《矿物材料基础》课程授课教案（讲稿）第八讲 第四章 陶瓷材料 第一节 概述 第二节 原料 第三节 坯料的制备

课程名称：《矿物材料学基础》第_8讲次第四章陶瓷材料第一节概述本讲课程内容第二节原料（或教材章节题目）第三节坏料的制备【目的要求】使同学们了解陶瓷材料的分类、陶瓷发展史，掌握陶瓷原本讲课程目的料各自的用途及性能，坏料的制备工艺过程。要求及重点、难点：【重点）陶瓷原料（石英、长石、粘土）的性能[难点】石英晶型的转变教学内容【本讲课程的引入】上节课我们讲了釉，这节课我们讲一下第四章一一陶瓷材料第五章陶瓷材料第一节概述一、定义:传统“陶瓷”一般为陶瓷、石器和瓷器等以粘土为主要原料的制品的总称。结晶物质结构玻璃态物质气泡二、分类

1 课程名称：《矿物材料学基础》 第 8 讲次 本讲课程内容 （或教材章节题目） 第四章 陶瓷材料 第一节 概述 第二节 原料 第三节 坯料的制备 本讲课程目的 要求及重点、难点： 【目的要求】使同学们了解陶瓷材料的分类、陶瓷发展史，掌握陶瓷原 料各自的用途及性能，坯料的制备工艺过程。 【重 点】陶瓷原料（石英、长石、粘土）的性能 【难 点】石英晶型的转变 教 学 内 容 【本讲课程的引入】上节课我们讲了釉，这节课我们讲一下第四章——陶瓷材料。 第五章 陶瓷材料 第一节 概述 一、定义： 传统“陶瓷”一般为陶瓷、炻器和瓷器等以粘土为主要原料的制品 的总称。 二、分类

粗陶：花盆、罐、瓦.陶器精陶：彩陶、釉面砖粗柘器：缸石器陶瓷细柘器：电瓷、卫生瓷长石质瓷绢云母质瓷瓷器滑石瓷骨质瓷特种瓷器三、陶瓷发展简史史前文化：仰韶文化一一彩陶文化（彩陶片与石器共存），1921年于河南仰韶村出土。龙山文化一一黑陶文化（黑陶与石器、骨器共存），1928年于山东历城县龙山镇出土殷商时期一一白陶，有釉的陶器秦代一一兵马角砖瓦修建长城阿房宫东汉晚期一一陶瓷工艺进步较快，浙江越窑已开始制作瓷胎致密、釉层较厚而光润美观的青瓷唐代一一禁用铜器，陶瓷业有了较大发展，越窑的青瓷、邢窑的白瓷为鼎盛时期。唐三彩宋代五大名窑哥窑（章氏兄弟）龙泉窑：淡青色、炒米黄色、裂纹釉弟窑：青色、翠色、胎薄、纯翠如美玉汝窑（河南临汝县）：卵青色、器物通体有极细纹片定窑（河北曲阳）：白色为主，有刻花、印花装饰钧窑（河南禹县）：釉面色调种类较多。元代一一青花瓷（钻）明代一一工艺精，能烧制大型制品，“大龙缸”清代一一釉上粉彩，各种低温、高温颜色釉，从事出口“洋瓷”制作。第二节原料一、石英性材料，烧成中熔解在长石玻璃中，提高液相粘度，防止高温变2

2 三、陶瓷发展简史 史前文化：仰韶文化——彩陶文化（彩陶片与石器共存），1921 年于河南仰韶村出土。 龙山文化——黑陶文化（黑陶与石器、骨器共存），1928 年于山东历城县龙山 镇出土 殷商时期——白陶，有釉的陶器 秦代——兵马俑 砖瓦修建长城 阿房宫 东汉晚期——陶瓷工艺进步较快，浙江越窑已开始制作瓷胎致密、釉层较厚而光润美观的 青瓷 唐代——禁用铜器，陶瓷业有了较大发展，越窑的青瓷、邢窑的白瓷为鼎盛时期。 唐三彩 宋代五大名窑 哥窑（章氏兄弟） 龙泉窑：淡青色、炒米黄色、裂纹釉 弟窑：青色、翠色、胎薄、纯翠如美玉 汝窑（河南临汝县）：卵青色、器物通体有 极细纹片 定窑（河北曲阳）：白色为主，有刻花、印花装饰 钧窑（河南禹县）：釉面色调种类较多。 元代——青花瓷（钴） 明代——工艺精，能烧制大型制品，“大龙缸” 清代——釉上粉彩，各种低温、高温颜色釉，从事出口“洋瓷”制作。 第二节 原 料 一、石英 瘠性材料，烧成中熔解在长石玻璃中，提高液相粘度，防止高温变

形，冷却后在瓷坏中起骨架作用。870°℃1470°C1710±10°C-石英之之α一鳞石英方石英熔融石英11573℃1180~270°℃C急个加1163°C冷热Vβ-石英β-鳞石英β·方石英石英玻璃1T117℃￥-鳞石英1、不同晶型的迟缓转化（横向转化）迟钝型转变一一不同晶型之间转化时体积变化较大，但转化进程迟缓，再加上液相的缓冲作用，固体膨胀应力对生产过程的危害不大。2、同一晶型亚态之间的迅速转化（纵向转化）快速型转变一同一晶型之间转化迅速，晶体表里瞬间发生，体积膨胀较小，但转化迅速，又是在干条件下进行转化，因而破坏性强，危害性大。石英玻璃——无定形石英硅砖鳞石英陶瓷一熔融态石英和半安定方石英应用：A、利用它的加热膨胀作用，预先烧块状石英（1000℃），然后急冷，使组织破坏，利于粉碎。B、制品烧成和冷却时，处于晶型转化的温度阶段，应适当控制升温与冷却速度，保证制品安定不开裂。二、长石1、助熔作用

3 形，冷却后在瓷坯中起骨架作用。 1、不同晶型的迟缓转化（横向转化） 迟钝型转变——不同晶型之间转化时体积变化较大，但转化进程迟缓，再加上 液相的缓冲作用，固体膨胀应力对生产过程的危害不大。 2、同一晶型亚态之间的迅速转化（纵向转化） 快速型转变——同一晶型之间转化迅速，晶体表里瞬间发生，体积膨胀较小， 但转化迅速，又是在干条件下进行转化，因而破坏性强，危害性大。 石英玻璃——无定形石英 硅 砖——鳞石英 陶 瓷——熔融态石英和半安定方石英 应用： A、利用它的加热膨胀作用，预先煅烧块状石英（1000℃），然后急冷，使组织 破坏，利于粉碎。 B、制品烧成和冷却时，处于晶型转化的温度阶段，应适当控制升温与冷却速 度，保证制品安定不开裂。 二、长石 1、助熔作用

在成瓷过程中，长石熔融形成乳白色的粘稠玻璃体，冷却后不再析晶，并能在高温下溶解一部分石英及高岭土分解产物，熔融后的高粘度玻璃可以起到高温胶结作用，促进成瓷反应，降低烧成温度。2、常用长石钾长石（K20Ah036Si02）：1130~1450℃，熔融物粘度1，随温度变化慢，保证制品在高温下不易变形，易于控制和掌握钠长石（Na20-Ah03?6Si02）：1120~1250℃，熔融物粘度，随温度变化快，易引起制品高温下变形，不易于控制和掌握。钙长石（Ca0·Al203·2Si02）：1250~1550℃，使用较少。钡长石（BaO·Al,O3·2SiO2）：使用较少。3、长石使用的技术要求K20+Na20≥11%K20:Na20>3Mg0+Ca0≤1.5%Fe20:<0.5%三、粘土1、主体化学成分是SiO2、AhO;和H,O，结构属层状硅酸盐。粘土具有独特的可塑性与结合性，调水后成为软泥，给坏料塑性和注浆成型性能，烧后变得致密坚硬，保证干坏强度及烧后的各种性能，是成型的基础。2、类型A、高岭石类：高岭石、迪开石、珍珠陶土B、伊利石类：水白云母、绢云母C、蒙脱石类：蒙脱石、拜来石4

4 在成瓷过程中，长石熔融形成乳白色的粘稠玻璃体，冷却后不再析 晶，并能在高温下溶解一部分石英及高岭土分解产物，熔融后的高 粘度玻璃可以起到高温胶结作用，促进成瓷反应，降低烧成温度。 2、常用长石 钾长石（K2O•Al2O3•6SiO2）：1130~1450℃，熔融物粘度↑，随温度变化慢， 保证制品在高温下不易变形，易于控制和掌握。 钠长石（Na2O•Al2O3•6SiO2）：1120~1250℃，熔融物粘度↓，随温度变化快， 易引起制品高温下变形，不易于控制和掌握。 钙长石（CaO•Al2O3•2SiO2）：1250~1550℃，使用较少。 钡长石（BaO•Al2O3•2SiO2）：使用较少。 3、长石使用的技术要求 K2O+Na2O≥11% K2O:Na2O >3 MgO+CaO≤1.5% Fe2O3<0.5% 三、粘土 1、主体化学成分是 SiO2、Al2O3 和 H2O，结构属层状硅酸盐。 粘土具有独特的可塑性与结合性，调水后成为软泥，给坯料塑性和注浆成型性 能，烧后变得致密坚硬，保证干坯强度及烧后的各种性能，是成型的基础。 2、类型 A、高岭石类：高岭石、迪开石、珍珠陶土 B、伊利石类：水白云母、绢云母 C、蒙脱石类：蒙脱石、拜来石

D、水铝英石类：不常用E、叶腊石类：寿山石、青田蜡石3、我国的粘土原料（资源丰富）A、东北地区——多硬质粘土——耐火材料B、河北、山东——焦宝石——铝矾土、硬质粘土——良好陶瓷原料山西阳泉、大同粘土——铝矾土、硬质粘土——良好陶瓷原料河南焦作粘土——铝矾土、硬质粘土——良好陶瓷原料唐山古治“紫木节”—铝矾土、硬质粘土——良好陶瓷原料C、浙江、福建一叶腊石陶瓷、耐火优质原料D、湖南醴陵——瓷土——优质陶瓷原料E、江西景德镇——制瓷原料丰富——高岭土瓷石（绢云母、石英）釉石（绢云母、石英、长石）四、伟晶花岗岩和霞石正长岩（长石代用品）以石英和长石为主要矿物组成1、伟晶花岗岩颗粒很粗的岩石（与细晶花岗岩相对应）长石60~70%，石英25~30%由于主要含有长石，可用来代替长石作为助熔剂2、霞石正长岩（碱性岩）SiO2含量少，碱性成分多。由霞石、钠长石、钾长石、纹长石、云母及少量其他矿物，以长石为主，可用5

5 D、水铝英石类：不常用 E、叶腊石类：寿山石、青田蜡石 3、我国的粘土原料（资源丰富） A、东北地区——多硬质粘土——耐火材料 B、河北、山东——焦宝石——铝矾土、硬质粘土——良好陶瓷原料 山西阳泉、大同粘土 ——铝矾土、硬质粘土——良好陶瓷原料 河南焦作粘土 ——铝矾土、硬质粘土——良好陶瓷原料 唐山古冶“紫木节” ——铝矾土、硬质粘土——良好陶瓷原料 C、浙江、福建——叶腊石——陶瓷、耐火优质原料 D、湖南醴陵——瓷土——优质陶瓷原料 E、江西景德镇——制瓷原料丰富——高岭土 瓷石（绢云母、石英） 釉石（绢云母、石英、长石） 四、伟晶花岗岩和霞石正长岩（长石代用品） 以石英和长石为主要矿物组成 1、伟晶花岗岩 颗粒很粗的岩石（与细晶花岗岩相对应） 长石 60~70%，石英 25~30% 由于主要含有长石，可用来代替长石作为助熔剂。 2、霞石正长岩（碱性岩） SiO2 含量少，碱性成分多。 由霞石、钠长石、钾长石、纹长石、云母及少量其他矿物，以长石为主，可用

来代替长石作为助熔剂，Al03含量高，23%左右，成瓷机械强度大，烧成时不易塌。五、滑石与蛇纹石（镁的含水层状硅酸盐）1、滑石（3Mg0·4SiO2·H20）颜色：白色、淡绿、浅黄、浅灰珠乳光泽，有滑腻感、莫氏硬度为1用于制造各种滑石质瓷和釉2、蛇纹石（3Mg0·2Si022H20）国内外尚无完整经验生产，邯郸陶研所研制成功六、方解石与白云石（熔剂原料）1、方解石（CaCO3）助熔作用，缩短烧成时间，增加瓷器透光度，使坏釉结合牢固。我国方解石资源丰富，广泛用于陶瓷生产。2、白云石[CaMg(CO3)2]白云石用于降低烧成温度，促进石英的转化与莫来石的生成。七、骨灰与磷灰石（钙的磷酸盐）用于骨灰瓷的生产1、骨灰Ca3（PO4）2,少量CaCO一般使用牛、猪、羊、鱼等动物的残骨或经骨胶厂提胶后的骨渣，在900℃以上高温熳烧后获得。2、磷灰石氟磷灰石Cas（PO4）3F氯磷灰石Cas（PO4）3CI6

6 来代替长石作为助熔剂，Al2O3 含量高，23%左右，成瓷机械强度大，烧成时 不易坍塌。 五、滑石与蛇纹石（镁的含水层状硅酸盐） 1、滑石（3MgO•4SiO2•H2O） 颜色：白色、淡绿、浅黄、浅灰 珠乳光泽，有滑腻感、莫氏硬度为 1 用于制造各种滑石质瓷和釉 2、蛇纹石（3MgO•2SiO2•2H2O） 国内外尚无完整经验生产，邯郸陶研所研制成功。 六、方解石与白云石（熔剂原料） 1、方解石（CaCO3） 助熔作用，缩短烧成时间，增加瓷器透光度，使坯釉结合牢固。 我国方解石资源丰富，广泛用于陶瓷生产。 2、白云石[CaMg(CO3)2] 白云石用于降低烧成温度，促进石英的转化与莫来石的生成。 七、骨灰与磷灰石（钙的磷酸盐） 用于骨灰瓷的生产 1、骨灰 Ca3（PO4）2,少量 CaCO3 一般使用牛、猪、羊、鱼等动物的残骨或经骨胶厂提胶后的骨渣，在 900℃以 上高温煅烧后获得。 2、磷灰石 氟磷灰石 Ca5（PO4）3F 氯磷灰石 Ca5（PO4）3Cl

八、化工原材料第三节料的制备可塑法成型坏料（水：19~26%）坏料（按成型方法）注浆法成型坏料（水：30~35%）一、坏料的制备过程去杂（栋选、洗涤）原料的精选根据硬度和块度选择破碎原料的破碎泥浆的脱水压滤和喷雾干燥。练泥：反复揉搓以排除气体，使颗粒及练泥和陈腐水分分布均匀。陈腐：存放一定时间，使颗粒充分润湿和水化，以提高坏料稳定性。二、注浆法成型坏料要求：在含水量较低的情况下具有良好的流动性、悬浮性和稳定性，料浆中原料与水分均匀混合，料将有良好的渗透性。实现方法：调整坏料配方加入合适的电解质适当工艺控制（如搅拌可减少分层，陈腐使水分均匀、空气排除）【本讲课程的小结】7

7 八、化工原材料 第三节 坯料的制备 一、坯料的制备过程 二、注浆法成型坯料 要求：在含水量较低的情况下具有良好的流动性、悬浮性和稳定性，料浆中原 料与水分均匀混合，料将有良好的渗透性。 实现方法： 调整坯料配方 加入合适的电解质 适当工艺控制（如搅拌可减少分层，陈腐使水分均匀、空气排除） 【本讲课程的小结】

掌握下列问题1石英、粘土、长石在陶瓷材料中各起什么作用？【本讲课程的作业】请在课下上网查釉石、瓷石的化学组成，以及它们直接制瓷、釉的实例8

8 掌握下列问题 1 石英、粘土、长石在陶瓷材料中各起什么作用？ 【本讲课程的作业】 请在课下上网查釉石、瓷石的化学组成，以及它们直接制瓷、釉的实例