兩個(gè)青花云龍紋象耳瓶的熱釋光靈敏度都很低，故得到的年齡誤差會(huì)大些，但最大也不會(huì)超過(guò)距今1

19、00年，由此判斷象耳瓶不是元代而是近現(xiàn)代的仿制品。精選課件2、偏光顯微鏡凡具有雙折射的物質(zhì)，在偏光顯微鏡下就能分辨清楚，放大倍數(shù)一般為40400不等。特點(diǎn)：將普通光改變?yōu)槠膺M(jìn)行鏡檢的方法，以鑒別某一物質(zhì)是單折射（各向同行）或雙折射性（各向異性）。在考古領(lǐng)域中，偏光顯微鏡可用來(lái)對(duì)古代顏料、絲綢、陶瓷等各類文物的鑒定。精選課件3、掃描電子顯微鏡（SEM）基于聚焦電子束與試樣相互作用，產(chǎn)生隨試樣表面形貌而變化的二次電子，從而得到反映試樣表面形貌的二次電子像。掃描電鏡可以對(duì)樣品進(jìn)行圖像觀察和晶體結(jié)構(gòu)分析，可以研究陶瓷的表面形狀、晶粒大小及相互結(jié)合的狀況以及內(nèi)氣孔的形狀分布、玻璃化程度并進(jìn)而推斷燒結(jié)溫度。精選課件浙江龍泉南宋哥窯和弟窯瓷片偏光照片 精選課件胎內(nèi)石英顆粒和莫來(lái)石晶體分布比較均勻,石英顆粒大部分都在20 微米以下,證明當(dāng)時(shí)對(duì)坯泥的捏練方面還是很細(xì)致的,并且這種分布對(duì)于提高坯體的機(jī)械強(qiáng)度有一定的好處。釉:內(nèi)含有510 %肉眼不易看到的小而均勻的氣泡,氣泡大小大部分都在0. 010. 05 毫米之間,并發(fā)現(xiàn)含有5 %左右均勻分布的石英晶體。這也可推知南宋青瓷釉料的粘度較大,粉青產(chǎn)品的燒成溫度較低,并可說(shuō)明釉的光澤為什么有柔和的表現(xiàn)。精選課件4、X射線衍射儀(XRD)X射線通過(guò)晶體時(shí)會(huì)發(fā)生衍射效應(yīng)，利用這一特性來(lái)確定物質(zhì)的物相結(jié)構(gòu)的方法，稱為X射線物相分析法，簡(jiǎn)稱