《陶瓷原料》課件2

陶瓷原料陶瓷原料是制造陶瓷制品的基本材料。它們經(jīng)過粉碎、混合、成型、燒制等工藝流程，最終形成具有各種功能和裝飾效果的陶瓷制品。課程目標(biāo)了解陶瓷原料掌握各種陶瓷原料的性質(zhì)、應(yīng)用和特點。理解陶瓷燒成過程學(xué)習(xí)陶瓷材料在不同溫度下的化學(xué)變化和物理變化。認(rèn)識常見陶瓷制品了解不同陶瓷制品，例如耐火材料、白色陶瓷和建筑陶瓷。陶瓷的定義與分類陶瓷定義陶瓷是指以無機非金屬礦物為原料，經(jīng)高溫?zé)贫傻墓腆w材料。陶瓷制品具有強度高、耐高溫、耐腐蝕、化學(xué)穩(wěn)定性好等特點。陶瓷分類陶瓷制品種類繁多，按其成分、結(jié)構(gòu)、用途等可分為多種類型。常見的陶瓷制品包括日用陶瓷、建筑陶瓷、工業(yè)陶瓷、電子陶瓷等。陶瓷原料的概述陶瓷原料是指用于制造陶瓷的各種材料，包括天然礦物、化學(xué)原料和工業(yè)副產(chǎn)品。陶瓷原料的種類繁多，主要包括粘土礦物、長石、石英、碳酸鈣、氧化鐵、氧化錳等。不同陶瓷制品對原料的要求不同，需根據(jù)最終產(chǎn)品的性能選擇合適的原料。黏土礦物的種類高嶺土高嶺土是陶瓷工業(yè)中重要的原料。廣泛用于制造日用陶瓷、衛(wèi)生陶瓷、耐火材料等。骨瓷土骨瓷土是骨瓷的主要原料。具有高白度、高透光性、低吸水率等特點。耐火粘土耐火粘土主要用于制造耐火材料。具有耐高溫、耐腐蝕、強度高等特點。長石長石是陶瓷釉料的重要成分。具有熔融性好、流動性好等特點。高嶺土化學(xué)成分主要成分為Al2O3·2SiO2·2H2O，含少量鐵、鈦等雜質(zhì)。物理性質(zhì)白色或淡黃色粉末，質(zhì)地細(xì)膩，無毒無味，具有良好的塑性和可塑性，耐高溫，吸水率低。用途廣泛應(yīng)用于陶瓷、耐火材料、造紙、橡膠、塑料等工業(yè)，是重要的陶瓷原料。骨瓷土1骨瓷土的定義骨瓷土是一種特殊的陶瓷原料，通常含有動物骨粉，主要用于制造骨瓷。2骨瓷土的成分骨瓷土主要由高嶺土、石英和骨灰組成。3骨瓷土的特性骨瓷土具有良好的透光性、強度和耐熱性，并呈現(xiàn)出獨特的乳白色。4骨瓷土的用途骨瓷土主要用于制造高級餐具、茶具和藝術(shù)陶瓷。耐火粘土耐火粘土耐火粘土是一種重要的陶瓷原料，主要用于制造耐火材料，比如耐火磚和耐火水泥。耐火性能耐火粘土的熔點較高，能夠承受高溫環(huán)境，在高溫下不發(fā)生軟化或熔化。應(yīng)用領(lǐng)域廣泛應(yīng)用于冶金、化工、電力等行業(yè)，用于制造耐火磚、耐火水泥、耐火涂料等產(chǎn)品。長石11.主要成分長石是鋁硅酸鹽礦物，主要由鉀、鈉、鈣等元素組成。22.重要作用長石在陶瓷生產(chǎn)中起著重要的作用，能夠降低燒成溫度，并能提高陶瓷的強度和光澤度。33.分類長石主要分為正長石、鈉長石和鈣長石，不同的長石擁有不同的化學(xué)成分和物理性質(zhì)。44.應(yīng)用范圍長石廣泛應(yīng)用于陶瓷、玻璃、搪瓷等行業(yè)，也可用作建筑材料和化工原料。石英化學(xué)成分化學(xué)式為SiO2，是二氧化硅的礦物形式，主要成分是硅。物理性質(zhì)硬度高、熔點高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不溶于水和酸，但易溶于氫氟酸。應(yīng)用廣泛應(yīng)用于陶瓷、玻璃、耐火材料、電子等工業(yè)，是重要的工業(yè)原料。粘土礦物的結(jié)構(gòu)粘土礦物主要由硅酸鹽組成，以層狀結(jié)構(gòu)為主?；締卧怯晒柩跛拿骟w和鋁氧八面體組成的二維層狀結(jié)構(gòu)。硅氧四面體是四個氧原子包圍一個硅原子，鋁氧八面體是六個氧原子包圍一個鋁原子。這些層狀結(jié)構(gòu)通過氧原子共享，形成二維的層狀結(jié)構(gòu)。粘土礦物的化學(xué)組成和晶體結(jié)構(gòu)決定了其物理化學(xué)性質(zhì)，如塑性、吸水性、耐火性等。粘土礦物的結(jié)構(gòu)特點層狀結(jié)構(gòu)粘土礦物具有獨特的層狀結(jié)構(gòu)，類似于薄片狀結(jié)構(gòu)。這些層狀結(jié)構(gòu)由硅氧四面體和鋁氧八面體組成。吸附能力由于粘土礦物表面存在大量的活性位點，它們具有很強的吸附能力。它們可以吸附水分子和其他離子，影響陶瓷的性能。粘土礦物的性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)粘土礦物主要成分是硅酸鹽，具有弱酸性，能夠與堿性物質(zhì)反應(yīng)，如氧化鈣，生成硅酸鹽。物理性質(zhì)粘土礦物具有較高的吸水率，能夠吸收大量的水分，使其具有可塑性，便于成型。熱學(xué)性質(zhì)粘土礦物在加熱時會發(fā)生脫水和相變，并逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂刑囟ńY(jié)構(gòu)的陶瓷材料。機械性質(zhì)粘土礦物在高溫下可以燒結(jié)成具有高強度和硬度的陶瓷材料，其機械強度取決于其成分和燒成溫度。黏度與塑性黏度塑性陶瓷原料的黏度和塑性是其重要特性，影響成型工藝。黏度是指粘土在水分的作用下流動和變形的能力，塑性是指粘土在一定的壓力下可以塑形，不會斷裂的能力。不同類型粘土的黏度和塑性差異很大。焙燒收縮與吸水率陶瓷原料在焙燒過程中，由于水分蒸發(fā)和礦物發(fā)生化學(xué)變化，體積會發(fā)生收縮。收縮率是指焙燒前后體積變化的百分比。吸水率是指陶瓷制品吸水后，其重量增加的百分比。吸水率與陶瓷制品的氣孔率有關(guān)。5-15%收縮率陶瓷原料的收縮率通常在5%到15%之間。10-20%吸水率陶瓷制品的吸水率通常在10%到20%之間。高嶺土原料不同的陶瓷原料，其收縮率和吸水率也不同。溫度焙燒焙燒溫度也會影響收縮率和吸水率。其他重要陶瓷原料碳酸鈣作為陶瓷釉料的組成成分，碳酸鈣有助于降低釉料的熔融溫度，提高釉料的流動性。氧化鐵氧化鐵能夠賦予陶瓷產(chǎn)品多種顏色，例如紅色、棕色和黃色，并能提高陶瓷的抗化學(xué)腐蝕性能。氧化錳氧化錳可使陶瓷產(chǎn)品呈現(xiàn)出黑色、棕色或紫色，還能增強釉料的熔融性，提高釉面的光澤度。氧化銅氧化銅可使陶瓷呈現(xiàn)出綠色、藍(lán)色或黑色，還能增強釉料的熔融性和抗化學(xué)腐蝕性能。碳酸鈣天然石灰石碳酸鈣的主要來源是天然石灰石，廣泛分布于世界各地。白色粉末狀經(jīng)粉碎、研磨等加工后，石灰石可制成白色粉末狀的碳酸鈣。晶體結(jié)構(gòu)碳酸鈣以方解石、文石等多種晶體形式存在，影響其物理性質(zhì)。氧化鐵化學(xué)式氧化鐵的化學(xué)式是Fe2O3，常見的形態(tài)是赤鐵礦。顏色氧化鐵呈紅色或棕色，這取決于其顆粒大小和結(jié)晶程度。作用氧化鐵是陶瓷中常見的著色劑，它可以賦予陶瓷制品鮮艷的顏色。應(yīng)用氧化鐵在釉料、彩釉、陶瓷顏料中都有廣泛的應(yīng)用，可以用于制作紅、黃、褐色等各種顏色的陶瓷制品。氧化錳化學(xué)式氧化錳的化學(xué)式為MnO2。來源主要來源為錳礦石，常見于自然界中。性質(zhì)氧化錳是一種黑色粉末，具有氧化性，可用于陶瓷著色。用途陶瓷生產(chǎn)中用于制作棕色、黑色釉料和彩繪。氧化銅化學(xué)式氧化銅的化學(xué)式為CuO，是一種黑色固體。用途氧化銅常用作陶瓷釉料的著色劑，可以呈現(xiàn)出翠綠色或藍(lán)綠色。特性氧化銅具有較高的熔點，在高溫下能與其他金屬氧化物反應(yīng)，形成各種顏色的釉料。注意事項氧化銅是一種有毒物質(zhì)，使用時要注意安全防護(hù)措施，避免吸入或接觸皮膚。燒成過程中的化學(xué)變化陶瓷材料在燒成過程中會經(jīng)歷一系列復(fù)雜的化學(xué)變化，這些變化最終決定了陶瓷產(chǎn)品的最終性質(zhì)和性能。在燒成過程中，陶瓷材料中的各種成分相互作用，并與周圍環(huán)境發(fā)生反應(yīng)，最終形成新的物質(zhì)和結(jié)構(gòu)。1脫水反應(yīng)水分蒸發(fā)2分解反應(yīng)碳酸鹽分解3氧化還原反應(yīng)鐵元素氧化4固相反應(yīng)新礦物生成5熔融反應(yīng)玻璃相形成這些化學(xué)反應(yīng)會影響陶瓷材料的物理性質(zhì)，如顏色、強度、耐熱性等。陶瓷材料在燒成過程中還會發(fā)生相變，即物質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，這也影響了陶瓷的性能。干燥過程中的變化1水分蒸發(fā)水分從坯體中蒸發(fā)2體積收縮坯體體積減小3強度增加坯體強度提高4裂紋產(chǎn)生控制干燥速度很重要干燥過程會使坯體中的水分蒸發(fā)，導(dǎo)致體積收縮和強度增加，但同時也會增加產(chǎn)生裂紋的風(fēng)險?？刂聘稍锼俣?，避免過快或過慢，可以有效減少裂紋產(chǎn)生。預(yù)燒過程中的變化脫水預(yù)燒階段，粘土中的水分會進(jìn)一步蒸發(fā)，干燥程度更高。結(jié)構(gòu)變化隨著溫度升高，粘土結(jié)構(gòu)逐漸穩(wěn)定，孔隙率降低。強度提高預(yù)燒后，陶瓷坯體強度明顯提高，更容易進(jìn)行后續(xù)加工?；瘜W(xué)反應(yīng)一些化學(xué)反應(yīng)開始發(fā)生，如碳酸鹽分解、有機物氧化等。高溫?zé)蛇^程中的變化1脫水水分蒸發(fā)，形成氣孔，降低密度，提高強度。2相變粘土礦物發(fā)生分解、重結(jié)晶，形成新的晶相，提高強度和耐高溫性能。3燒結(jié)顆?；ハ嘟佑|，形成固態(tài)結(jié)合，提高強度和致密度，改變外觀和性能。常見的陶瓷制品及其原料11.耐火材料耐火材料具有耐高溫、抗腐蝕、抗沖擊等優(yōu)異性能。常見原料包括黏土、氧化鋁、硅石等。22.白色陶瓷白色陶瓷以其潔白、細(xì)膩、光滑的表面著稱。常用原料包括高嶺土、長石、石英等。33.建筑陶瓷建筑陶瓷用于建筑裝飾和鋪設(shè)地面。主要原料包括黏土、長石、石英等。44.儀表和電子陶瓷儀表和電子陶瓷具有高絕緣性能、高介電常數(shù)等特點，應(yīng)用于各種電子元件。耐火材料耐高溫耐火材料能夠承受高溫，在高溫環(huán)境下保持穩(wěn)定的物理和化學(xué)性質(zhì)。高熔點耐火材料的熔點很高，能夠在高溫環(huán)境下保持固態(tài)。高強度耐火材料具有良好的強度，能夠承受高溫環(huán)境下的機械負(fù)荷?；瘜W(xué)穩(wěn)定性耐火材料具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，能夠抵抗高溫環(huán)境下的腐蝕。白色陶瓷特點白色陶瓷以其純凈、優(yōu)雅的白色而聞名，主要以高嶺土、長石、石英等為原料。它擁有良好的白度、透光性、化學(xué)穩(wěn)定性和耐腐蝕性，是各種陶瓷制品中不可缺少的一部分。用途廣泛應(yīng)用于餐具、茶具、裝飾品、衛(wèi)浴潔具等領(lǐng)域。其優(yōu)良的性能使其成為高級餐具、藝術(shù)品和日常用品的理想選擇。建筑陶瓷種類豐富建筑陶瓷包括瓷磚、地磚、墻磚等，滿足各種建筑裝飾需求。應(yīng)用廣泛應(yīng)用于室內(nèi)外墻面、地面裝飾，提升建筑美觀和耐用性。功能多樣除了裝飾功能，建筑陶瓷還