陶瓷燒成與燒結(jié)

1、(整理)陶瓷燒成與燒結(jié)(整理)陶瓷燒成與燒結(jié)11/11(整理)陶瓷燒成與燒結(jié)精選文檔燒成與燒結(jié)7.1燒成原理為制定合理的煅燒工藝，就必然對物料在燒成時(shí)所發(fā)生的物理化學(xué)變化的種類和規(guī)律有深入的認(rèn)識?？墒俏锪蠠蓵r(shí)的變化較所用的原料獨(dú)自加熱時(shí)更加復(fù)雜，好多反應(yīng)是同時(shí)進(jìn)行的。一般而言，物料的燒成變化第一取決于物料的化學(xué)構(gòu)成，正確的說是物猜中的礦物組成。使用不相同的地域的原料，即便物料的化學(xué)構(gòu)成相同，也不可以夠獲取圓滿相同的燒成性質(zhì)。其次，物料的燒成變化在很大程度上還取決于物猜中各組分的物理狀態(tài)，即粉碎細(xì)度、混淆的平均程度、物料的致密度等，因?yàn)槲锪系臒墒菍儆谝合鄥⒓拥臒Y(jié)過程，因此物料的分散性和各組

2、分的接觸的親密程度直接影響固相反應(yīng)、液相的生成和晶體的形成。其余，燒成溫度、時(shí)間平和氛條件對物料的燒成變化影響也很大。要將這些復(fù)雜的要素在物料燒成過程中的變化上反應(yīng)出來是困難的。為研究方便本書以長石質(zhì)陶瓷坯體為例進(jìn)行討論。陶瓷坯體在燒成過程中的物理化學(xué)變化陶瓷坯體在燒成過程中一般經(jīng)過低溫階段、氧化分解階段和高溫階段。1.低溫階段(由室溫300)坯料在窯內(nèi)進(jìn)行燒成時(shí)，第一是除去在干燥過程中還沒有除掉的節(jié)余水分。這些節(jié)余水分主假如吸附水和少許的游離水，其量約為25%。跟著水分除去固體顆粒親密聚攏，發(fā)生少許的縮短。但這類縮短其實(shí)不可以夠圓滿填補(bǔ)水分所遺留的空間，因此物料的強(qiáng)度平和孔率都相應(yīng)的增添。在

3、120140從前，因?yàn)榕黧w內(nèi)顆粒間還有必然的孔隙，水分能夠自由排出，能夠迅速升溫，跟著溫度進(jìn)一步提升，坯體中毛細(xì)管漸漸變小，坯體內(nèi)汽化加劇，使得開裂偏向增大。比方，當(dāng)加熱至120時(shí)，一克水據(jù)有的水蒸氣容積為：22.4(1+120/273)/18=1.79(升)。假如坯體中含有45%的游離水，則100克坯體的水蒸氣體積達(dá)升，相當(dāng)于坯體體積的155倍。這些水蒸氣主要由坯體的邊角部位排出。為了保證水分排出不以致坯體開裂，在此階段應(yīng)注意平均升溫，速度要慢（大制品30/時(shí)，中小制品5060/時(shí)），特別是厚度和形狀復(fù)雜的坯體更應(yīng)注意。其余，要求通風(fēng)優(yōu)秀，以便使排出的水蒸氣能快速排出窯外，防備冷聚在坯體表面

4、。2.分解與氧化階段(300950)此階段坯體內(nèi)部發(fā)生了較復(fù)雜的物理化學(xué)變化，黏土和其余含水礦物除去構(gòu)造水；碳酸鹽分解；有機(jī)物、碳素和硫化物被氧化，石英晶型轉(zhuǎn)變等。這些變化與窯內(nèi)溫度氛圍和升溫速度等要素相關(guān)。（1）黏土和其余含水礦物除去構(gòu)造水黏土礦物因其種類不相同、結(jié)晶圓滿程度不相同、顆粒度不相同、坯體厚度不相同，脫水溫度也有所差異，見表11-1。Al2O32SiO22H2O加熱Al2O32SiO22H2O(高嶺土)（偏高嶺土）（水蒸氣）表111各樣黏土礦物脫水溫度單位：吸熱互換放熱效應(yīng)原料除去吸附晶格損壞新結(jié)晶物質(zhì)形成重結(jié)晶除去結(jié)晶水水高嶺土450600950105012001300精選文檔

5、精選文檔吸熱互換放熱效應(yīng)原料除去吸附除去結(jié)晶水晶格損壞新結(jié)晶物質(zhì)形成重結(jié)晶水地開石500700950105012001300珍珠陶土500700950105012001300多水高嶺土100200450600900100012001300蒙脫石1002006007508009009001000葉臘石60075087011201150伊利石1002004006008009009001000絹云母600800黏土礦物脫去構(gòu)造水與升溫速度相關(guān)。升溫速度加快，構(gòu)造水的除去轉(zhuǎn)向高溫，且排出集中。結(jié)晶不良的礦物脫水溫度較低。高嶺石類礦物含構(gòu)造水好多，在500650之間集中排出，而蒙脫石和伊利石類黏土構(gòu)造水

6、量較少，脫水速度較為和緩。黏土類礦物在集中除去構(gòu)造水后，節(jié)余部分構(gòu)造水要在更高的溫度下才能除去，甚至持續(xù)到1100才能圓滿除去潔凈。產(chǎn)生這類現(xiàn)象的主要原由是：這一部分水的（OH）根與黏土聯(lián)合較親密；加熱時(shí)，排出的構(gòu)造水部分地被吸附在坯體縫隙中。黏土脫水后，既而晶體構(gòu)造被損壞，失掉可塑性。（2）碳酸鹽分解MgCO3MgO+CO2500800CaCO3CaO+CO28001050MgCO3CaCO3CaO+MgO+2CO265010004FeCO32Fe2O3+3CO28001000碳酸鹽的結(jié)晶程度，升溫速度平和氛都會影響碳酸鹽的分解溫度。（3）有機(jī)物、碳素和硫化物的氧化可塑性黏土，如紫木節(jié)土、黑

7、堿石、黑泥等都含有大批的有機(jī)物和碳素，同時(shí)在燒成的低溫階段，煙氣中的CO被分解，析出的碳素被多孔的坯體所吸附，這些物質(zhì)加熱時(shí)都要被氧化，反應(yīng)將連續(xù)至1000。C+O2CO2350600以上坯猜中夾雜的硫化物的氧化反應(yīng)約在800左右才能完成。FeS2+O2FeS+SO23504504FeS+7O22Fe2O3+4SO2500800Fe2(SO3)3Fe2O3+3SO2560770（4）石英的晶型轉(zhuǎn)變和少許液相形成石英在573發(fā)生SiO2SiO2，體積膨脹0.82%。依據(jù)K2O-Al2O3-SiO2三元相圖，985時(shí)出現(xiàn)低共熔物。因?yàn)殡s質(zhì)的存在，該共熔點(diǎn)的溫度較相圖所示溫度約低60以上。也就是說，

8、900左右在長石與石英、長石和被分解后的黏土顆粒的接觸部位將出現(xiàn)熔滴。此階段物料的物理化學(xué)變化：當(dāng)構(gòu)造水和分解氣體除去時(shí)，重量減少，氣孔相應(yīng)增添。后期強(qiáng)度提升，坯體體積變化特色表現(xiàn)為三種原料（黏土、石英和長石）的膨脹和縮短的綜合效應(yīng)。在300-500為受熱膨脹；500-600，含高齡土多的縮短大，含伊利石多的呈膨脹，含石英多的晶型轉(zhuǎn)變擁有較大膨脹；650-850，黏土縮短較大，加上高溫型石英膨脹系數(shù)是負(fù)值，固然長石有較大膨脹，但含黏土多的顯示縮短，長石多黏土少的顯示和緩膨脹。850-900，因?yàn)殚L石顯然膨脹，黏土縮短相對和緩，膨脹較小。因此，在此階段，就坯體精選文檔精選文檔自己而言，危險(xiǎn)性其實(shí)

9、不大，能夠進(jìn)行快速升溫。決定本階段升溫速度的主要要素是窯爐的結(jié)構(gòu)特色，假如窯爐的構(gòu)造能保證工作截面上溫度平均，就能夠快速升溫，窯爐構(gòu)造不可以夠保證溫度的平均散布，快速升溫將造成窯內(nèi)較大溫差，使溫度較低部位的產(chǎn)品因氧化分解不充分而進(jìn)入高溫成瓷期后，產(chǎn)生煙熏、起泡的缺點(diǎn)。為了加快此階段化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，應(yīng)控制窯內(nèi)為氧化氛圍，并保持優(yōu)秀的通風(fēng)。3.高溫階段（950燒成溫度）（1）氧化保溫期（950-1050）坯體在氧化分解期的氧化其實(shí)是不圓滿的。因?yàn)樗捌溆鄽怏w產(chǎn)物的急劇除去，在坯體四周包圍著一層氣膜，它阻截氧化連續(xù)往坯體內(nèi)部浸透，進(jìn)而使坯體孔隙中的沉碳難以燒盡。因此在進(jìn)入復(fù)原操作從前，必然進(jìn)行氧化

10、保溫，以使坯體中的氧化分解和構(gòu)造水除去進(jìn)行完成，并使窯內(nèi)溫度平均，為復(fù)原操作確立基礎(chǔ)。所謂氧化保溫，即采納低速升溫或保溫操作，增強(qiáng)煙氣流通量，提升空時(shí)令余系數(shù)。適宜的氧化保溫的溫度范圍和時(shí)間取決于坯體的燒結(jié)溫度、坯體的尺寸和窯爐的構(gòu)造，關(guān)于在1300左右燒成的陶瓷坯體，在900-1050之間氧化保溫較適合。產(chǎn)品尺寸越大，坯體越厚，碳素含量越大，釉的融化溫度越低，裝窯密度越大，保溫時(shí)間則越長。在氧化保溫期的主要化學(xué)反應(yīng)是：連續(xù)氧化分解反應(yīng)并除去構(gòu)造水；偏高嶺石轉(zhuǎn)變?yōu)殇X硅尖晶石和無定形的SiO2；液相開始出現(xiàn)，并開始熔融石英；在液相存在下，無定形石英和部分石英晶體轉(zhuǎn)變?yōu)榉绞ⅲ慌惆橐合嗟某霈F(xiàn)和鋁硅

11、尖晶石的形成，坯體開始顯然縮短，氣孔率急劇降低，強(qiáng)度漸漸提升。2）復(fù)原期（1050-1180）在此時(shí)期發(fā)生的主要反應(yīng)是：由鋁硅尖晶石形成一次莫來石和方石英；硫酸鹽分解和高價(jià)鐵的復(fù)原和分解；氧化氛圍復(fù)原氛圍MgSO4MgO+SO3900以上CaSO4CaO+SO312501370快速分解10801100Na2SO4Na2O+SO312001370108011002Fe2O34FeO+O21250137010801100Fe2O3+CO2FeO+CO210001100液相大批生成石英進(jìn)一步被熔融，三組分的共熔物亦不停增添，堿和堿土金屬氧化物與廉價(jià)鐵、石英等形成另一系列的低共熔物，因此坯體中液相量大

12、大增添。如FeOSiO2在1170出現(xiàn)液相，2FeOSiO2在1250出現(xiàn)液相，K2OFe2O3SiO2在900+10出現(xiàn)液相。二次莫來石的形成長石融化后，熔體中的K+、Na+向高嶺石殘骸擴(kuò)散形成少許熔質(zhì)，進(jìn)而促進(jìn)高嶺石的分解和生成莫來石。另一方面熔體中K2O、Na2O含量降低構(gòu)成移向三元相圖的莫來石析晶區(qū)，并且堿金屬離子擴(kuò)散激活了剩下的離子，以致長石熔體中形成細(xì)小針狀莫來石。由高嶺石分解經(jīng)固相反應(yīng)形成的粒狀及片狀莫來石稱為一次莫來石，由長石熔體形成的針狀莫來石稱為二次莫來石。至1200，莫來石達(dá)到最大值，隨后因?yàn)闇囟雀呱?，莫來石的溶解，又使其含量減少。由上述化學(xué)反應(yīng)可見，硫酸鹽和Fe2O3一

13、般在高于1300的氧化氛圍中進(jìn)行分解，此時(shí)已湊近制品的燒成溫度，這些物質(zhì)的分解產(chǎn)生氣體將對釉面產(chǎn)生嚴(yán)重的缺點(diǎn)，F(xiàn)e2O3顯黑色將降低瓷的白度。假如采納復(fù)原氛圍，這些物質(zhì)的分解溫度顯然降低，F(xiàn)e2O3被復(fù)原為FeO精選文檔精選文檔有益于液相的生成，可促進(jìn)坯體燒結(jié)溫度的降低，F(xiàn)eO+SiO2FeSiO3呈青色，有益于瓷坯白度和半透明度的提升，因此，在此時(shí)期必然采納強(qiáng)復(fù)原氛圍燒成。復(fù)原期的初步溫度一般比釉的融化溫度低150左右，負(fù)氣體在釉面氣孔未被關(guān)閉前排出。升溫速度和緩(30-35/小時(shí))，使分解反應(yīng)充分進(jìn)行。煙氣中控制CO(04)%，游離O2(01)%。釉面關(guān)閉時(shí)作為復(fù)原結(jié)束溫度。因?yàn)橐合嗟恼硿?/p>

14、流動和表面張力的拉緊作用，填補(bǔ)坯內(nèi)孔隙，促進(jìn)晶粒從頭擺列，顆粒相互聚攏，坯體顯然縮短致密，氣孔率降低，氣孔數(shù)目減少。形狀變圓，坯體強(qiáng)度顯然提升。（3）弱復(fù)原期（1180-止火溫度）因?yàn)閺?fù)原氛圍是在窯內(nèi)空氣不足的狀況下供應(yīng)了好多的燃料形成的，燃料的不圓滿焚燒不只造成燃料浪費(fèi)，并且坯體和釉面長久處于復(fù)原氛圍中還匯積聚一層未焚燒的碳粒，以致制品“煙熏”。因此，在復(fù)原燒成操作后要換成中性氛圍或弱復(fù)原氛圍，這樣使積聚的碳粒能充分焚燒，防備釉面污染，更重要的是使液相連續(xù)發(fā)展，促進(jìn)莫來石晶體進(jìn)一步長大。因?yàn)橹行苑諊茈y控制，為了防備鐵的氧化使瓷器發(fā)黃，更不希望出現(xiàn)氧化氛圍，因此大多采納弱復(fù)原氛圍，此時(shí)廢氣的

15、構(gòu)成是：CO2（169）%；O2（0.51）%，CO（13）%。在弱復(fù)原的末期要進(jìn)行高火保溫，使坯體內(nèi)部物理化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行更圓滿，保證組織構(gòu)造均一；同時(shí)還能夠夠調(diào)整窯內(nèi)各部位的溫度差，使窯內(nèi)溫度趨于一致。一般高火保溫保持2-4小時(shí)。弱復(fù)原期升溫速度一般控制在10/小時(shí)左右。坯體中顯氣孔率小于5%（趨于0）時(shí)作為弱復(fù)原的結(jié)束溫度。平常將復(fù)原期和弱復(fù)原期合稱為玻化成瓷期。這是因?yàn)橐合嗟拇笈商钛a(bǔ)坯體縫隙，將晶粒相互粘結(jié)成為整體，形成了晶體平均散布在大批基質(zhì)中的顯微構(gòu)造，即所謂的?；虼苫＝?jīng)過?；纱珊螅黧w的氣孔率趨于零；坯體急劇縮短；強(qiáng)度、硬度增大；擁有所需的介電性能和化學(xué)堅(jiān)固性；坯色由淡黃，

16、青灰變?yōu)榘咨?；顯示光彩并且有半透明感。在陶瓷的?；纱呻A段中液相擁有重要作用。填滿坯體縫隙，粘結(jié)晶粒，使瓷坯致密成為整體；促進(jìn)莫來石的生成和發(fā)育；降低燒成溫度，促進(jìn)燒結(jié)；阻截或延緩多晶轉(zhuǎn)變；長石熔體擁有高的粘度，石英和黏土分解產(chǎn)物的溶化又不停的提升液相的粘度，使坯體具有很寬的燒成范圍和對組分變化的較低敏感性。因此長石質(zhì)瓷中液相量可高達(dá)5060%。但液相量過多，將使瓷坯的骨架削弱，增添變形偏向；過少則不可以夠填滿坯體縫隙，降低瓷的機(jī)電性能。陶瓷坯體在燒成過程中形狀的堅(jiān)固性不可以夠僅用液相的高粘度來說明，坯體中的結(jié)晶相含量也有很重要的作用。莫來石晶體的線性尺寸不停增大，交錯(cuò)貫串，它與節(jié)余的石英粒子

17、構(gòu)成了“骨架”，增強(qiáng)了瓷坯的構(gòu)造強(qiáng)度。4.冷卻階段（燒成溫度室溫）瓷坯由高溫時(shí)略呈可塑性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌氐墓虘B(tài)，此時(shí)因熔體粘度大控制了晶核的形成，且熔體中硅量并未達(dá)到飽和，因此一般地說，在冷卻階段不會有方石英晶相的析出。只有含SiO2多的瓷坯冷卻周期較長時(shí)，能夠從熔體中析出方石英，或許在粗大石英晶粒顆粒和與氣泡相鄰的石英粒子表面，未被液體濕潤而可能由固相轉(zhuǎn)變形成方石英。但在冷卻過程中，莫來石晶體長大為粗大的針狀晶體。這類莫來石所占的比率不大，還將發(fā)生石英的晶型轉(zhuǎn)變。跟著溫度的降低，液相粘度增大，瓷坯固化。冷卻過程可分為兩個(gè)階段：（1）由燒成溫度至850坯內(nèi)液相由塑性狀態(tài)開始凝結(jié)。因?yàn)橐合嗟拇嬖冢?/p>

18、快速冷卻所惹起的熱應(yīng)力在很大程度上被液相所緩沖，不會產(chǎn)生有害的作用。同時(shí)快速冷卻可防備釉面被從頭氧化時(shí)使制品發(fā)黃，還能夠夠防備坯體中莫來石晶體不致長成粗大以及釉層析晶而失透。但冷卻速度應(yīng)能保證窯內(nèi)溫度平均，并考慮匣缽所能承受的急冷應(yīng)力。精選文檔精選文檔2）850以下坯內(nèi)液相圓滿凝結(jié)，此時(shí)必然注意坯體內(nèi)外溫度差所造成的熱應(yīng)力和石英晶型轉(zhuǎn)變時(shí)體積縮短應(yīng)力對坯體的不利影響，因此冷卻不宜過快，降溫速度應(yīng)控制在4070/時(shí)。冷卻至400以下，因?yàn)橹破返母鳂游锘磻?yīng)已基本完成，冷卻速度能夠快些。綜上所述，坯體在燒成過程中的反應(yīng)可見表112，詳細(xì)的溫度范圍取決于坯釉配方、燒成條件、窯爐種類和構(gòu)造、制品形狀和

19、尺寸等狀況。表112坯體在燒成過程中的物化反應(yīng)溫度范圍物化反應(yīng)低溫階段(常溫300)除去節(jié)余水分氧化分解階段（300950）除去構(gòu)造水，有機(jī)物，碳和無機(jī)物氧化，碳酸鹽、硫酸鹽分解，晶型轉(zhuǎn)變上高溫階段（950燒成溫度）上述氧化、分解連續(xù)，生成液相。固相溶解，形成新晶相和晶體長大，釉熔融。釉熔融冷卻階段（燒成溫度液相析晶，液相過冷凝結(jié)，晶型轉(zhuǎn)變。常溫）釉的形成釉料在加熱過程中發(fā)生一系列復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)。其反應(yīng)式到現(xiàn)在尚不可以夠解說清楚。它包含兩個(gè)重要的要素：即燒成溫度、燒成時(shí)間、燒成氛圍對釉的形成的影響;釉的配比和調(diào)制若不合要求，也會出現(xiàn)缺點(diǎn)而觀察釉料的玻化過程便特別困難。并且該方面的研究極少。

20、從整體上來說，釉的形成過程大體可分為經(jīng)礦物脫水和分解、化合、燒結(jié)、熔融等階段。1脫水和分解釉原猜中的黏土滑石硼酸硼砂等在加熱過程中有脫水反應(yīng)?；?001000脫水。硼酸在200從前除去大多數(shù)水，節(jié)余水分最少要到1400才圓滿排出，硼砂在加熱過程中發(fā)生以下反應(yīng)：Na2B4O710H2O62Na2B4O75H2O約125Na2B4O72H2O350400Na2B4O7878熔融碳酸鹽硫酸鹽硝酸鹽等將發(fā)生疏解。除前面表達(dá)的礦物的分解溫度外，其余原料的分解溫度大體為：碳酸鉀1100以上；碳酸鈉1500以上；碳酸鋇的分解分為兩個(gè)階段2BaCO3BaOBaCO3+CO2BaOBaCO32BaO+CO2

21、碳酸鋇的分解溫度從915開始，向來連續(xù)到1350。長石原料固然自己不含結(jié)晶水，但在大于800時(shí)將放出大批所吸附的各樣氣體，如水氣、酸性氣體；N2和CO等。氧化鉛、硼酸、硼砂、Na2O、K2O、氧化銻等均有不相同程度的揮發(fā)。原料脫水、分解和揮發(fā)，都可能以致釉面出現(xiàn)針眼缺點(diǎn)，但各樣原料的影響程度卻不相同。大多數(shù)氣體都在低溫階段排出，少許水分和分解物能殘留至高溫才能除去潔凈。因此，在接近其分解溫度時(shí)適合注意溫度上漲速度就能防備發(fā)生針眼等缺點(diǎn)，脫水、分解的詳細(xì)溫度與原料的粒度、結(jié)晶程度、燒成溫度、燒成時(shí)間、氛圍以及原料在釉猜中的比率等要素相關(guān)。精選文檔精選文檔2、化合釉猜中的某些成分在較低溫度下經(jīng)過固

22、相反應(yīng)生成新物質(zhì)。堿金屬和硅酸在700略有反應(yīng)，800時(shí)反應(yīng)激烈，950時(shí)形成可熔性硅酸鹽，1150成為有流動性的溶液。反應(yīng)初期第一在石英顆粒表面生成偏硅酸鹽，跟著溫度的高升，堿性碳酸鹽漸漸消逝生成半透明的硅酸鹽熔層，并向顆粒內(nèi)部擴(kuò)展。按等克分子比較，反應(yīng)能力依K2O、Na2O、Li2O次序減弱；按相同重量比較依Li2O、Na2O、K2O的次序減弱。CaCO3和SiO2在800使反應(yīng)生成2CaOSiO2，當(dāng)溫度高升時(shí)在石英粒子四周也形成熔融層。CaCO3和高嶺土之間開始反應(yīng)的溫度一般較低，約為500600。SiO2Na2CO3CaCO3系統(tǒng)固相反應(yīng)中的生產(chǎn)物見表11-3表11-3釉在高溫下的固

23、相反應(yīng)反應(yīng)溫度反應(yīng)過程600CaNa2(CO3)2的生成CaNa2(CO3)2+2SiO2Na2SiO3+CaSiO3+2CO2600830720900Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2CaNa2(CO3)2，Na2CO3生成和熔融740800813CaNa2(CO3)2的離解Na2CO3熔融852CaCO3CaO+CO2912CaNa2(CO3)2CaO+2CO2+Na2O960CaO+SiO2CaSiO21010?；?200與硅酸反應(yīng)最快的是氟化物。硅酸與硅酸鹽、碳酸鹽的反應(yīng)大于與氟化物、硫酸鹽的反應(yīng)。水蒸汽的存在將加快反應(yīng)的進(jìn)行。燒結(jié)燒結(jié)是將粉末狀態(tài)的物質(zhì)經(jīng)過熱辦理轉(zhuǎn)變?yōu)槟蹓K

24、狀的物質(zhì)。辦理的溫度低于其熔點(diǎn)溫度。釉猜中因?yàn)楣踩畚锏纳尚纬扇蹖樱杷岵煌Ｏ蛉蹖尤芙?，長石融化，在熔體的表面張力作用下，釉層轉(zhuǎn)變?yōu)閳?jiān)固致密的燒結(jié)體。在燒結(jié)過程中，釉料體積縮短增大，氣孔率降低。熔融（成熟）釉熔融是經(jīng)過高溫辦原由固相轉(zhuǎn)變?yōu)橐合嗟倪^程。促進(jìn)熔融除了高溫外，還有化學(xué)分解化合擴(kuò)散和溶解，燒結(jié)也是促進(jìn)釉熔融的重要要素之一。在釉的燒結(jié)和熔融過程中，并與坯體相互反應(yīng)，浸透形成了坯釉中間層，當(dāng)釉層熔融并進(jìn)入充分流動的階段，因?yàn)闅怏w的逸出和對流作用，使釉漸漸趨于均質(zhì)，在表面張力的作用下，平均鋪展在坯的表面上，此時(shí)，釉已進(jìn)入成熟。燒成制度精選文檔精選文檔燒成是使坯體發(fā)生質(zhì)變?yōu)闉榇傻倪^程。因此，只

25、有依據(jù)坯釉的物理化學(xué)變化的需要來供應(yīng)熱量平和氛，才能獲取理想產(chǎn)品。燒成制度包含溫度制度、氛圍制度和壓力制度。影響產(chǎn)品性能的重要要素是溫度平和氛，壓力制度旨在溫度平和氛制度的實(shí)現(xiàn)。溫度制度包含升溫速度、燒成時(shí)間和保溫時(shí)間，冷卻速度等參數(shù)。制定燒成制度的依據(jù)和步驟坯料在加熱過程中的性狀變化依據(jù)坯料所屬的相圖，初步預(yù)計(jì)燒結(jié)溫度的高低和燒結(jié)范圍的寬窄。聯(lián)合坯料的差熱曲線，失重和燒成縮短曲線以及密度變化曲線制定合理的升溫速度、止火溫度和燒成溫度范圍，使既不影響窯的產(chǎn)量又可減少體積變化所造成的危害。坯體的形狀、厚度和含水率同構(gòu)成的坯料，因?yàn)橹破返男螤睢⒑穸群秃什幌嗤?，升溫速度和保溫時(shí)間都應(yīng)有所不相同。

26、關(guān)于大型、厚壁制品，升溫不可以夠過快，保溫時(shí)間不宜很短。假如坯猜中含有大批高可塑性黏土或炭素黏土，其脫水除炭困難，升溫速度更應(yīng)放慢。窯爐構(gòu)造、容量、燃料和裝窯密度在制定燒成制度時(shí)，必然將制品對升溫速度的要求與窯爐構(gòu)造和操作條件聯(lián)合起來。不相同的窯型，即便同一窯型其構(gòu)造和容量的不相同將影響窯內(nèi)的傳熱方式和溫差大小，以及操作條件；裝窯密度將影響窯內(nèi)氣體的流動散布和產(chǎn)品的熱容量，因此，燒成制度應(yīng)有所差異。燃料的種類和熱值的高低，將影響煅燒操作和可能供應(yīng)的熱量，相同影響燒成的結(jié)果。燒成方式依據(jù)產(chǎn)品的特色，陶瓷的燒成方式有二種：一次燒成和二次燒成。坯體上釉后，坯釉同時(shí)燒成的方式，稱為一次燒成（本燒）。一

27、般電瓷產(chǎn)品多數(shù)采納這類方式燒成。一次燒成時(shí)，要求坯釉的燒成溫度一致，施釉操作要求較嚴(yán)格，但可節(jié)儉一道工序，節(jié)儉燃料和工時(shí)，降低產(chǎn)品成本低。當(dāng)坯體的燒成溫度高，釉的成熟溫度比坯的燒成溫度低好多時(shí)，或坯體強(qiáng)度很低，為了保證產(chǎn)質(zhì)量量和便于施釉操作機(jī)械化，常常將坯、釉分別燒成，先將坯體燒成（素?zé)撕笫┯栽俅螣桑ㄓ詿?，這類方式為二次燒成。平常素?zé)郎囟鹊陀诒緹郎囟?。?dāng)前大型瓷套采納釉接法，以及火花塞、日用瓷等產(chǎn)品是采納二次燒成的。影響燒成制品的要素好多，在制定燒成制度時(shí)，可借鑒同類產(chǎn)品的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過試燒，進(jìn)行調(diào)整后才能用于正是生產(chǎn)。氛圍制度確實(shí)定燒成氛圍對產(chǎn)品性能的影響燒成氛圍是依據(jù)焚燒產(chǎn)物中的

28、游離氧的含量和復(fù)原介質(zhì)的含量來確立的。影響燒成氛圍的介質(zhì)主假如O2和CO依據(jù)煙氣分析的結(jié)果，幾種氛圍的大體成分見表114。在燒成過程中，燒成氛圍不只影響坯體的化學(xué)反應(yīng)，升溫速度，燒成溫度并且影響瓷質(zhì)性能，顏色光彩。影響程度又和原料的種類和純度相關(guān)。表114燒成氛圍的成分氛圍種類煙氣成分%空時(shí)令余系數(shù)O2COCO2精選文檔精選文檔強(qiáng)氧化氛圍810010121.62.0氧化氛圍35011131.31.5強(qiáng)復(fù)原氛圍03715170.91.0弱復(fù)原氛圍11.53.016191氛圍對陶瓷坯體過燒膨脹的影響依據(jù)李家治等的研究，瓷石高嶺土瓷坯在復(fù)原氛圍中過燒40，產(chǎn)生的膨脹比在氧化氣氛中要小得多，過燒程度隨

29、坯體中含鐵量增添而變大。由高嶺土長石石英膨潤土配制的瓷坯，在復(fù)原氛圍下的過燒膨脹卻比氧氣氛圍要大，特別使膨潤土含量多時(shí)更加顯然。硫酸鹽、Fe2O3、磁鐵礦和云母中所含的鐵質(zhì)，在氧化氛圍中都在湊近坯體燒結(jié)、釉層融化的高溫下才分解。此時(shí)氣孔關(guān)閉，氣體不可以夠除去而惹起膨脹起泡。在復(fù)原氛圍中，這些物質(zhì)的分解可提升前至坯、釉尚屬多孔狀態(tài)下完成，氣體能夠自由逸出，過燒膨脹大為減少。瓷石高嶺土坯料，鐵含量較高，在低溫煅燒時(shí)吸附性不強(qiáng)，它的過燒膨脹主要由高價(jià)鐵和硫酸鹽的分解造成，因此在復(fù)原氛圍中過燒膨脹值較低。長石質(zhì)瓷坯的鐵含量不高，但膨潤土中有機(jī)物含量高，并擁有較強(qiáng)的吸附性，采納復(fù)原氛圍燒成時(shí)，一方面坯體

30、易汲取碳，另一方面碳素氧化溫度較高，因此復(fù)原氛圍中的過燒膨脹較氧化氛圍中大。氛圍對坯體的縮短和燒結(jié)的影響上述兩種坯體在復(fù)原氛圍中的燒結(jié)溫度均比氧化氛圍中低，降低程度隨鐵含量的減少而減少。但二者的最大縮短卻不相同，瓷石質(zhì)瓷坯在復(fù)原氛圍中的縮短較氧化氛圍中大，而長石與膨潤土配制的坯在氧化氛圍中的縮短較大。因?yàn)榕髦蠪e2O3被復(fù)原為FeO，F(xiàn)eO易與SiO2形成低熔點(diǎn)硅酸鹽并降低玻璃相的粘度，增大它的表面張力，進(jìn)而促進(jìn)坯體在較低溫度下燒結(jié)并產(chǎn)生較低縮短。在復(fù)原氛圍中碳素的氧化移向高溫，故燒結(jié)收減少小。氛圍對坯的顏色和透光性以及釉層質(zhì)量的影響氛圍對坯釉性能的影響主要表示在以下方面：影響鐵、鈦的價(jià)數(shù)。F

31、e2O3在瓷坯低堿性玻璃相中的溶解度極低，冷卻時(shí)即由此中析出膠態(tài)的Fe2O3使瓷坯成黃色。據(jù)分析，在電瓷坯猜中，F(xiàn)e2O3占總的鐵含量的7585%，F(xiàn)eO約占1525%，經(jīng)氧化保溫后，F(xiàn)eO僅占29%，再經(jīng)復(fù)原氛圍燒成后，F(xiàn)eO約占6090%。因此，復(fù)原燒成的瓷坯白度提升，另一方面液相的增添，氣孔率的降低，相應(yīng)提升了透光性。對白釉的影響亦這樣，只可是釉層直接與氛圍接觸，釉中鐵對氛圍的敏感性更強(qiáng)一些。但對含鈦好多的坯料卻應(yīng)防備復(fù)原氛圍，不然部分TiO2變?yōu)樘m紫色的T2O3，有時(shí)形成墨色FeOFe2O3尖晶石和一系列鐵鈦混淆晶體進(jìn)而加深鐵的呈色。在棕釉中，F(xiàn)e2O3、Cr2O3在復(fù)原氛圍中幾乎所有

32、生成尖晶石礦物，釉面圓滑無氣泡，而在養(yǎng)化氛圍中起泡嚴(yán)重。使SiO2和CO復(fù)原在必然溫度下，復(fù)原氛圍可使SiO2復(fù)原為SiO，它在較低溫度下將按2SiOSiO2Si分解，在制品表面形成Si黑斑。CO分解出C積聚在坯、釉上形成黑斑(煙熏)。并且在C和鐵的催化作用下，800從前這種分解速度就很顯然，連續(xù)升溫將形成釉泡、針孔，對吸附性強(qiáng)的坯釉更應(yīng)注意。形成氮的化合物氮在高溫復(fù)原氛圍中能夠形成化合物溶解于坯釉熔體中，碰到氧化氛圍或有Fe2O3的氧化作用時(shí)，又會從頭分別產(chǎn)生氣泡。氛圍對機(jī)電性能的影響在電瓷燒成中發(fā)現(xiàn)，凡存在氧化發(fā)黃（赤變）的產(chǎn)品不只外觀呈色不良，且瓷質(zhì)構(gòu)造廢弛，冷熱性能、機(jī)械強(qiáng)度、體積電阻

33、、擊穿電壓等性能指標(biāo)降落。特別是關(guān)于性能要求較高或裕度不大的產(chǎn)品，任何發(fā)黃都將以致產(chǎn)品在運(yùn)行中性能劣化。產(chǎn)生發(fā)黃的原由是在復(fù)原階段中、未實(shí)時(shí)復(fù)原、或復(fù)原不完好，復(fù)原氛圍不堅(jiān)固，使2FeO氧化為Fe2O3，造成發(fā)黃。因此電瓷產(chǎn)品采納適合的復(fù)原氛圍下燒成，有益于減少制品內(nèi)部氣泡，孔洞等宏觀裂痕，使晶相玻精選文檔精選文檔璃相形成較優(yōu)秀的平均連續(xù)體，進(jìn)而有益于提升產(chǎn)品的機(jī)電性能。氛圍對升平和窯內(nèi)溫差的影響氧化焰是空氣供應(yīng)充分、焚燒圓滿的狀況下的一種無煙而透明的火焰，升溫速度快，但易造成窯內(nèi)的溫差大。若節(jié)余空氣過多，則會使升溫阻滯或溫度降落。復(fù)原焰是一種有煙而渾濁的火焰，火焰長而嬌貴，窯內(nèi)溫差小，使窯內(nèi)

34、各部位制品平均受熱，減小產(chǎn)品性能的分別性。氛圍制度確實(shí)定依據(jù)瓷坯的燒成過程中的化學(xué)變化，產(chǎn)品的性能的要求來確立氛圍制度（氛圍的性質(zhì)和濃度）。一般陶瓷產(chǎn)品在燒成中的各個(gè)階段的氛圍性質(zhì)以下：低溫階段：氧化氛圍;氧化分解階段：氧化氛圍，或強(qiáng)氧化氛圍；強(qiáng)復(fù)原階段：強(qiáng)復(fù)原氛圍；弱復(fù)原和高火保溫階段：弱復(fù)原氛圍或中性氛圍；冷卻階段：氧化氛圍在確立氛圍制度時(shí)，應(yīng)抓住氧化轉(zhuǎn)復(fù)原和強(qiáng)復(fù)原轉(zhuǎn)弱復(fù)原這兩個(gè)溫度點(diǎn)，以及復(fù)原氛圍的濃度。氧化轉(zhuǎn)強(qiáng)復(fù)原的溫度又稱為變換溫度或臨界溫度，其數(shù)值隨配方的不相同而不相同。變換溫度過低，坯釉分解氧化反應(yīng)不圓滿，易造成釉泡或煙熏；變換溫度過高，坯釉已燒結(jié)，釉面關(guān)閉，復(fù)原介質(zhì)難以浸透坯內(nèi)

35、，起不到復(fù)原鐵質(zhì)等作用，且易造成高溫沉碳，進(jìn)而產(chǎn)生陰黃、花釉、釉泡和煙熏等缺點(diǎn)，一般臨界溫度控制在釉始熔前150左右。較有效的強(qiáng)還源溫度應(yīng)在1100從前。強(qiáng)復(fù)原的氛圍隨坯中個(gè)鐵量而定，一般CO含量36%，鐵含量高者宜濃些。由強(qiáng)復(fù)原轉(zhuǎn)為弱復(fù)原的溫度以釉面關(guān)閉溫度為起點(diǎn)。此時(shí)CO濃度為1.53.0%.適合的復(fù)原時(shí)間還取決于以下要素：復(fù)原氛圍強(qiáng)，時(shí)間可短，復(fù)原氛圍弱，則時(shí)間應(yīng)長，坯體的氣孔率越高，有益于氛圍介質(zhì)進(jìn)入坯內(nèi)，因此在復(fù)原前半期的作用比后半期更有效；坯體越厚越大，復(fù)原時(shí)間應(yīng)延伸。窯內(nèi)截面溫差越大，為使產(chǎn)品燒透，時(shí)間應(yīng)相應(yīng)延伸。溫度制度確實(shí)定升溫速度決定燒成速率大小的主要要素是燒成時(shí)所產(chǎn)生熱應(yīng)

36、力的大小和抵擋熱應(yīng)力的能力。熱應(yīng)力包括物料的熱膨脹(或縮短)；沿制品厚度方向上的熱梯度。假如物料的熱膨脹率很低或許沿制品的熱梯度很小，就能夠快速升溫或降溫；假如物料的熱膨脹大，或許熱梯度很大，不可以避免的產(chǎn)生不相同的熱應(yīng)力，特別是在碰到有晶型轉(zhuǎn)變所產(chǎn)生的體積效應(yīng)時(shí)，熱應(yīng)力可能以致制品開裂。低溫階段升溫速度取決于坯體的顆粒構(gòu)成、黏土含量、入窯水分和坯體的大小、形狀、壁厚，以及窯內(nèi)裝坯密度和溫差要素。當(dāng)坯體顆粒細(xì)黏土含量多、坯體致密。窯內(nèi)裝坯量多、入窯水分高，或坯體較厚時(shí)，若升溫速度過快，水分激烈汽化，將可能使坯體開裂。此時(shí)大型制品的溫升速度為3040/時(shí)，中小制品為5070/時(shí)。（2）分解和氧化

37、階段升溫速度取決于坯猜中黏土礦物的種類及其含量，窯內(nèi)氛圍，氣流速度，坯體厚度和原料的純度。一般而言，除含有好多高嶺石類黏土的坯體，在它的結(jié)晶水除去范圍（400600）不可以夠升溫太快外，均可快速高升。因?yàn)榇藭r(shí)坯體還沒有燒結(jié)，縮短很小，結(jié)晶水和水解的氣體的除去過程是自由進(jìn)行的，不會在坯體中形成很大的應(yīng)力，且因?yàn)閺?qiáng)度漸漸提升，抵擋熱應(yīng)變的能力增添，因此能夠承受較大的熱應(yīng)力。大型坯體的升溫為2040/時(shí)。中小型坯體精選文檔精選文檔達(dá)5070/時(shí)，薄壁制品能夠達(dá)到80200/時(shí)。決定本階段溫升速度的主要要素還有窯爐構(gòu)造。假如窯爐能保證工作截面上溫度平均散布，就能夠快速升溫，不然，快速升溫將造成窯內(nèi)更大

38、的溫差。高溫階段升溫速度取決于窯爐構(gòu)造、裝窯密度、坯體的縮短程度。窯的容量大，升溫太快則窯內(nèi)溫差大，會惹起高溫反應(yīng)不平均。坯體中液相出現(xiàn)的多少與快慢，會惹起坯體發(fā)生不相同程度的收縮。因此，當(dāng)窯的容積大，溫差大，裝窯密度大；或坯體中黏土和溶劑含量多，縮短值大；燒結(jié)范圍窄時(shí)，應(yīng)遲緩升溫。在強(qiáng)復(fù)原階段，溫升速度為2540/時(shí)。弱復(fù)原階段，中小坯體為3040/時(shí)；大坯件為2030/時(shí)。高火保溫階段，液相大批出現(xiàn)，升溫速度就不重要了，為使坯體反應(yīng)圓滿，窯內(nèi)溫度平均，升溫速度控制在10/時(shí)左右為宜。燒成溫度燒成溫度是指瓷坯在燒成時(shí)獲取最優(yōu)性質(zhì)相應(yīng)的溫度，即操作時(shí)的止火溫度。實(shí)質(zhì)上要使全窯堅(jiān)固在某一溫度上是

39、困難的，也是辦不到的，因此止火溫度是指一個(gè)贊成的溫度范圍。坯體性質(zhì)開始達(dá)到其技術(shù)指標(biāo)時(shí)的溫度為其上限值。坯體的燒成溫度先是依據(jù)坯體的縮短率和氣孔率的變化及其燒結(jié)狀況確立其燒成范圍。最后將產(chǎn)品在生產(chǎn)窯中試燒，測定產(chǎn)品的性能后確立。燒成溫度的高低與坯體的構(gòu)成、燒成溫度的寬窄、制品的質(zhì)量要求、升溫速度等要素相關(guān)。從物理化學(xué)變化過程來看，燒成溫度取決于坯體內(nèi)液相和晶相的比率及升溫時(shí)液相粘度的變化。液相既可填補(bǔ)氣孔，使坯體致密，又可促進(jìn)晶相的生成和發(fā)育，使制品擁有必需的機(jī)械、電氣和化學(xué)性能。但溫度過高，液相量過多，或液相粘度降落很大，則使坯體發(fā)生高溫變形和形成大氣泡，且使莫來石的晶粒粗大，數(shù)目減少瓷的組織構(gòu)造平均性損壞，機(jī)電性能反而變差。各樣產(chǎn)品的配方，細(xì)度不相同，在同一溫度下的液相粘度都不相同，因此，各樣產(chǎn)品的止火溫度也不相同。保溫時(shí)間一般在氧化階段結(jié)束時(shí)即轉(zhuǎn)入復(fù)原階段從行進(jìn)行一次保溫（中火保溫或氧化保溫），快要止火時(shí)又進(jìn)行一次保溫（高火保溫）。中火保溫的目的是使分解和氧化反應(yīng)能在坯體燒結(jié)和釉層關(guān)閉從行進(jìn)行圓滿，并平均窯內(nèi)溫度。高火保溫的目的是使窯內(nèi)