钠长石与钾长石相比课件.ppt

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1、1.钠长石与钾长石相比，钠长石的熔融温度范围 ，高温粘度 ，高温下对石英和粘土的溶解速度 。2.普通陶瓷坯釉料化学组成常见的八种氧化物是 、 、 、 、 、 、和 ，灼减量是指。3.普通陶瓷生产主要原料，高岭石、钾长石和石英的理论化学式分别是 、 和 。 4.长石是陶瓷生产常用的 性原料，天然长石矿物通常为 和 的互熔物。坯料中引入长石的目的是 。5.坯式的表达式 ,釉式 。,本章的内容： 1.掌握坯料组成的表示方法； 2.了解各种瓷质、精陶坯料的组成； 3.配料的依据； 4.掌握配料计算的基本思路。,第二章 坯体组成的确定,第一节 坯料组成的表示方法一、原料重量百分比表示法（配料比表示法）二

2、、矿物组成表示法三、化学组成表示法四、实验式表示法,一、配料比表示法 属最常见方法，直接列出每种原料的百分比。 某刚玉瓷配方： 工业氧化铝：95.0 苏州高岭土：2.0 海城滑石： 3.0 优点：具体反映原料的名称和数量，便于直接进行生产和试验。 缺点：各工厂所用及各地所产原料成分和性质不相同；或即使是同种原料，只要成分不同，配料比例也须作相应变更；无法进行相互比较和直接引用。,二、矿物组成（示性组成）表示法,把天然原料中所含的同类矿物含量合并在一起用粘土、石英、长石三种矿物的重量百分比表示坯体的组成。 依据：同类型的矿物在坏料中所起的主要作用基本上是相同的。 优点：用此法进行配料计算时比较方

3、便。 缺点：矿物种类很多，性质有所差异。它们在坯料中的作用也有差别。因此用此方法只能粗略的反映一些情况。,三、化学组成表示法,方法：根据化学全分析的结果，用各种氧化物及灼烧减量的重量百分比反映坯和釉料的成分。 例某日用瓷坯（%）： SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O IL 66.88 21.63 0.47 0.61 0.37 2.94 1.60 5.47 优点：利用这些数据可以初步判断坯、釉的一些基本性质；用原料的化学组成可以计算出符合既定组成的配方。 缺点：原料和产品中这些氧化物不是单独和孤立存在的，它们之间的关系和反应情况比较复杂。因此此方法有局限性 。,四

4、、实验式表示法按照碱性氧化物、中性氧化物和酸性氧化物的顺序列出它们的摩尔数来表示坯料或釉料的组成。 坯式通常以中性氧化物R2O3为基准，令其摩尔数为1，釉式通常以碱性氧化物R2O和RO的摩尔数之和为基准，令其为1 。,碱性氧化物(R2O、RO)主要有：K2O、Na2O 、Li2O、CaO、MgO、BaO、ZnO、PbO、SrO等 中性氧化物(R2O3)主要有：Al2O3、Fe2O3、B2O3等 酸性氧化物(RO2)主要有:SiO2、TiO2、ZrO2、P2O5等,五、分子式表示法 电子工业用的陶瓷常用, 如最简单锆钛铅固溶体的分子式： Pb(ZrXTi1-x)O3 表示PbTiO3中的Ti有x

5、被Zr取代 陶瓷中常掺和一些改性物质。它们的数量用重量百分数或分子百分数表示。如：Pb0.920Mg0.040 Sr0.025Ba0.015（Zr0.53Ti0.47）O3+0.5wtCeO2+0.225wt%MnO2 表示Pb（Zr0.53 Ti0.47）O3中的Pb有4分子被Mg取代，2.5分子被Sr取代，1.5被Ba取代；PbTiO3中的Ti有53分子被Zr取代。CeO和MnO2为外加改性物质。,第二节 坯料的主要类型,瓷器：坯体充分烧结，吸水率低，制品可有釉或无釉。如：日用瓷、卫生洁具、玻化砖炻器：烧结程度较瓷质坯体差，吸水率较高，除部分无釉制品外，大部分制品表面施一层颜色釉或乳浊釉。

6、如：卫生洁具陶器：多孔坯体，烧成收缩小，容易保证制品形状正确、尺寸准确。坯体吸水率高，易于施工时水泥砂浆铺贴，制品表面施低温陶釉以保证不吸水和易清洁。如：釉面砖、日用精陶,一、精陶坯体的组成,如餐具、茶具、酒具等。粘土为主、长石作熔剂体系，即长石质和长石石灰质。按化学组成分为两类：Al2O3含量在2530%的坯料属高铝系统，SiO2一般低于65%，其特点：烧成范围较宽、热膨胀系数较低、吸湿膨胀值不大，坯釉中间层偏薄、但坯釉结合仍牢固。 Al2O3含量低于23%， SiO2高于65%，属于高硅系统，烧成范围较窄、热膨胀系数较大、坯釉中间层较厚。坯式：R2O+RO (5.58)Al2O3(2635

7、)SiO2配方：粘土5060%，石英3045%，长石612%，或再外加24%的滑石或石灰石。,日 用 精 陶,建 筑 精 陶,二、瓷器坯体的组成国际上习惯将粘土质瓷器分为硬瓷与软瓷两类。硬瓷：（0.180.30）RO1Al2O3 (3.54.8)SiO2,烧成温度高（1320以上），烧后瓷胎中莫来石含量高，硬度高软瓷：（0.30.45）RO1Al2O3 (4.86)SiO2，熔剂数量多，成瓷温度低（12501350），烧后瓷中玻璃相含量多，透光度好。我国生产的日用瓷按熔剂的种类分为下列4种类型：,（一）长石质瓷,以长石作助熔剂的“长石石英高岭土”三组分系统瓷,原料：长石2030%、石英2535

8、%、粘土4050%化学组成： SiO2 6575% Al2O3 1925% R2O+RO 46.5%(其中KNaO2.5) 烧成温度：1350显微组成：玻璃相 5060% 、莫来石1020% 、残余石英812、 半安定方石英610%特点：瓷质洁白，薄层呈半透明，断面呈贝壳状，不透气，吸水率很低，瓷质坚硬，机械强度高，化学稳定性好。,成瓷基础：K2O-Al2O3-SiO2三元系统相图,化学组成： SiO2 6575% Al2O3 1925% R2O+RO 46.5%(其中KNaO2.5) (R20十RO)(1.94.5)Al2O3(1220)SiO2 1300 (R20十RO)(46)Al2O3

9、(20.527.5)SiO2 1400 其中Al2O3/SiO2 =1:5左右， Al2O3不低于2mol,各氧化物成分之间关系,(R20十RO)(1.94.5)Al2O3(1220)SiO2 1300 (R20十RO)(46)Al2O3(20.527.5)SiO2 1400 其中Al2O3/SiO2 =1:5左右， Al2O3不低于2mol,示性矿物组成：指在能够成瓷的前提下，理论上的长石、石英、高岭土的配合比例。,长石 2030%粘土 4050%石英 2535%,实际配方：, 粘土：应用高岭土或烧后呈白色的粘土，为提高成型性能，也可采用一定量的高可塑性粘土。如：用膨润土时，用量不超过5。

10、在不需提高可塑性，但需增加Al2O3的量，可将部分粘土煅烧为熟料。用量一般小于10。 长石：长石中钠长石30，钾钠比3。 石英：用量不超过2535。, 加入1的滑石，引入MgO，扩大烧结范围。 加入废瓷粉，不超过10%。 铁、钛含量过高，加入少量磷酸盐，可适当降低坯体的烧成温度，提高瓷体的白度。或加入微量的CoO（氧化焰烧成时）可减少Fe、Ti的着色，形成视觉上的白。用量5/10000。 加少量的着色剂，得到不同的着色泥坯。,其它成分：,各氧化物在瓷坯中的作用,(1) Si02 一部分Si02与A1203在高温时生成莫来石晶体，莫来石晶体与残余石英一起形成瓷坯的骨架；一部分Si02则与碱性金属

11、氧化物在高温下生成玻璃相，使制品具有半透明性。 Si02 是瓷的主要组成，含量很高，它直接影响陶瓷的强度和其他性能。但含量不能过高，如果超过75，陶瓷制品烧后的热稳定性变环，易出现炸裂现象。,(2) A1203 瓷中的A1203也是瓷坯的主要组成，主要由长石和高岭土引入。 部分存在于莫来石晶体中，另一部分溶解在熔体中以玻璃相的形式存在。 A1203的含量增加,可以提高陶瓷制品的物理化学性能和机械强度，提高白度和烧成温度。但它的含量过高则会导致制品不易烧熟；含量过低，则又易使制品趋于变形或软塌。,(3) K20和Na20 K20和Na20主要由长石引入，它们是成瓷的主要成分，起助熔剂作用，存在于

12、玻璃相中提高透明度。一般K20、 Na20的含量在5左右。若含量过高则会急剧地降低瓷的烧成温度与热稳定性。经研究发现，K20、Na20的作用有差异。在化学稳定性、弹性、热稳定性方面，K20的性能比较好，制品的烧成范围也比较宽，得到的瓷质音韵洪亮、铿锵有声，特别在南方瓷区，这一特性尤其明显。,(4) 碱土金属氧化物(CaO、MgO等) 般情况下在瓷中的碱土金属氧化物含量较少，而且不是特别引入的。然而它们与碱金属氧化物共同起着助熔作用。引入一定量的CaO、MgO可以相应地提高瓷的热稳定性和机械强度，提高白度和透光度改进瓷的色调，减弱铁、钛的不良影响。,(5) 着色氧化物(Fe2O3、TiO2) 它

13、们的含量在瓷中一般比较少，但它们对产品呈色的有害影响却特别大，可使瓷染上色调不好的色泽，影响其外观质量。值得注意的是一般要求白瓷坯料组成中的Fe2O3含量在1以下，否则会使制品呈黄褐色或暗灰色(依烧成气氛而异)，还可能出现黑点或熔洞。而TiO2的含量控制在0.2以下，否则将使制品发黄或阴暗。特别是当TiO2 与Fe2O3同时存在时，将会严重影响制品的透明度。,三、炻器坯体的组成,炻器与陶器的区别：陶器坯体多孔，炻器坯体气孔率较低，烧成较致密；与瓷器的区别：瓷器从分烧结，几乎不吸水，而炻器气孔率较高，其坯体一般都带色且不像瓷器具有半透明性。炻器的性能：高的机械强度、良好的耐酸性、热稳定性较瓷器好

14、分类性能：粗炻器玻化程度较差、气孔率10%左右；细炻器物相组成与瓷器相似（玻璃相可达60%以上，石英和方石英约25%左右）、气孔率4%左右用途：建筑炻器（如地砖、彩釉砖、卫生瓷）；日用炻器（缸器、餐具、茶具）；装饰炻器（屋内外陈设装饰品与花盆）,第三节 确定配方的依据,1. 根据产品的用途，理化性能要求，选择原料的配比。2. 掌握所要用原料的化学成分和性能。3. 配料应适应制造工艺，且能大规模的生产。4. 应就地取材，矿源丰富，品位稳定，运输方便，成本低廉。,第四节 坯料配方的计算,一、基础计算 1.已知坯料化学组成，计算坯式 2.已知坯式，求化学组成（质量%） 3.示性矿物组成的计算二、 配

15、方计算 1.根据矿物组成计算配方 2.由化学组成计算配方 3.由实验式计算配方,（一）、坯式的计算1.已知坯料化学组成，计算坯式例1 已知坯料的化学全分析如下表(%质量),试计算其坯式。,解：,2. 已知原料的配料量，计算坯式 作业1 .已知某厂坯料配方为：石英13%，长石22%，宽城土65%，滑石1%，各种原料的化学全分析如下表，试计算该坯料的化学组成（或实验式）。,2.已知坯式，求化学组成（质量%）计算步骤：,（二）、示性矿物组成的计算,1.用电子显微镜、X射线衍射仪等仪器分析方法得到可靠的结果；2.根据化学组成也可粗略的计算出材料的主要矿物组成。例4：某粘土的化学全分析如下表（%质量）,

16、试计算其矿物组成。, 将原料中各种氧化物百分数以其分子量除之，得出各氧化物分子数。 化学组成中的K2O、Na2O 、CaO各自与相当量的Al2O3 、SiO2相结合，作为钾长石、钠长石和钙长石。由总的Al2O3 、SiO2量减去长石中的Al2O3 和SiO2量。若Na2O 含量比K2O少得多，则可以把二者的含量计算为钾长石。 剩下的Al2O3量作为高岭土成分，减去高岭土带进的SiO2量，剩下的SiO2量即是石英量。比较剩余的Al2O3和SiO2量，若Al2O3较多，则过多的Al2O3可当作水铝石Al2O3H2O计算。, 若判断确有CO32-存在，则MgO可当作菱镁矿，CaO可计算为CaCO3，

17、若不存在CO32-，则MgO可计算为（3MgO4SiO2H2O)或蛇纹石（3MgO4SiO22H2O)形式计算。 Fe2O3可看作赤铁矿（ Fe2O3）存在，若组成中的烧失（假定为水）减去高岭土及滑石等矿物中的结晶水后还有一定量，则可把Fe2O3计算为褐铁矿（ Fe2O33H2O) 。, TiO2一般可由FeO与TiO2(FeOTiO2)构成钛铁矿，故可自Fe2O3中取出FeO以计算钛铁矿的含量。所余TiO2可视为金红石。 制造精陶瓷产品所用的粘土类原料中所含Fe2O3、TiO2 、CaO 、MgO等很少，可以不考虑它们所造成的矿物数量。 云母与钾长石，高岭土同时存在时，不能以此法计算。为实用

18、计，可将云母中的K2O计算为钾长石，Al2O3计算为高岭土，多余的SiO2以石英计。,解：（1）求各氧化物的摩尔数,（2）计算其矿物组成,0.001摩尔赤铁矿0.547摩尔石英剩 余,0.24摩尔数高岭石剩 余,0.004摩尔钙长石剩 余,0.004摩尔钠长石剩 余,0.48,灼减,0.004,Na2O,0.003,K2O,0.004,CaO,0.001,Fe2O3,0.251,Al2O3,1.077,SiO2,0.003摩尔钾长石剩 余,氧化物摩尔数矿物摩尔数,（3）各矿物的质量及质量百分比,（4）各种长石和铁矿物均作为熔剂，一并列为长石矿物。故得到粘土的矿物组成如下： 粘土质矿物 62%

19、长石质矿物 1.67%+2.11%+1.12%+0.16%=5.06% 石英质矿物 32.94%,（三）、根据矿物组成计算配方 已知坯料矿物组成和原料（矿物组成或化学组成），计算各种原料的配料量。例5：欲配成含粘土矿物55%，长石25%，石英20%的坯料，已知原料的示性分析如下表：,解：根据所给粘土的组成，结合其工艺性能如可塑性、收缩率、烧后颜色等要求(可通过工艺试验得出),确定原料粘土A取40%。,设配坯料100g，其中粘土矿物55g，长石25g，石英20g。 确定40%粘土A，则粘土A带入的粘土矿物为4088.5%=35.4g，长石为405.0%=2.0g，石英为406.5=2.6g。,粘

20、土B的配入量:(55-35.4)68.6%=28.6g，随B粘土带入的粘土矿物为28.668.6%=19.6g，长石为28.612.4=3.6g，石英为28.619.0=5.4g。,长石的配入量：（25-2-3.6)92.5=21g，随长石原料带入的长石矿物为2192.5=19.4g，石英217.5%=1.6g,石英的配入量为：20-2.6-5.4-1.6=10.4g 4 种原料的配方为：粘土A 40% 粘土B 28.6% 长石 21% 石英10.4%, ( 四)、由实验式计算配方 已知坯料和原料的实验式，计算坯料的配方。例6. 已知某坯式，假设用理论组成的原料：钾长石、钠长石、钙长石、滑石、

21、石英配料，试计算配方。 0.2167K2O 0.1519Na2O 0.9904Al2O3 0.0887CaO 0.0096Fe2O3 0.0738MgO 解：,5.3880SiO2,已知坯式和原料的矿物组成，计算原料配比。,坯料矿物组成,坯料化学组成,原料实验式,已知坯式和原料的化学组成，计算配方。,已知所用原料的实验室如下:钾长石: K2O1.04Al2O36.21SiO2；钠长石: Na2O1.12Al2O36.39SiO2；钙长石: CaO1.05Al2O31.89SiO2；高岭土: Al2O32.12SiO21.88H2O；滑 石: 3MgO4.12SiO22.18H2O;石 英: S

22、iO2，瓷坯的实验式如下：0.088K2O0.078Na2O 0.987Al2O3 4.523SiO20.053CaO 0.013Fe2O3 0.007TiO20.055MgO试进行配料计算。（用理论组成的钾长石、钠长石、石灰石、高岭土、滑石、石英进行配料计算）,作业.,（五）、由化学组成计算配方 根据原料性质和成型等工艺要求，参照生产经验先确定一二种原料（粘土）的用量，再按满足坯料化学组成的要求逐个计算其它原料的用量。 (1) 要明确各种氧化物主要由哪种原料提供。 (2)计算顺序：由繁到简。即先计算预先确定的原料或成分复杂的原料，再计算成分简单的原料，单一成分原料先算或后算均可。,例7：某厂

23、瓷坯料及原料的化学组成如下,试计算此瓷坯的配料量。,10010.7299.45=10.78,10018.1428.40=63.9,1001.5414.41=10.7,1004.2222.36=18.9,计算各原料的配料量,例8. 已知坯料和原料的化学组成（Wt%)见下表：,18.54,67.86,64.5,备注： 预定5份膨润土。 用黑滑石满足MgO： 1.88427.81100 6.7 取6份黑滑石。,表14 坯体化学组成(Wt%),用长石满足K2O： 4.842/11.4810042由于石粉和瓷土含K2O也较多，二者之和是长石的一半还多，故取25份长石。, 用瓷土和石粉共同满足K2O和Na

24、2O，设引入瓷土x份，石粉y份 0.055y+0.0165x=1.659 0.0267y+0.0389x=1.972 得： x=37； y=18.8,最后用黑泥满足SiO2： 6.7808/67. 8610010故取10份黑泥。,三元系统法,依据是：熔剂氧化物对粘土熔点的影响和氧化物的当量质量相对应。具体方法是：根据里奇特尔斯(Richters)近似原理，将坯料及所用原料(23种)的化学组成换算成K20、A12O3、SiO2三元组分。由CaO、MgO、Na2O转换为K2O的转换系数分别是1.68、2.35、1.52；由Fe2O3转换为A12O3的系数为0.92。再在K20-A12O3-SiO2

25、三元系统图上标出坯料及原料组成点(A，B，C)的位置。如坯料组成点D在连接两种原料组成点的线段上，或在三种原料组成点围成的三角形中，则说明用所选原料能配出给定化学组成的坯料。,根据图示，量出相应线段的长度，利用杠杆原理则可以计算出各种原料的配比量。,A%=DR/AR100%B%=CR/CBAD/AR100%C%=BR/CBAD/AR100%,例9. 今欲配制压电陶瓷的分子式为：Pb0.95Sr0.05(Zr0.5Ti0.5)O30.5%Cr2O30.3%Fe2O3所采用的原料及纯度见下表，欲配制1kg（不包含外加改性剂），试计算各原料的配比。,解：（1）先计算坯式的分子量。将坯式改写成为： (

26、PbO)0.95(SrO)0.05(ZrO2)0.5(TiO2)0.5 1mol坯料的质量为： m=0.95223.21+0.05103.62+0.50123.22+0.579.9=318.79g,(2) 计算各主要原料所需的质量（%）,把PbO、SrO数量折算为Pb3O4、SrCO3的数量：Pb3O4：66.52685.63/3223.21=68.11%SrCO3：1.62147.63/103.62=2.3%,（3）计算外加剂铅及改性剂的质量（%）氧化铅挥发，多加一些，其质量约占总质量的0.51.5%。这里确定多加入Pb3O41.5%。改性剂的质量在分子式中已给出为：0.5%Cr2O30.3%Fe2O3（4）按原料的纯度计算原料的用量，见表。,作业1. 已知的坯料化学成分如下表1，原料的化学成份见表2，试计算配方。 表1 坯料的化学组成（Wt%）,表 2 原料的化学组成（Wt%）,