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陶瓷工艺设计性综合实验设计报告题目:陶瓷坯料配方设计、试样制备及其性能测试学院：材料科学与工程学院专业名称：无机非金属材料工程学号：201202020224姓名：李柏全指导老师：任强王莹2015年9月陕西科技大学实验设计报告1第1页共8页高长石质瓷坯料配方设计、试样制备及其性能测试1.实验目的（1）深刻常用陶瓷原料在陶瓷坯料中的作用；（2）掌握坯料配方设计和实验研究方法；（3）掌握实验技能，提高动手能力；（4）提高分析问题和解决问题的能力；（5）为毕业论文实验、进一步深造或从事专业技术工作奠定良好的基础。（6）2.设计背景陶瓷行业在我国是一个古老的行业．大约已有8000多年的历史在唐宋时期，陶瓷制造已相当发达，并形成一定的生产规模。宋代钧、汝、官、哥、定五大名窑产品闻名于世，陶瓷器作为商品开始批量输出海外明清两代，是我国瓷业发展的历史鼎盛时期。以江西景德镇瓷器为代表，其精美多样的产品、精湛的技艺，在全世界享有极高的声誉。建国以前，我国陶瓷行业受到了严重的摧残，一蹶不振；而此间西方制瓷业却得到了很大的发展，我国的瓷国地位受到了严重的挑战。建国以来，我国的陶瓷行业得到了迅速的发展，陶瓷企业遍布全国，形成河北唐山、邯郸，山东淄博，江苏宜兴，江西景德镇，湖南醴陵，福建德化，广东佛山、湛江、汕头，辽宁海城等重点陶瓷产区；建立了陶瓷研究所、设计院、大专院校与陶瓷装备制造、装饰材料制造等专业工厂，一个完整的工业体系业已建立；产品品种也由日用陶瓷、陈设艺术陶瓷扩展到建筑卫生陶瓷、工业陶瓷及高技术陶瓷等领域。近年来，我国传统的日用陶瓷行业引进了国外先进的制瓷技术和装备，使许多产区、企业的生产进一步现代化，产品质量不断提高，产品出口创汇增加，我国日用陶瓷工业和世界先进水平的差距在逐步缩小。目前国际陶瓷业正在逐步重组，生产格局在调整变化之中。一些发达国家，如德国、美国、日本，凭借技术、资金优势转向重点发展高技术陶瓷；而日用陶瓷的生产由于原料、人工费用增加、附加值相对较低等原因，正逐步转移到发展中国家，这就为我国陶瓷产品抢占国际市场提供了难得的机遇。目前我国日用陶瓷出口数量占世界第一位．但平均售价偏低的局面仍无明显改观，其主要原因是产品档次低，花色品种不适应国际市场需求因此，从原料、燃料、辅助材料、技术装备、生产管理等诸多环节人手，提高出1：3产品的质量是我国陶瓷行业发展的关键，必须走。陕西科技大学实验设计报告2第2页共8页以质取胜”之路。长石质瓷是目前国内外陶瓷工业所普遍采用的一种瓷质。它是以长石作助熔剂的“长石—石英——高岭土”三组分系统瓷，由粘土、石英、长石以2∶1∶1左右的比例配合，经制泥、成型、干燥、上釉、烧制(1200～1400℃)等工序制成。这种瓷利用长石在较低温度下熔融并形成高粘度玻璃的特性。瓷胎是由玻璃相（50%～60%）、莫来石晶相（10%～20%）、残余石英晶相（8%～12%）、半安定方石英晶相（6%～10%）及微量气孔相（0.5%）构成。原料来源丰富、价格低廉,能制成大型制品，又具有相当好的电绝缘性能、力学性能、热性能、化学稳定性和耐气候性等特点。3.实验过程总体安排、工艺流程，及实验设备3.1实验安排首先查阅资料选择一种长石质瓷坯的化学组成，估计其烧成温度和抗弯强度，再根据已有的原料计算出配料量，然后根据配方，制备试样若干，通过对不同温度下烧制的试样的吸水率和线收缩率测定，绘制温度－收缩率，温度－吸水率曲线，确定烧成温度，最后测量在此温度下烧成试样的抗弯强度，另补充电解质稀释泥浆实验。3.2工艺流程图3.3实验设备20目配料球磨过筛烘干研磨过筛喷雾造粒陈腐过筛40目压制成型烧成温度测定试样烧成性能测试300g0.5%减水剂34个以上24个10个料：球：水=1:2:0.6=1陕西科技大学实验设计报告3第3页共8页电子天平，双头快速球磨机，电热恒温干燥箱，成型压机，高温箱式电阻炉，抗弯强度测试测定仪。4.实验配方设计计算4.1瓷坯为高长石质瓷坯料通过查阅文献得到一种高长石质瓷的配方如下表一所示表一某长石质瓷的配方wt%长石大同土淘洗界牌土坊子土滑石烧成温度35545511270-1290这种长石质瓷的化学组成如下所示表二其化学组成wt%化学组成SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgOK2O+Na2O质量百分数57.1235.470.320.350.310.475.96因此可以用所给的以下原料进行配料量的计算实验室原料使用石英、碱矸、长石、生砂石、滑石粉、洪江土、苏州土表三瓷坯及原料化学组成（含灼减）wt%单位:%化学组成项目SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgOK2O+Na2O灼减量高长石质瓷瓷坯57.1235.470.320.350.310.475.96—长石64.318.90.10—0.600.213.72.10.50生砂石44.239.500.200.100.20---15.80滑石粉62.000.400.10—1.5030.50——5.50洪江土49.5034.400.40—0.300.101.200.4013.30苏州土46.4339.870.50—0.320.10——12.30陕西科技大学实验设计报告4第4页共8页表四换算后瓷坯及原料化学组成（无灼减）wt%单位：%化学组成项目SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgOK2O+Na2O总计高长石质瓷瓷坯57.1235.470.320.350.310.475.96100.00长石64.6218.990.11—0.600.2015.88100.00生砂石52.4946.910.240.120.24---100．00滑石粉65.610.420.11—1.5932.28—100.01洪江土57.0939.680.46—0.350.121.8599.55苏州土52.9445.460.57—0.360.11—99.444.2列表计算配料质量分数（注意：为保证成形性能可塑性要求，苏州土和洪州土的总使用量不超过15%，瓷坯MgO质量分数超过0.50%时，需加入滑石粉满足。）拟定苏州土引入量5.00%，洪江土引入量7.00%表五配料量计算过程化学组成项目SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgOK2O+Na2O高长石质瓷瓷坯57.1235.470.320.350.310.475.96洪江土7.00%4.002.780.03-0.020.010.13余量53.1232.690.290.350.290.465.83苏州土5.00%2.652.270.03-0.020.01-余量50.4730.420.260.350.270.455.83陕西科技大学实验设计报告5第5页共8页长石100*5.83/15.88=36.71%23.726.970.04-0.220.075.83余量26.7523.450.220.350.050.380.00滑石100*0.38/32.28=1.2%0.790.01--0.020.38-余量25.9623.440.220.350.030.00-生砂石100*23.44/46.91=49.97%26.2323.440.120.060.12--余量-0.270.000.100.29-0.08--4.3将算得的配料质量分数换算回含灼减量的配料质量分数，并按百分比折算一次即得配方原料计算值/%换算值/%配料百分比/%洪江土7.006.976.24苏州土5.004.974.45长石36.7137.0333.16滑石1.201.271.14生砂石49.9761.4355.01合计111.67100.00故通过以上的计算过程，知道该该高长石质瓷的“高岭石—长石”二元系统符陕西科技大学实验设计报告6第6页共8页合烧成陶瓷的要求。最终设计的配方如下表表六高长石质瓷坯体配方wt%长石生砂石洪江土苏州土滑石烧成温度33.1655.016.244.451.141270-1290℃5.材料技术指标该长石质瓷烧成温度控制在1270～1290℃，采用高温素烧、低温釉烧二次烧成和瓷振动抛光新工艺6.检测项目6.1吸水率、烧成线收缩率测定吸水率计算公式W=（G1-G0）/G0×100%式（1）式中：W—试样的吸水率，%G0—试样干重，克G1—试样吸水饱和后的重量，克烧成线收缩率计算公式Y=（L0-L）/L0×100%式（2）式中：Y—试样的烧成线收缩率，%L0—试样干燥后长度，mmL—试样烧成后的长度，mm在200～1300℃范围内选取时选取25个温度点，设计升温曲线，分别在这些温度点测试试样的吸水率和烧成线收缩率，并绘制温度－收缩率，温度－吸水率曲线确定烧成温度。陕西科技大学实验设计报告7第7页共8页6.2抗弯强度测定（三点弯曲法）Rf=3PL/2bh2式（3）式中：Rf—抗弯强度，N/m2P—试样断裂时负荷，NL—支撑刀口间距，mB—试样断口处宽度，mh—试样断口处厚度，m确定烧成温度后，在该温度烧制试样10个，分别用抗弯强度测试仪测定它们的抗弯强度，并取平均值。7.电解质稀释泥浆实验（1）稀释剂：碳酸钠、硅酸钠溶液温度陕西科技大学实验设计报告8第8页共8页（2）定量泥浆，加入等体积不同浓度稀释剂，（3）恩氏粘度计测试相对粘度；（4）确定最佳稀释范围。8.参考文献[1]樊震坤,刘贤纪,孙仁花,王志义,张儒岭.《钠长石质高级日用细瓷的研究》.中国陶瓷.一九九三年第一期[2]裴秀娟，石振江，金宝元.《日用陶瓷工厂技术员手册》.北京.化学工业出版社2007.7[3]徐刚.关于《GB3299-82日用陶瓷吸水率测定方法》的探讨.陶瓷工程199730卷36页[4]王瑞生，韩正余.《用内蒙呼和土研制日用细瓷.矿产综合利用》.2005年8月4期[5]李家驹，缪松兰，马铁成，林绍贤，朱振峰.《陶瓷工艺学》.北京.中国轻工业出版社2010.8[6]中华人民共和国轻工行业标准《QB/T1548-1992陶瓷坯泥料线收缩率测定方法》