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浅述陶瓷和瓷器的区别和粘土的性能


来源:陶瓷中国

[导读]  浅述陶瓷和瓷器的区别和粘土的性能。

中国粉体网讯  浅述陶瓷和瓷器的区别和粘土的性能。


一、陶瓷和瓷器的区别


通俗地讲:用陶土烧制的器皿叫陶器,用瓷土烧制的器皿叫瓷器,陶瓷则是陶器炽器和瓷器的总称。凡是用陶土和瓷土这两种不同性质的粘土为原料,经过配料成型干燥焙烧等工艺流程制成的器物都可以叫陶瓷。


陶瓷包括的范围较广,有些能耐水,有些能耐酸,广泛应用于建筑化工电力机械等工业及日用装饰街方面。此外,用粘土以外的其他原料,依陶瓷制造的工艺方法制成的制品,也叫做陶瓷,如块滑石瓷、金属陶瓷、电容器陶瓷、磁性瓷等。广泛应用于无线电、原子能、火箭半导体等工业。目前,将所有陶瓷制品通称为“无机非金属固体材料”。


从结构上看,一般陶瓷制品是由结晶物质,玻璃物质和气泡所构成的复杂系统。这些物质在数量上的变化,对陶瓷的性质起着一定程度的影响。


陶瓷的老祖宗是“硅酸盐”,习惯也称“硅酸盐陶瓷”,由于现代陶瓷发展的非常快,人们进行了大量的试验来改进硅酸盐陶瓷,不断提高配方中氧化铝的含量,加入许多纯度较高的人工合成化合物去代替天然原料,来提高陶瓷的强度,耐高温性和其它性能,后来发现,完全不用天然原料,完全不含硅酸盐,也可以做成陶瓷,而且性能更为优越。于是历来完全由硅酸统治着的陶瓷家族,发生了变化,现出了完全崭新的不属“硅酸盐”的现代陶瓷。


确切地说“陶瓷”的定义为:陶瓷是由天然或人工合成的粉状化合物,经过在形和高温烧结制成的,由金属和非金属无素的无机化合物构成的多晶固体材料。不论是传统的硅酸盐陶瓷,还是现代陶瓷,都包括在这个范围里。


我们日常生活中经常用到瓷器,如吃饭的瓷碗,喝水的瓷杯,卫生间用的瓷面砖,洗脸池便池等。那么你知道什么叫瓷器吗?瓷器这个概念,长期以来,是指采用天然的硅酸盐矿物原料中的粘土、长石、石英等,经过加工处理,成型,烧成等生产工艺而制成具有致密坚硬的器物。简言之,即上釉或不上釉的粘土类制品,其特点是坯体洁白、细密,较薄者呈半透明,音响清彻,断面具不吸水性。可分为硬质瓷和软质瓷两大类,前者烧成温度较高,物理化学性能和机械强度较好,如化学瓷电瓷,我国的日用瓷和艺术瓷等。后者烧成温度较低,如骨灰瓷。


随着科学技术的进步和工业生产的发展,逐步扩大了制瓷原料的范围,出现了不用或只用少量的硅酸盐矿物原料的制成品,这些制品的制造过程和传统瓷器基本相同,因此人们也把它们称为瓷器。这样,瓷器这个概念包括的范围就扩大了。


“陶瓷”是人们惯用的统称,其实陶瓷与瓷无论从外表和本质上都有区别。


陶的出现比瓷早,根据史籍记载,几千年前,我国就在烧制陶器。史书载述:“神农耕而作陶”,足见远古时代,我国便有了陶器。从出土文物考证,早在新石器时代,即公元前3500年至1500年间,我国便已经有了彩陶工艺。公元前1500年至1000年间,又有了青黄釉的陶器。直到魏晋时代,才进一步创造了瓷器。


陶与瓷的构造也不同,陶器胎体原料是粘土或青土。精陶器制作原料除粘土外,还加入有适量的长石和石英,泥料要经过充分陈腐和捏练。瓷的原料主要是瓷土、粘土、瓷石、长石、石英等。原料要经过精选、淘洗、粗粉碎、细粉碎、搅拌、除铁质等工序之后,再经过压滤、脱水、陈腐、捏练才能制造瓷坯。他们的烧成温度也各有差异,陶器入窑后,在摄氏900~1200℃温度下烧成,低的只有600-700摄氏度。瓷器一般则在1300-1400℃的高温之下烧成。与其相应,陶的釉彩属低温釉,瓷器用的釉属高温釉。瓷和陶的物理特性了迥然不同,瓷器较之陶器胎体坚硬密实,敲击声清脆洪亮,吸水率小而颜色洁白、半透明,化学稳定性好,机械强度较高。而陶器质地较疏,敲击声哑,吸水率高,其颜色有杂色属不透明体,化学稳定性差,机械强度也差。


瓷器与陶器的根本区别在于:瓷器的坯体是完全烧结的,气孔率很小,机械强度大。烧成温度较高;而陶器坯体烧结程度较差,气孔率较大,烧成温度较低。如果把瓷器打破,它的断面却显得粗糙、疏松。


广义地讲,瓷器是从陶器发展而来的,可以说没有陶器的发明与发展就不可能有瓷器。瓷器出现以后,陶器还是在继续生产,不是有了“瓷”而代替了“陶”,而是各自独立发展。


二、粘土有哪些性能?它在陶瓷中的作用是什么?


①粘土具有可塑性。粘土与适量的水混合以后形成泥团,这种泥团在外力的作用下产生变形但不开裂,当外力去掉以后,仍然保持其形状不变。粘土的这种性质称为可塑性。可塑性是塑性法成形的基础。


②粘土的结合性。粘土塑性泥团干燥后,变得坚实,具有一定的强度,能够维持粘土颗粒之间的相互结合而不散,这种现象说明粘土有一定的结合性能。这种性能我们称为粘土的结合性。如果粘土和非可塑性物料混练在一起。也具有上述性能,我们说粘土对其他物料也有一定的结合能力。粘土的这种性质,保证坯体有一定的干燥强度,是坯体干燥、修理、上釉能够进行的基础.也是配料调节泥料性质的重要因素。


③颗粒度。颗粒度是各种不同粘土矿物特征性质之一,一股粘土矿物的颗粒平均在5 μ m到lμ m之间,大部分在2μm以下。这一部分直接影响到粘土的可塑性、干噪收缩、孔隙度和强度,以及烧成收缩和烧结性等。因此,颗粒组成对粘土的工业技术性质影响很大。


④吸附性。由于粘土颗粒具有很大的表面积与表面能,所以许多粘土都是良好的吸附剂。粘土能从溶液中吸附酸与碱.也可以使有色物质溶液脱色,漂白土是釉脂工业中良好的漂白剂。


利用粘土的吸附能力对有机色剂阳离子结合的生牢固程度,是粘土矿物色剂研究法的基础。色剂研究是粘土矿物鉴定方法之一。


⑤干燥收缩与烧成。收缩什么是干燥收缩呢?塑性泥料干燥后,因水分蒸发,空隙减少,颗粒之间的蹁缩短而产生体积收缩,称为干燥收缩。


什么是烧成收缩呢?烧结以后,由于粒土中产生液相填充在空隙中,以及某些结晶物质生成,又使体积进一步收缩,称为烧成收缩。两种收缩构成粘土的总收缩。


⑥粘土烧后颜色。粘土因有机物质和其他杂质矿物存在,被看成各种颜色,如灰、浅灰、黄、褐、紫、绿、黑等色。对烧后颜色影响最大的为铁铁化合物。粘土因Fe:O,含量的不同,烧后可以被着成以下颜色.:


Fe 20,的含量(%)看成色泽


0.8 白色


1.3 灰色


2.7 浇黄色


4.2 黄色


5.5 浅红色


8.5 红色


10.5 深红色


Fe20,含量应在0.5%以下为宜。


由此可见,粘土的烧后呈色,是陶瓷工业原料选择的重要条件之。


⑦粘土的烧结性。烧结性是粘土的重要烧后物性特征.它决定着粘土在陶瓷生产中的适用性,作为选择烧成温度,确定烧成范围的主要参考性能指标。什么叫粘土的烧结性呢?就是当粘土被加热到一定温度时(一般超过1000℃),由于易熔物的熔融而开始出现液相,液相填充在未熔颗粒之间的空隙中,靠其表现而张力作用的拉紧力,使粘土的气孔率下降,密度提高,体积收缩,变得致密坚实,在气孔率下降到最低值, 密度达到最大值时的状态称为烧结状态,烧结时对应的温度称为烧结温度,烧结温度因粘土而异,一般低于熔融温度几十至几百不等。


什么叫烧结范围呢?粘土烧结后,温度继续上升时,会出现一个稳定阶段。在此阶段中,气孔率与体积密度不发生显著变化。持续一段时间后,当温度继续升高时,气孔率又开始逐渐增大.密度逐渐下降,出现过烧膨胀。从开始烧结到过烧膨胀之间的温度间隔称为烧结范围,这个范围的大小通过实验来确定。


粘土的烧结范围在陶瓷生产中十分重要,它是制定烧成制度,选择适当烧成温度.决定坯料配方,选择窑炉等的参考依据之一。


⑧耐火度。耐火度是耐火材料的重要技术指标.它表征材料抵抗高温作用而不软化的性能。在一定程度上它指出了材料最高使用温度,并作为衡量材料在高温使用时承受高温程度的标准。


由于天然粘土是多成分的混合物.没有一定的熔点,只能随着温度的上升在一定温度范围内逐渐软化熔融.直至全部变为玻璃态物质。耐火度测定的方法是用粘土制成三角锥,在加热后锥顶软化。并弯倒在锥脚,这时的温度即粘土的耐火度。


Al:O。提高粘土的耐火度,碱性氧化物降低粘土的耐火度,A1203,siO:比值越大,粘土的耐火度越高。


坯体的成型是借助于粘土的可塑性,注坯泥浆则赖于粘土的细分散性而获得良好的悬浮性与稳定性,故配料中必须用一定量的粘土。


①粘土是瓷坯组成中Al:O。的主要来源,是坯体耐火性质的主要依靠


②粘土富有可塑性,在瓷坯中用以对一些非可塑性原料(长石、石英等)产生结合能力。使瓷坯在干燥过程中避免变形与开裂的缺陷,并产生了强度。同时因粘土的粒子很细.而非可塑性原料的粒子较粗,二看相混,可得堆积密度很高的坯体结构。③坯泥在加热到1000℃以上时,由于脱水后粘土矿物——高岭石分解,而有莫来石结晶生成,并赋予坯体的强度。


100℃3,Al 203·2Si02)——3Al 20 3·2Si02+4Si02以上。


结束语:粘土在引进制瓷胎体过程中起了重要的作用,从久远的制瓷经历数万年的发展直到今天,仍是制瓷胎的最基本的原料。


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