《陶瓷工艺学》PPT课件.ppt

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1、陶瓷工艺学单元一 陶瓷描绘本单元学习要点：本章的学习中重点掌握陶瓷的概念和分类方法；了解陶瓷生产工艺技术的内容和陶瓷生产基本工艺流程;了解陶瓷工业的发展和陶瓷在国民经济中的作用。1.1陶瓷的概念与分类陶瓷的概念 陶瓷:从产品的种类上来说，陶瓷是陶器和瓷器两大类产品的总称。陶器:通常有一定的吸水率，断面粗糙无光，不透明，敲之声音粗哑，有的无釉，有的施釉。瓷器:则坯体致密，基本上不吸水，有一定的半透明性，通常都施有釉层（有些特种陶瓷并不施釉）。炻器:介于陶器和瓷器之间的还有一类产品，坯体较致密，吸水率也小，但缺乏半透明性也称为半瓷(国内文献中也常称为原始瓷器或称为石胎瓷)。传统概念：是以粘土、长石

2、、石英等天然原料为主要原料，通过配料、粉磨、成型、干燥和烧成等工序制成的陶器、炻器和瓷器制品的通称，这些制品亦统称为“普通陶瓷”，如日用陶瓷、建筑卫生陶瓷、电瓷等。硅酸盐材料和制品：由于传统陶瓷的主要原料是硅酸盐矿物，所以陶瓷可归属于硅酸盐材料和制品。陶瓷工业与玻璃、水泥、耐火材料等工业同属“硅酸盐工业”的范畴。特种陶瓷：随着科学技术的发展，出现了含有少量粘土等天然原料，甚至不含天然原料，而由化工原料和合成矿物，甚至是非硅酸盐、非氧化物原料，经过与传统陶瓷类似的配料、粉磨（混合）、成型和烧成等工序制成的制品，如氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、压电陶瓷、金属陶瓷等。也称为：“现代陶瓷”。1.1.2 陶瓷

3、的分类 陶瓷制品种类繁多，目前国内外尚无统一的分类方法。较普遍的分类方法有两种，一是根据陶瓷的概念和用途分类；二是根据陶瓷的基本物理性能（如吸水率、透明性、色泽等）分类。（1）按陶瓷的概念和用途分类 按这种分类方法可将陶瓷制品分为两大类，即普通陶瓷和特种陶瓷。普通陶瓷即传统陶瓷：根据传统陶瓷使用领域不同，又可分为日用陶瓷、艺术陶瓷、建筑卫生陶瓷和工业陶瓷等。日用陶瓷：如餐具、茶具、缸、坛、盆、罐等；艺术陶瓷：如花瓶、雕塑品、陈设品等；建筑卫生陶瓷：如卫生洁具、墙地砖、排水管等；工业陶瓷：如化工用陶瓷、化学瓷、电瓷等。特种陶瓷：分为高温结构陶瓷、功能陶瓷、生物陶瓷和原子能陶瓷。高温结构陶瓷，如氧

4、化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷等；功能陶瓷，如敏感陶瓷、导电陶瓷、超导陶瓷、铁电陶瓷等。（2）按陶瓷的基本物理性能分类 按这种分类方法可将陶瓷制品分为陶器、炻器和瓷器，表1-1列出了陶器、炻器和瓷器的基本特征和性质。表1-1 陶器、炻器和瓷器的基本特征和性质类别 种类 性质、特征 用途举例 吸水率（%）相对密度 颜色 陶器 粗陶器 1120 1.52.0 黄、红、青、黑 砖、瓦、盆、罐等 普通陶器 614 2.02.4 黄、红、灰 日用器皿 精陶器 412 2.12.4 白色或浅色 日用器皿、内墙砖、陈设品等 炻器 粗炻器 03 1.32.4 乳黄、浅褐、紫色白色或浅色 日用器皿

5、、建筑外墙砖、陈设品等 细炻器 瓷器 普通瓷器 01 2.42.6 白色或浅色 日用器皿、卫生洁具、地砖、电瓷、化学瓷等 特种瓷器 2.6 高频和超高频绝缘材料、磁性材料、耐高温和高强度材料、其它功能材料等 1.2陶瓷工艺技术的内容及陶瓷生产工艺 陶瓷工艺技术的内容：包括由陶瓷原材料到制成陶瓷制品的整个工艺过程中的技术及其基本原理。随着陶瓷生产技术的进步，陶瓷工艺技术作为一门应用科学，也广泛汇集了生产经验和科学技术理论，而逐步得到发展。陶瓷制品的基本生产工艺过程有：原料选定（进厂）、配料、坯釉料制备、成型、干燥、施釉、烧成等工序。从整个陶瓷工业制造工艺技术的内容来分析，它的错综复杂与牵涉之广，

6、显然不是仅用无机化学的理论所能概括的。因此，学习陶瓷工艺技术首先应学好基础科学和专业基础课程，广泛吸收新的理论知识、新的科学技术和先进经验。同时更重要的是要重视在生产一线的实习、实践环节。在学习陶瓷工艺技术前要通过参观认识实习，对陶瓷生产工艺有一个基本认识。图1-1、图1-2、图1-3、图1-4分别示出了日用陶瓷、卫生陶瓷、施釉墙地砖和无釉墙地砖的基本生产工艺流程。由于各厂或各地区使用的原料特性和设备有差异，所以，这些陶瓷制品的生产工艺也会略有不同。只有在掌握了生产工艺技术和基本原理，并在实际工作中勤于实践后，自身的工艺技术水平才能不断提高，才能真正掌握本厂或本地区陶瓷原材料的特性和陶瓷生产工

7、艺技术，解决陶瓷生产过程中出现的由各种因素引起的实际工艺问题。瘠性原料塑性、半塑性原料精 选称量配料球 磨过筛除铁调浆池压滤脱水陈 腐粗精练泥成 型干 燥修坯及检查施 釉电解质水白坯检查烧 成白瓷检查釉上装饰釉、彩烧彩瓷检查包装入库釉用原料电解质球 磨过筛除铁调制池过筛除铁调制桶水CMC燃料图1-1 日用陶瓷生产工艺流程瘠性原料半塑性原料称量配料球 磨少量电解质水过筛除铁调制池容积配料过筛除铁精制池恒温泥浆缸成 型干 燥打磨修整塑性原料精 选称量配料高速搅拌池过筛除铁调制池青坯检验施 釉釉用原料 电解质球 磨过筛除铁调制桶白坯检验烧 成成瓷检验包装入库水CMC调制池过筛除铁燃 料瓷件整修梭式窑

8、补 修电解质图1-2 卫生陶瓷生产工艺流程瘠性原料塑料半塑原料配 料球 磨水电解质过 筛泥浆搅拌喷干制粉料仓陈腐压制成型釉用原料配 料球 磨 干 燥素 烧过筛除铁釉浆搅拌水电解质施 釉烧 成包装入库检 选检 选二次烧成一次烧成图1-3施釉墙地砖生产工艺流程图（湿法）注：对尺寸小于100mm的施釉马赛克，检选后，要经过粘贴工序后，包装入库瘠性原料塑性、半塑性原料配 料球 磨过筛除铁泥浆搅拌喷干制粉料仓陈腐压制成型 干 燥烧 烧包装入库图1-4 无釉墙地砖生产工艺流程图（湿法）注：无釉墙地砖有的为了防止污染表面施一层薄透明釉；无釉墙地砖烧成后有的经过抛光工序，有的不经过抛光工序，而是经过修边，倒角

9、后检选，包装入库喷干制粉料仓陈腐坯料泥浆色 料球 磨工作罐搅拌混 合修 边抛 光倒 角检 选 1.3陶瓷工业发展及其在国民经济中的地位 陶瓷工业的发展 中国的陶瓷生产有着悠久的历史和光辉的成就，对世界文化的交流与发展有着重大影响，但1949年前中国半殖民地、半封建社会束缚和限制了它的发展和提高。从上世纪80年代初开始，建筑卫生陶瓷工业跨入了第二个持续高速发展的辉煌时期。由于人民群众的生活水平迅速提高，对建筑卫生陶瓷的需求量猛增。同时由于建筑卫生陶瓷的百元产值利税率高达35%，甚至高达40%以上，吸引了国营、集体、私人以及外商争相投资建设建筑卫生陶瓷企业，大、中、小厂如雨后春笋般兴起，遍布全国。

10、在生产发展的同时，国家对陶瓷科学研究和技术队伍的培养十分重视，国内许多高等院校和中专学校设置了硅酸盐、陶瓷专业或无机非金属材料专业，保证了技术力量的成长，使陶瓷生产技术和产品质量由落后进入到世界先进行列。19501960年期间，建筑卫生陶瓷工业重大的技术进步有：东北技术研究室自己设计和施工，建成了国内第一条以发生炉煤气为燃料，烧成卫生陶瓷的大型隧道窑。该窑的设计具有当时的世界先进水平。同时还设计建成了隧道式干燥器。1954年研究成功半瓷质卫生陶瓷器，用以取代陶质卫生器，显著改善了产品性能，提高了烧成成品率。用湿法修坯取代干法修坯；原料干法粉碎改为湿法粉碎；成型车间采用蒸汽管网取代地坑采暖。其结

11、果是显著改善了操作环境、降低了车间粉尘量、提高了生产效率。南方采用煤代松柴烧窑成功，北方煤烧窑则改进了操作方法，显著缩短了烧成周期、降低了燃耗，且提高了产品质量。1956年研究成功卫生瓷锡乳浊釉取代了透明釉，显著提高了产品釉面白度。研制成功了一系列高温色料，并于1960年研究成功各种彩釉卫生陶瓷，投入大量生产。19611978年期间主要有：卫生陶瓷成型采用高位槽注浆取代人工抱桶注浆，随后又改进为管道压力注浆和真空回浆，减轻了工人的劳动强度，提高了生产效率和坯体质量。1974年改进卫生瓷石膏模结构。坐便器模型由8块简化为4块，蹲便器改为一次成型，显著提高了劳动生产效率，降低了生产成本。1964年

12、，在国家支持下，研究院和设计院与唐山陶瓷厂合作，开展了“卫生陶瓷样板生产线”的科研项目。内容包括坯釉料的改进、原料制备工艺线的改进、洗面器注浆成型联动线、吊篮输送隧道式干燥器干燥工艺线、静电喷釉、釉烧隔焰隧道窑等整套生产工艺与设备的研究、设计、制造、安装、调试及投产。上述项目除联动注浆线和静电喷釉两项外，其他各项都取得圆满成功，大大推进了全国卫生陶瓷生产技术的进步。从实现注浆机械化、自动化来说，注浆联动线是成功的，但它是完全模仿手工操作来实现机械化和自动化的，没有改革工艺，因此存在设备占地面积大、生产效率不高的缺点。此后进行立式浇注成型的研究，取得成功，并在全国推广。静电喷釉的研究也取得了阶段

13、性成果，但其研究工作未能继续。20世纪60年代末开展了喷雾干燥工艺及设备的研究、试验、定型化和系列化生产，并开始研究内墙砖高遮盖力乳浊釉。到70年代后期，硼锆熔块乳浊釉基本上取代了铅熔块透明釉，使内墙砖白度由78提高到86度以上，因此扩大了坯用原料的范围。在消化吸收国外设备的基础上，国内研制的自动施釉线投入生产，丝网印花技术也得到了应用，大大提高了釉面内墙砖的质量，扩大了花色品种。20世纪70年代初，研制成功了半隔焰式隧道窑，砖坯裸装烧成，燃耗降低了25%30%。从1973年开始，大小不等的各式辊道窑相继研制成功，并逐步推广应用。自20世纪70年代中期开始，先后开展了墙地砖和卫生陶瓷的低温快烧

14、以及釉面内墙砖一次烧成的研究，研究成了硅灰石、透辉石、叶蜡石、磷渣、煤矸石等为主体的釉面砖。20世纪80年代初以来，国内建筑卫生陶瓷生产技术装备突飞猛进，大量引进了国外最先进的技术装备。从1975年个别企业少量引进单机后，1983年开始引进整条墙地砖生产线，到目前，大约有400多家企业引进了墙地砖生产线或关键设备，各类压机有2000多台，辊道窑400余座。卫生陶瓷技术装备的引进始于20世纪80年代中，90年代达到高潮。共计有50多个卫生陶瓷企业引进了生产线或关键设备。单从技术装备来讲，这些企业已实现了现代化。先进技术装备的广泛应用，推进了生产技术的全面革新。其要点是：墙地砖的低温、快烧或低温快

15、烧二次或一次烧成新工艺；墙地砖坯料大型球磨机（20t）和连续式球磨工艺；喷雾干燥制粉工艺；干法制粉工艺；卫生陶瓷的原料单独粉磨和浆料容积配料工艺；墙地砖的大吨位全自动液压机成型、挤塑成型、可塑辊压成型、注浆成型、坯-釉一次干压成型等新工艺。卫生陶瓷的组合式烧注、低压快排水浇注、中压注浆、高压注浆等新工艺；墙地砖的热风立式、卧式（吊篮）、辊道式快速干燥工艺；卫生陶瓷的恒温恒湿干燥系统、电脑自控干燥曲线的室式干燥系统、红外-热风快速干燥系统、微波-热风快速干燥系统等新工艺；墙地砖的多功能自动施釉线、干法施釉线；卫生陶瓷的示教式机械手喷釉系统、静电喷釉系统等新工艺；墙地砖的宽断面辊道窑快烧工艺、低温

16、素烧高温釉烧工艺；釉面内墙砖的一次烧成工艺；卫生陶瓷的宽断面隧道窑裸装快烧和梭式窑重烧工艺。陶瓷工业在国民经济中的地位 陶瓷工业在国民经济中占着极其重要的地位。陶瓷材料和金属材料、有机高分子材料并列为当代三大材料。首先，陶瓷是人们日常生活中不可缺少的日用品。日用陶瓷、建筑卫生陶瓷在人们日常生活和建筑工业中大量使用。陶瓷器是中国的伟大发明之一，在国际上享有很高的声誉，在对外交往中，瓷器常作为中国的传统礼品与各国交流。陶瓷制品，包括美术陈设瓷、日用陶瓷和建筑卫生陶瓷作为传统产品，在对外贸易中占有一定的地位。陶瓷工业是国民经济中不可忽视的产业，在国民经济中的地位不容低估。随着现代科学技术的飞跃发展，对材料的要求更高更严。近代出现的许多技术，如电子技术、空间技术、激光技术、计算机技术、红外技术等，这些技术的应用与推广，都是在新型材料的发现、生产及应用的基础上才能得到保证。复习思考题1传统陶瓷的概念与现代陶瓷的概念有何不同？2陶瓷如何分类？在按陶瓷的性能分类法中，陶器、炻器和瓷器 的吸水率和相对密度有何区别？3陶瓷工艺技术的内容是什么？陶瓷生产基本工艺过程包括哪些工序？4举例简述陶瓷在国民经济各领域的作用。