无机非陶瓷部分之第一二节.ppt

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1、第一节 陶瓷坯料的配制,对陶瓷（材料及其制品）都有特定的性能要求。例如对日用餐具要有一定的强度（strength）、白度(whitness)、抗热冲击性（热稳定性,thermal shock resistance）；对电瓷有强度和介电性能要求对特种陶瓷的性能及其稳定性要求更高。陶瓷的性能一方面受到其本征物理量（如热膨胀系数、电阻率、弹性模量等）的影响，同时又与其显微结构密切相关（陶瓷烧结体的显微结构见图2-5-1）。,陶瓷性质的变化规律和玻璃的结构有直接关系。,结构、组成及性能,决定陶瓷显微结构和本征物理量的是陶瓷的组成及其加工工艺。其中陶瓷组成对显微结构乃至性能起决定性作用。为什么？,陶瓷材

2、料的组成决定了它的主晶、晶相与液相的比例，气相的多少。而这些都影响到了其性能。因此，组成、结构、性能应当相结起来考虑。,图2-5-1 陶瓷烧结体的显微结构,一、陶瓷性能与材料键性、结构的关系 陶瓷材料的键性主要是离子键与共价键，而且往往是两种键杂交在一起。(1)如岛状硅酸盐中，阳离子和硅氧四面体是以离子键相联，四面体中Si-O是共价键与离子键的混合键。(2)多数氧化物以离子键相结合。,(3)一些非金属的碳化物、氮化物中，共价键占主导地位。如SiC的强共价键使其硬度大、耐高温。Si3N4中Si与四个N共价形成坚固联系的四面体，因而其强度及分解温度均高，而且热膨胀系数小、抗热震性好。共价键和离子键

3、有什么特性？,饱和性和方向性,陶瓷材料中原子或分子的排列方式和结构也是决定性能的重要依据 例如：具有对称中心的晶体不可能具有压电性。,结构缺陷对陶瓷材料的性能也有显著的影响 如点缺陷中的肖脱基缺陷、弗仑克尔缺陷及价电子位移产生的色心都会增大离子晶体的导电性。若晶体发生位错或缺陷，自然会影响晶体的生长和材料的机械强度。,肖脱基缺陷、弗仑克尔缺陷都会增大离子晶体的导电性-半导体陶瓷,弗仑克尔缺陷-原子脱离正常格点形成填隙原子和空位。-空位和填隙原子是可以移动的。,肖脱基缺陷-晶体内部只有孔穴，孔穴是可以移动的。,晶格中的缺陷,影响机械性能,二、陶瓷强度的控制和脆性的改善1.陶瓷材料强度特征陶瓷材料

4、的实际强度为理论强度的1/101/100。这是因为多晶的陶瓷材料结构中实际上存在着多种缺陷，这些缺陷强烈影响着材料的断裂性能与强度值。提高陶瓷强度的关键是控制其裂纹和位错。例如，若能将裂纹长度控制到和原子间距同一数量级，则材料可接近理论强度。,B.陶瓷材料在室温下具有脆性 陶瓷材料的另一个强度特征是室温下具有脆性（brittleness），表现为在外加应力作用下会突然断裂。其抗冲击强度低，承受温度剧变能力差。(1)组成陶瓷材料的化合物往往是离子键和共价键的键性，这些化学键的原子不象金属键键合的原子那样排列紧密，而是有许多空隙，难以引起位错移动。,(2)陶瓷的显微结构，其多晶体的晶界也会阻碍位移

5、的通过，聚集的位移应力会导致裂纹的形成，并在超过一定的临界值后突然扩展。(3)组成陶瓷材料的晶体和玻璃相也多是脆性的。2.陶瓷强度的控制和脆性的改善 A.降低其总气孔率，控制好气孔的大小、形状和分布。B.控制晶粒的大小、数量和形状。,C.脆性是与强度密切相关但又不相同的性质，它是强度与塑性的综合反映。提高强度并不会明显改善脆性，但降低脆性（即增韧）对提高强度有利。D.增韧的方法一般有表面补强（例如陶瓷表面的施釉、表面离子交换）、复合增韧（例如金属与陶瓷的复合、纤维与陶瓷的复合）和相变增韧（如ZrO2的增韧作用）。,作业：1 陶瓷的显微结构中包括哪些相：、。2 为什么陶瓷材料的实际强度为理论强度

6、的1/101/100？3 为什么陶瓷材料具有脆性？如何改善？,THE END,第二节 陶瓷坯料的配制,陶瓷坯料(body material)一般是由几种不同的原料配制而成的。性能不同的陶瓷产品，其所用原料的种类和配比也不同，即所谓坯料组成或配方不同。,一、陶瓷用原料,(一)粘土 1.粘土原料的作用 a.粘土可以提高料浆的悬浮性,使泥浆不沉淀.b.可提高粉料粒子的强度,使粉料保持原有的形状,增加干坯强度.c.为坯体提供足够的氧化铝,以保证坯体的烧结性能和足够的机械强度.,2.常见的矿物 高岭土:Al2O3-2SiO2-2H2O 蒙托石:Al2O3-4SiO2-2H2O 3.烧失量-是指粘土经过加

7、热煅烧（950）后重量损失的百分率，称为烧失量。（二）长石 1、长石的作用 a、坯料中粘土原料多，干燥烧成收缩大。,长石作为瘠性料加入，可以增加坯料的透水性，提高干燥强度，减少坯提干燥开裂。b、长石在1100-1200 下熔融，形成玻璃相，有利地促进坯体烧结和釉料玻璃化。提高坯体的机械强度和釉料的透明性。长石是熔剂原料。2、常见的长石矿物 钾长石：K2O-Al2O3-6SiO2 钠长石：Na2O-Al2O3-6SiO2 3、长石的工艺性能,长石原料最主要的工艺性能是熔融温度和高温粘度。作为熔剂原料，希望其熔融温度低，流动性好。为什么？,早出液相-有利于烧结-有液相参与的烧结是最有效的烧结。-粘

8、度小有利于流动，质点迁移快。,（三）石英 1、石英的作用 石英是陶瓷的主要原料。在墙地砖中含有70-75%，在釉中含有55-60%。二氧化硅的引入：来自粘土，粘土中含有45-50%的二氧化硅。来自长石，长石中含有65-70%的二氧化硅。不足部分由石英补足。,2、石英的种类 石英岩、石英砂 一般情况下陶瓷中石英类原料中二氧化硅的含量要大于98%。3、石英的作用 石英属于瘠性料，加入坯料中，可以增加湿坯干燥速度，降低生坯干燥收缩，减少生坯开裂。,坯体收缩是怎样产生的？,另外，烧结时石英膨胀可以抵消粘土产生收缩，防止坯体低温烧裂。未熔的石英则构成坯体的骨架，使坯体不发生变形。,石英,部分溶解在长石产

9、生的液相中,未熔部分，形成骨架支撑坯体。,二、确定坯料配方的原则（1）充分考虑产品的物理化学性能和使用性能要求。（2）参考前人的经验和数据。（3）了解各种原料对产品性质的影响。（4）应满足生产工艺的要求。（5）了解原料的品位、来源和到厂的价格。,什么是品位？,三、坯体组成的表示方法,（一）配料量表示法 配料量表示法也称配料比表示法，是生产中常用的方法。它直接列出所用原料的名称和质量比（各种原料质量比之和应为100）。例如，某釉面砖配方可表示如下：焦宝石40、石英30、粘土15、滑石5、石灰石7、长石3。这种方法便于工厂计量配料，直观方便。,工厂用非常方便。,有一定的保密性,（二）化学组成表示法

10、 即用坯料中各种化学组分所占的质量百分数来表示坯料组成（见表2-5-6）。其优点是可以根据坯料中化学成分的多少来推断或比较坯体的某些性能。表2-5-6 某瓷坯的化学组成,研究单位常用,（三）示性矿物组成表示法 普通陶瓷坯体一般是由粘土、石英及熔剂类矿物原料组成。用这三类矿物的百分含量可表示坯料的组成，这样的表示方法叫示性矿物表示法。例如表2-5-6中的釉面砖配方可表示成：粘土类矿物51%，石英28%，熔剂类矿物21%。它有助于了解坯料的一些工艺性能，如烧成性能等。,经验的成分太多！,（四）实验式表示法 实验式表示法也称坯式表示法，它是采用各种氧化物摩尔数来表示坯料组成的一种方法，将坯料中的氧化

11、物分为碱性、中性和酸性氧化物（见表2-5-7），并计算出其摩尔数后按顺序排列。例如，某玻化砖坯式为：0.282K2O 0.026Fe2O30.96MgO 5.616SiO2 0.078CaO 0.974TiO2,实验式表示法：a R2O b RO,c R2O3 d RO2,当 a+b=1 时 为釉式，c=1 时 为坯式。,为区别期间！,三、配 料 计 算（一）从化学组成计算实验式 若知道了坯料的化学组成，可按下列步骤，计算成为实验式 1、若坯料中的化学组成包含有灼减量成分，首先应将其换算成不含灼减量的化学组成，原料中含有一些易挥发的物质，得到化学组成百分数；,2、以各氧化物的摩尔质量，分别除各

12、该项氧化物的质量百分数，得到各氧化物的摩尔数；3、以碱性氧化物或中性氧化物摩尔数总和，分别除各氧化物的摩尔数，即得到一套以碱性氧化物或中性氧化物摩尔数为1的各氧化物摩尔数的数值 4、将上述各氧化物的摩尔数值按ROR2O3RO2的顺序排列为实验式。,试求该瓷坯的实验式。解：（1）先将该瓷坯的化学组成换算成不含有灼减量的化学组成百分数：,.,例1：某瓷坯的化学组成如表2-5-7所示：表2-5-7 某瓷坯的化学组成组成,气体排出,CaO=MgO=K2O=Na2O=,1.15,1005.54,100%=1.217%,0.32,1005.54,100%=0.339%,2.05,1005.54,100%=

13、2.170%,1.89,1005.54,100%=2.001%,=100.00%,（2）以100克氧化物为计算基础,将各氧化物百分数除以各种氧化物的摩尔质量，得到各种氧化物的摩尔数：SiO2=67.09/60.1=1.116 Al2O3=26.33/101.9=0.2583 Fe2O3=0.8575/159.7=0.0054 CaO=1.217/56.1=0.0217 MgO=0.3388/40.3=0.0084 K2O=2.170/94.2=0.0230 Na2O=2.00/62.0=0.0323（3）将中性氧化物的摩尔总数算出（釉式还是坯式）：0.2583+0.0054=0.2637,坯式

14、中性氧化物摩尔数之和,釉式-碱性,（4）用0.2637分别除各氧化物的摩尔数，得到一套以R2O3系数为1的各氧化物的系数:SiO2=1.116/0.2637=4.232 Al2O3=0.2583/0.2637=0.9795 Fe2O3=0.0054/0.2637=0.0205 CaO=0.0217/0.2637=0.823 MgO=0.0084/0.2637=0.0319 K2O=0.0230/0.2637=0.0872 Na2O=0.0323/0.2637=0.1224(5)将所得到的各氧化物按规定的顺序排列，即得到所要求的实验式：,0.0872 K2O 0.1224 Na2O 0.0823

15、 CaO 0.0319 MgO,0.9795 Al2O3 0.0205 Fe2O3,4.232 SiO2,（二）由实验式计算坯料的化学组成 若已知道坯料的实验式，可通过下列步骤的计算，得到坯料的化学组成。1、用实验式中各氧化物的摩尔数分别乘以各该氧化物的摩尔质量，得到各氧化物的质量；2、算出各氧化物质量之总和；3、分别用各氧化物的质量除以各氧化物质量之总和，可获得各氧化物所占质量的百分数。,0.088 CaO 0.010 MgO 0.077 Na2O 0.120 K2O,0.982 Al2O30.018 Fe2O3,4.033 SiO2,试计算该瓷胎的化学组成。解：（1）计算出各氧化物的质量：

16、,例2：我国雍正薄胎粉彩蝶的瓷胎实验式为：,前面的系数表示什么？,（2）计算出各氧化物质量总和为366.8。（3）计算出各氧化物所占的质量百分数：该瓷胎的化学组成列表如下（表2-5-8）：,表2-5-8 瓷胎的化学组成,(三)由实验式计算配料量:例：配制下列釉式：,的各种原料的配料量。计算步骤见表2-5-9所示。,0.3 K2O 0.7 CaO,0.5 Al2O3 4.0 SiO2,釉式的特点？,2-5-9 配 料 量 计 算,Al2O3,Al2O3,CaO,首先，采用钾长石来满足釉式中K2O的需要，这就需要0.3mol的钾长石，同时白釉中引入0.3mol的Al2O3和 的SiO2。其次，从釉

17、料组成中的Al2O3和SiO2量中减去从长石引入的数量，剩余的Al2O3和SiO2量再采用0.1mol生粘土来满足0.1mol的Al2O3和0.2mol的SiO2，其剩余量再用0.1mol煅烧黏土满足，其剩下的SiO2可以用石英满足。第三，在K2O、Al2O3和SiO2的需要量得到满足后，还余在0.7mol的CaO尚未满足，可用0.7mol的CaCO3来满足。最后，将各种原料的摩尔数乘以摩尔质量而得到配料量，再以配料量为基础换算成质量百分数，如表2-5-10所示。,表2-5-10 配 料 量 计 算,（四）由坯式（或分子式）计算配方 例 今欲配制压电陶瓷的分子式为：Pb0.95Sr0.05(Z

18、r0.5Ti0.5)O3+0.5%Cr2O3+0.3%Fe2O3所采用的原料及纯度见表2-5-11，欲配料1kg（不包含外加改性剂），试计算各原料的配比。,表2-5-11 原 料 及 纯 度,解（1）先计算坯式的分子量。将坯式改写为：（PbO)0.95(SrO)0.05(ZrO)0.5(TiO2)0.5 1摩尔坯料的质量如表2-5-12，即1摩尔 Pb0.95Sr0.05(Zr0.5Ti0.5)O3的质量为318.79g。,表2-5-12 1摩尔坯料的质量,（2）计算各主要原料所需的质量（%）PbO：212.05/318.79=66.52%SrO：5.18/318.79=1.62%ZrO2：6

19、1.61/318.79=19.33%TiO2：39.95/318.79=12.53%把PbO、SrO数量折算为Pb3O4 及 SrCO3的数量：由Pb3O4 分解生成PbO的百分比为：即需要Pb3O4：由SrCO3 分解生成SrO的百分比为：即需要SrCO3：,（3）计算外加剂铅及改性剂的质量（%）在坯料烧结过程中氧化铅会挥发一部分，为弥补这个损失，配料时通常多加一些氧化铅，其质量约占总质量的0.5%1.5%。这里确定多加入 Pb3O41.5%。外加改性剂的质量百分数在分子式中给出为：0.5%Cr2O3，0.3%Fe2O3。（4）按原料纯度计算原料用量，见表2-5-13。,表2-5-13 按原

20、料纯度计算的原料用量（%）,1 kg 坯 料实 际 配 料 量（g）,10000.0237=23.7,10000.194=194,10000.1265=126.5,10000.0051=5.1,10000.0030=3.0,（五）由化学组成计算配料量 例 某厂的耐热瓷坯料及原料的化学组成如表2-5-14，试计算此耐热瓷坯的配料量。,表2-5-14 耐热瓷坯料及原料的化学组成（%）,灼减量,解（1）将原料干燥基化学组成换算成灼烧基（不含灼减量）的化学组成。如所给定的坯料组成中有灼减量，也须同样换算成不含灼减量的各氧化物的百分组成。上述原料经换算后的灼烧基化学组成如表2-5-15（K2O、Na2O

21、 以合量计）。,表2-5-15 原料灼烧基化学成分（%）,（2）列表用化学成分满足法进行配料计算，其坯料中膨润土用量规定不超过5%，兹定为4%。计算过程见表2-5-16。,表2-5-16 配料量计算过程,（3）计算原料干燥基的百分含量 原料 灼烧基比例(%)干燥基比例(%)原料百分含量（%）膨润土 4.00 4.20 3.85 镁质粘土 17.75 18.95 17.40 长石 10.57 10.57 9.68 粘土 55.80 62.80 57.60 石英 9.48 9.48 8.70 氧化铁 2.10 2.10 1.93 氧化钙 0.51 0.91 0.84 总计 109.1 100.00

22、 在计算粘土用量时所带入的 MgO及KNaO，如含量很少，可以不予考虑。,五、坯料制备 将陶瓷原料经过配料和加工后，得到的具有成型性能的多组分混合物称为坯料，根据成型方法的不同，坯料通常可分为三类：（1）注浆坯料。其含水率为28%35%，如生产卫生陶瓷用的泥浆-产品形状和结构比较复杂、体积较大。（2）可塑坯料。其含水率18%25%。如生产日用陶瓷用的泥团（饼）-产品形状和结构比较复杂、体积较小。（3）压制坯料。含水率为3%7%，称为干压坯料；含水率为8%15%，称为半干压坯料。如生产建筑陶瓷用的粉料-产品形状比较简单、平板状。,（一）对坯料的质量要求 对各种坯料的基本质量要求是配料准确，组分均

23、匀，细度合理，所含空气量较少。对某类坯料还有各自的具体要求。1.注浆坯料 注浆坯料一般是各种原料和添加剂在水中悬浮的分散体系。为了便于加工后的贮存、输送及成型，注浆坯料应满足以下要求：(1)流动性好 流动性用100ml的泥浆从恩格拉粘度计中流出的时间来表示。一般的瓷坯是1015s，精陶坯为1525s。注浆成型时希望流动性好，但又不希望含水率太高。,(2)悬浮性好 浆料中各种固体颗粒能在较长的一段时间悬浮而不沉淀的性质称为泥浆的悬浮性。它是保证坯体组分均匀和泥浆正常输送、贮放的重要性能之一。粘土的种类和加入量对泥浆悬浮性影响较大，有时也用悬浮剂来提高泥浆的悬浮性能。(3)滤过性好 滤过性也称渗模

24、性，是指泥浆能够在石膏模中滤水成坯的性能。滤过性好，则成坯速率较快。当细颗粒过多时，易堵塞石膏模表面的微孔脱水通道，不利于成坯。瘠性原料较多时有利于泥浆的脱水成坯。,(4)触变性适当 受到振动和搅拌时，泥浆粘度会降低而流动性增加，静置后又恢复原状，此外，泥浆放置一段时间后，在维持原有水分的情况下也会变稠，这种性质称为触变性。泥浆的触变性是用厚化系数来表征的，100ml泥浆在恩格拉粘度计中静置30min和30s后，两者流出时间的比值就是厚化系数。空心注浆（一面有模具）的泥浆厚化系数为1.11.4，实心注浆（两面有模具）为1.52.2。泥浆触变性过大，容易堵塞泥浆管道，且坯体脱模后易塌落变形；触变

25、性过小，生坯强度较低，影响脱模和修坯。,2.可塑坯料 可塑坯料是由固相、液相和气相组成的塑性-粘性系统。具有弹性塑性流动性质。一般要求具有如下性质：(1)良好的可塑性 可塑坯料在一定的外力作用下产生形变但不开裂，当外力去掉以后仍能保持其形状不变，这种性质就是坯料的可塑性。坯料的可塑性一般取决于强可塑原料(粘土)或塑化剂的用量。,(2)一定的形状稳定性 指可塑坯料在成型后不会因自身重力而下塌或变形，尤其是对大件制品更应如此。可以通过调节强可塑原料的用量和含水量来控制。(3)含水量适当 可塑坯料的含水量与成型方式有一定的对应关系。产品品种不同时含水率也可能有差异。劈离砖在硬挤压成型时坯料含水率为1

26、2%18%。软挤压成型时为15%20%。(脱模),(4)坯体的干燥强度和收缩率 可塑坯料成型的坯体应有较好的干燥强度（不低于1MPa），大件制品应有更高的干燥强度。为什么?-生产上常用干坯的抗折强度来衡量它的干燥强度。大的干燥强度有利于成型后的脱模、修坯、施釉、送坯等工序。但干燥强度大时，坯体的收缩率也会相应增大，这一点可能影响坯体的造型和尺寸的准确性，坯体也容易变形和开裂。(烧成)影响坯体干燥强度和收缩率的主要因素是坯体中强可塑原料的用量和水分含量。(吸附水),3.压制坯料 压制坯料是指含有一定水分或其他润滑剂的粉料。这种粉料中一般包裹着气体。为了在钢模中压制成型状规整而致密的坯体，对粉料有

27、以下要求：(1)流动性好 要求粉料能在短时间内填满钢模的各个角落，以保证坯体的致密度和压坯速度。（颗粒的滚动、滑动颗粒的形状）,(2)堆积密度大 粉料的堆积密度常用单位容积的粉料质量来表示。堆积密度大，气孔率就小，压制后的坯体就越致密。喷雾干燥制得的粉料堆积密度约为0.750.90 t/m3。(3)含水率和水分的均匀性 水是粉料成型时的润滑剂和结合剂。当成型压力较大时粉料含水可以少些，反之粉料含水可以多些。墙地砖成型用的粉料含水率一般在6%9%之间。当粉料含水不均匀，即局部过干和过湿时，便会出现压制困难(粘膜具)，且砖坯在以后的干燥和烧成中易出现开裂和变形。,造粒工艺技术对粉料的性能有决定性的

28、影响。喷雾干燥制得的粉料团粒(假颗粒)是圆形的空心球，且有较好的颗粒分布，故流动性好且易压实，排气性能也较佳；经轮碾造粒的粉料虽然堆积密度较大，但形状不规整，且细颗粒多，容易形成拱桥效应，增大了粉料的空隙率，不利于压制排气，故砖坯质量难以保证。,（二）坯 料 的 制 备 工 艺,图2-5-2 坯 料 制 备 的 一 般 工 艺 流 程,软 质 原 料,硬 质 原 料,洗 料(洗 石 机),陶瓷产品介绍及生产流程,1.原料的精加工 A.原料的精加工 是指对原料进行分离、提纯和除去各种有害杂质的过程。不同种类的陶瓷对原料精加工的深度是不一样的。-有好的原料是制备出好产品的基础 B.原料精加工的方法

29、 一般包括物理方法、化学方法和物理化学方法。(1)物理方法 水加机械-指用淘洗槽、水力旋流器、振动筛和磁选机等使原料分级和去除杂质。,(2)化学方法 包括溶解法和升华法两种。溶解法(又称为酸洗)是用酸或其他反应剂对原料进行处理，通过化学反应将原料中所含的铁变为可溶盐，然后用水冲洗将其除去；升华法是在高温下使原料中的氧化物(Fe2O3)和氯气等气体反应，使之生成挥发性或可溶性的物质而除去。(成本很高),(3)物理化学方法 包括浮选法和电解法等。浮选法是利用各种矿物对水的润湿性不同，从悬浮液中将憎水颗粒粘附在气泡上浮游分离的方法。浮选时一般要用浮选剂(捕集剂)，如石油碘酸、铵盐、磺酸盐等。此法适用

30、于精选含铁、钛矿物和有机物的粘土。电解法是基于电化学原理除去混杂在原料颗粒中含铁杂质的一种方法。,2.原料煅烧和粘土风化（1）原料煅烧的目的 稳定晶型,有利于原料加工，改变物性,减少产品收缩。（2）何种原料需煅烧 具有特殊层片状结构不易磨细的如滑石；具有高硬度和体积大的如石英。,（3）原料煅烧的温度 不同种类的原料（甚至产地不同的同一种原料）应采取各不相同的煅烧制度。石英的煅烧温度取1000左右。滑石，因辽宁海城产的滑石有较大的薄层状颗粒，破坏这种结构要求煅烧到14001450；而山东掖县产的滑石，因呈细片或粒状结构，在煅烧到1350 1400时，其片状结构才被破坏。ZnO煅烧温度为10001

31、200。,（4）粘土的风化 大多数粘土是由风化作用形成的。风化程度较差的粘土开采以后若进一步风化，可以提高粘土的成型性能，如将粘土堆放在露天，夏天受到太阳、风雨的作用，冬天受到冰冻作用，料块就会进一步松解崩裂，这样能使粘土原料的颗粒变细，可溶性盐被洗去一些，可塑性增高，其他工艺性能也稳定。此外，风化使粘土原料破裂，使其更易粉碎，这点对硬质粘土意义更大,3.原料破碎（1）原料破碎的目的 a.使原料中的杂质易于分离(如通过磁选机除去磁性物质，通过筛网除去片状云母矿物等)；b.使各种原料能够均匀混合，c.使成型后的坯体致密；增大各种原料的比表面积，d.使其易于进行固相反应或熔融，提高反应速度并降低烧

32、成温度。,（2）原料破碎的设备和分级方式 根据原料的硬度和块度的不同，破碎设备和分级方式是不同的。长石、石英、石灰石、焦宝石等块状硬质岩石，要先粗碎、中碎，然后再与其他原料配合后送去细碎、混合。A.粗碎 B.中碎(自学)C.细碎,（3）影响球磨效率的因素(自学粉体讲过)A.球磨机转速、内衬的材质、研磨体（材质、直径和形状）、料球水比等。有资料认为球石直径配比大约是：45%50%小直径球石(2030mm)，25%30%中直径球石(4050mm)，20%25%大直径球石(5060 mm)。B.采用湿法球磨比干法球磨效果好。主要是因为液体能渗透到固体颗粒缝隙之中，使颗粒胀大、变软而易于粉碎，此外，液

33、体介质润湿粉料时能渗透到颗粒内部(沿裂纹扩伸)，加速粉料的劈裂。,C.料球水比:对于普通陶瓷坯料，料球水比约为1:(1.52.0):(0.81.2)；釉料的料球水比为1:(2.32.7):(0.40.6)；D.加料方式：两次加料对提高球磨效果有明显的作用。即将硬质料(长石、石英等)和少量粘土(作为悬浮剂)先球磨一段时间后，再加入粘土混磨。有人认为大量的粘土不宜加入球磨机，而是只球磨硬质料，然后与软质料容积配料后在泥浆池中混合。,E.球磨机的内衬：橡胶内衬比燧石内衬寿命长，磨损小，有效容积较大且节约电能。但一次性投资较大，而且当球磨时间过长(超过20h)时会使内衬发热。温度超过8090时，易使橡

34、胶老化。另外，橡胶内衬会使注浆料稠度有所增加，生坯强度降低，脱模时间稍有延长。近年来采用陶瓷内衬(普通瓷或高铝瓷)的球磨机有增加的趋势。主要是使其容积扩大的同时，不会在坯料中引入过多的杂质(如燧石内衬会引入SiO2等)，改变坯料的化学成分。但陶瓷内衬的价格相对偏高。,值得注意的是，国外一些工厂使用的一种连续湿法研磨设备管式球磨机。该机使坯用原料和水连续地从球磨机一侧进入，而料浆从另一侧流出，机内料的质量可达2030t（指干质量）。其前端连有连续性的计量和配料系统，一组料仓及其喂料装置在微机的控制下连续按比例地让原料进入一个预载料仓和一个铲式搅拌机(将料、水以及球磨机出料口返回的筛上料混匀)，然

35、后进入连续式磨机球磨，泥浆出磨后经振动筛进入浆池。这种类似于水泥旋转磨的设备比间歇式球磨机有更高的效率，也有利于坯料质量的稳定。但是，使用连续式球磨机要求所用的每种原料均是标准化的，即要求原料的成分很稳定。,4.过筛和除铁 过筛是控制坯料(泥浆粉料)粒度的有效方法。一般采用振动筛，其特点是产量高，不易堵塞。除铁对减少产品的色斑是重要的措施。一般采用磁选机和恒磁铁块除铁。湿式除铁(即在泥浆状态下除铁)比在粉料状态下的干式除铁效果好。高档日用陶瓷和高强度电瓷对除铁过筛要求十分严格。5.泥浆贮存、搅拌 泥浆贮存有利于改善和均化泥浆的性能。建筑陶瓷坯料泥浆一般需在浆池内贮存23d再使用。浆池一般是圆形

36、或六角形的，内设搅拌器，以防止泥浆分层和沉淀。,6.泥浆脱水和造粒 生产陶瓷时常采用两种脱水和造粒的方式：一是把泥浆用双缸隔膜泵压入压滤机中成为泥饼(含水20%25%)，将泥饼烘干后再用轮碾机压成粉料（含水8%9%）；二是直接将泥浆送入喷雾干燥器中得到含水6%8%的粉料，一步完成脱水和造粒过程。现代化的陶瓷厂均用第二种方法。,喷雾干燥是用热风使泥浆脱水的工艺过程。它是用柱塞泵把泥浆送入特制的喷嘴，雾化成细小的滴珠，在干燥塔内与热风进行热交换，将雾状滴珠的水分蒸发，而得到具有不同粒度的圆球形的粉料。此粉料的颗粒度、含水率和颗粒级配均可以通过一定手段调整。（图）,陶瓷工业中常用离心式或压力式喷雾干

37、燥塔，其中压力式喷雾干燥塔更常用。影响粉料性能和干燥效率的主要因素是:泥浆浓度、进塔热风温度、排风温度、喷雾压力等。这些因素不但直接影响粉料的性能和干燥效率，而且彼此之间也相互影响。,六、调整坯料性能的添加剂 为了使坯料性能符合成型及后续工序的要求,常向坯料中加入添加剂(additives)。陶瓷坯料用的添加剂分为以下几类：（一）解凝剂（解胶剂或稀释剂）(deflocculants)1.作用：用来改善泥浆的流动性，使其在低水分的情况下粘度适当，便于浇注。,2.种类：无机电解质（用于粘土质泥浆），有机盐类或聚合电解质（用于粘土质泥浆或瘠性料浆）。常用的无机解凝剂有(无机钠盐)硅酸钠（水玻璃）、碳

38、酸钠、六偏磷酸钠和四焦磷酸钠等；有机盐类的解凝剂有(有机钠盐)腐植酸钠、单宁酸钠等；聚合电解质有聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素（CMC）等。特陶料浆用的解凝剂见表2-5-17。,表2-5-17 特 种 陶 瓷 料 浆 用 的 解 凝 剂,(二)结合剂(binders)1.作用：用来提高可塑泥团的塑性，增强生坯的强度。2.种类：A.粘合剂:在常温下能将坯料颗粒粘合在一起，使其具有成型能力，而烧成时，它们会挥发、分解、氧化，多数是有机物及其溶液。,B.粘结剂:在常温下可提高坯料的塑性，高温下仍留在坯体中，多数为无机物质，如硅酸盐和硫酸盐等。C.塑化剂(plasticizer):在特陶坯料生产中起着提高坯

39、料塑性和生坯强度的作用。生产中使用的塑化剂由粘合剂、增塑剂和溶剂以适当比例调配而成。表2-5-18列出了与成型方法相对应的塑化剂。,表2-5-18 一 些 成 型 方 法 所 用 塑 化 剂 举 例,挤 压法,轧 膜 法,流 延 法,压 制 法,聚 乙 烯 醇、羧甲 基 纤 维 素、桐 油、糊 精,甘 油、钛 酸 二丁 酯、乙 酸 三甘 醇、乙 基 草酸,水、无 水 酒 精、丙 酮、醋 酸 乙酯,聚 乙 烯 醇、聚 醋 酸 乙 烯 酯、甲 基 纤 维 素、聚 乙 烯 醇 缩 丁 醛,聚 乙 烯 醇、聚 乙 烯、聚 丙 烯 酯 酸、聚 氯 乙 烯、聚 甲 基 丙 烯 树 酯,硬酯酸丁酯、钛酸二丁

40、酯、乙酸三甘醇、松香酸甲酯,丙酮、乙醇、丁醇、苯、甲苯、二甲苯、三氯乙烯、溴氯甲烷,聚 乙 烯 醇、聚 苯 乙 烯、石 蜡、淀 粉、甘 油,（三）润 滑 剂(lubricants)1.作 用：用于提高粉料的湿润性，减少粉料颗粒之间及粉料与模壁之间的摩擦，以增大压制坯体的密度，促进其均匀化。2.种 类：通常采用含极性官能团的有机物作润滑剂。实际上一种添加物往往不只起着一种作用，如石蜡既可粘结粉料颗粒，也可减少粉料的摩擦力；一些表面活性物质既可作解凝剂，又具有湿润作用。,（四）对各种添加物的共同要求：1.和坯料颗粒不发生化学反应，不会影响产品性能；2.分散性好，便于和坯料混合均匀；3.有机物质在较低温度下烧尽，灰分少；4.氧化分解的范围较宽，以防引起坯体开裂。,本节结束,