论文题目:陶瓷工艺综合性实验
院系化学与环境科学学院 专业材料化学 授课语种汉语
学生姓名
学号 指导教师姓名满都拉、徐爱菊
2015 年12月18日
一、
材料物理性能实验是一个以实验为基础的学科,实验教学是培养学生动手能力的一个重要途径。实验教学不仅使学生获得知识,更重要的是激发他们对本专业学习的兴趣,启迪思维,培养他们的科技创新精神。实验教学的好坏将直接影响到学生在实际工作中分析和解决工程实际问题的能力。实践证明:对于实验中应用到的理论知识,学生理解的更透彻、印象更深刻,应用也更灵活。因此,把实验教学与学生动手能力的培养结合起来,不但提高学生的学习兴趣,还可以为将来从事本专业奠定良好的基础。[1]
陶瓷型自本世纪50年代问世以来, 得到了迅速的发展. 美国最早将其应用于工业规模化生产。到目前为止, 我国已成功地运用陶瓷型工艺浇制了型板、热芯盒、金属模、热锻模、汽轮机叶片等。陶瓷型的主要用途之一是用于制造各类模具, 其特点是:模具寿命长、精度高、无需机械加工、生产周期短、节约原材料、成本低。[2] 研究背景
实验包含了从泥浆制备、模具制作、注浆成型、烧成到成品性能测定等为主线的实验内容。为了使学生得到更好的锻炼,让学生自己动手配制泥浆,按照教师给定的泥浆性能目标值调整泥浆的性能,充分锻炼学生的动手能力,最后制备出陶瓷样品,提高学生的兴趣,该综合性实验项目受到广泛好评。 本实验的泥浆用陶土制成坯料,其中,陶土是指含有铁质而带黄褐色、灰白色、红紫色等色调,具有良好可塑性的粘土。陶土有以下特性:1、优异的抗冻融特性:在吸水率达到10%的情况下,瓷质砖在-15℃时冻融三次已经全部冻裂,而陶砖却可以在-45℃的环境下冻融50次不出现裂痕。
2、良好的抗光污染性能:陶砖能够将90%以上的光全部折射,对保护人体视力、减少光污染有很好的作用。
3、良好的吸音作用:由于陶砖通体富含大量均匀细蜜的开放性气孔,故能将声波全部或部分折射出去,取到室外降低噪音,室内消除回音的效果,是创造城市优良居住环境的绝佳材料。
4、良好的透气性、透水性:陶砖透气、透水的优越性在绿色文明的今天得到充分的展示,其古朴的韵味与自然景观相融合,体现了人与自然的和谐对话。
5、良好的耐风化耐腐蚀性:随着工业污染的加重,雨水中的酸性一天天在增加,很多建筑材料因为无法接受这个考验而被淘汰。纯天然的加工工序使得陶砖本身只含有少量的化学杂质,其内部结构也不易受到酸雨的影响,陶土抗碱腐蚀性的特性更的其他材料无法与之相比的。
二、
通过陶瓷工艺设计性综合实验,达到以下目的:
1、 深刻常用陶瓷原料在陶瓷坯料中的作用;
2、 掌握胚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。
三、
制定坯料配方,尚缺乏完善方法,主要因为是原料成分多变,工艺制度不稳,影响因素太多,以致对预期效果的预测没有把握。
根据理论计算或凭经验摸索,经过多次试验,在既定的各种条件下,均能找到成功配方,但条件一变则配方的性能也随之改变。 实验原理 实验目的
根据产品性能要求,选用原料,确定配方及形成方法是常用的配料方法之一。例如,制造日用瓷则必须选用烧后呈白色之原料(黏土原料),并要求产品有一定强度;制造化学瓷则要求有好的化学稳定性;制造地砖则必有高的耐磨性和低的吸水性;制造电瓷则需有高的机电性能;制造热电偶保护管需能耐高温、抗热震并有高的传热性;制造火花塞则要求有大的高温电阻、高的耐冲击强度及低的热膨胀系数。
选择原料确定配方时既要考虑产品性能,还要考虑工艺性能及经济指标。各地文献资料所载成功的经验配方都有参考价值,但无论如何,不能照搬。因粘土、瓷土、瓷石均为混合物,长石、石英常含不同的杂质,同时各地原有母岩及形成方法、风化程度不同,其理化工艺性能或不尽相同或完全不同,所以选用原料、制定配方只能通过实验来决定。
本实验原料采用陶土,再根据其特点,确定影响因素、选水平,进行实验。因素即试验中所要考虑的各种条件,例如,球磨转速、料球水比、坯料水分、细度及组分等。各种因素对试验结果都可能产生影响,如不加挑选,因素越多势必造成试验次数增加,所以要在多种因素中挑出主要因素。水平即每个因素中的不同状态,例如不同的球磨转速,不同的料、球、水比,坯料中不同的含水量,不同的细度,各组分的不同含量等。每个因素要选多少个水平,这要根据生产和实验目的来确定。
四、
100目筛、药匙、研钵、游标卡尺、直尺、小刀、蒸发皿、普通天平(台秤)、量筒、烧杯、空心塑料管、滴管、箱式炉、切割机、陶土
五、实验内容及步骤
测量尺度
实验仪器
室温→400℃,保温2h →800℃
, 保温
2h →1250℃, 保温2h →
冷却至100℃以下取出样品
先用陶土装满模具,再称取陶土质量,慢慢滴加蒸馏水,直至不沾手,制成坯料。把坯料放到相同的模具中,做成想要的形状,测其长度。室温干燥一周之后,测其长度,放入箱式炉,根据升温程序加热到1250℃,升温结束后,冷却至100℃以下取出样品,测其长度和质量。等待进行切割和拉伸强度的测试。
五、
收缩率(1)=[(坯柱长-烧制前长)/坯柱长]*100%=[(6.25-5.96)/6.25]*100%=4.64% 收缩率(2)=[(烧制前长-烧制后长)/烧制前长]*100%=[5.96-5.280/5.96]*100%=11.40%
收缩率(3)=[(坯柱长-烧制后长)/坯柱长]*100%=[(6.25-5.280)/6.25]*100%=15.52%
横截面率={[Π*(1.412/2)2-Π*(1.318/2)2] /Π*(1.412/2)2 }=13.2% 烧制后体积=Π×(1.318/2)2 ×5.280=7.200mm3
烧制后密度=20.16/7.200=2.18g/mm3
烧制后应力σ=F/A=535.65/Π(1.318/2)2 =392.82N/mm2
烧制后应变ε=(5.96-5.280)/5.96=0.1140
σ=Eε
E=392.82/0.1140=3445.79N/mm2
参考文献:
[1]马玉书, 李计元. 陶瓷泥浆制备及测定综合性实验设计[J]. 科技创新导实验结果与讨论
报, 2014,(第34期).
[2]郭二军. 陶瓷型成型工艺及性能的试验研究[J]. 哈尔滨理工大学学报, 1997,(第6期).
陶瓷制作
陶瓷餐具基本制作过程
陶瓷餐具的一般等级分类
1级 :整个产品没有任何缺陷,变形或色差,允许在不显眼处有一个针孔。 2级 :可以有 2-3个针孔,不明显色差,轻微变形,
3级(接近次品) :色差明显 轻度变形 允许 1-2处 1平方 MM 左右的缩釉 陶瓷作程
1. 练土
将泥土中的空气挤压出来。
泥土中的气泡会令作品在烧制时爆裂,前功尽弃。
2. 成形
用手捏或拉坯等各种方法,做出心目中的形状。
3. 泥坯装饰飾
如果你要你为作品进行上泥釉、化妆土,剔花等装饰程序,就要在泥坯呈皮革乾时进行。 4. 风乾
完成的作品在架上自然风乾,视乎天气、作品大小,一般一星期左右可以完全乾燥。 未乾透的泥土会有冰凉感,完全乾燥的作品不再冰凉。
5. 素烧
将作品先进行 900度左右的素烧。
6. 上釉
素烧後就可以为作品上釉。
7. 釉烧燒
将作品进行最後一个步骤 ----釉烧,一般在 1100-1260度左右。
黏土采类(依矿脉大小、颜色品质好坏、可塑性及稳定性高的粘土,方能成就好 的作品)处理纯净(以水簸法,去砂石)练土(为求黏土中水份软硬一致,消除气泡,可用 兽力、 人练、 机器练土) 成型加工 (手捏、 泥条、 陶板、 拉坯、 注浆、 镟坯、 挤出、 重压. . . 各 成型法作陶) 装饰 (以雕塑法, 或多色土之变化, 可用刮、 切、 压、 印、 黏贴、 镶嵌、 镂空) 乾燥(室温自然阴乾或烘乾 35~200℃)装饰(阴阳刻划,或化妆土)素烧(约 700~850℃ 或 1000~1250℃)(去除坯土中之结晶水、有机物、空气,且可增加坯体强度)上釉(可 淋、喷、彩绘、灌、浸...等方法上釉,上釉前先喷少许水份於素坯上,不可施太厚,以 防缩釉、裂釉)釉烧(土器 950~1100℃、缸器 1100~1200℃、硬质陶器 1180~1280℃、 轻质瓷 960~1050℃、瓷器 1300~1400℃、高铝器 1400~1850℃、窑具以电窑、瓦斯窑、 柴窑,重油窑)成品 —— 二次烧成法(有釉下彩或单色釉、多重釉彩、结晶釉) www.findart.com.cn
mdash; — 一次烧成法(减少素烧过程)装饰(釉上彩、贴花纸)烤花(低温烧烤 约 750~850℃)成品(含粉彩或釉上和釉下并存称斗彩制品)
选土:选用粘度高的陶土,一般用高岭土。
淘泥:将土倒入水中,和均匀,从中淘出精细的泥土。
制坯:将选出来的泥土成型,作成陶瓷胎型。
干燥:将陶瓷胎放在架子上干燥,是阴干。
修坯:干燥后,再用工具修理平滑。
上色:在表面用画笔画上图案,瓷器和有的陶器会在画好图案之后施 若干层釉。
焙烧:将画上图案并施完釉的陶瓷器放入炉中焙烧。
就这样,陶瓷器就制成成品了。
黏土 采类(依矿脉大小、颜色品质好坏、可塑性及稳定性高的 粘土 ,方能成就好 的作品)处理纯净(以水簸法,去砂石)
练土(为求黏土中水份软硬一致,消除气泡,可用兽力、人练、机器练土) 成型加工(手捏、泥条、陶板、拉坯、注浆、镟坯、挤出、重压...各成型法 作陶)
装饰(以雕塑法,或多色土之变化,可用刮、切、压、印、黏贴、镶嵌、镂空) 乾燥(室温自然阴乾或烘乾 35~200℃)
装饰(阴阳刻划,或化妆土)
素烧 (约 700~850℃或 1000~1250℃) (去除坯土中之 结晶水 、 有机物 、 空气, 且可增加坯体强度)
上釉(可淋、喷、彩绘、灌、浸...等方法上釉,上釉前先喷少许水份於素坯 上,不可施太厚,以防缩釉、裂釉)
釉烧(土器 950~1100℃、缸器 1100~1200℃、硬质陶器 1180~1280℃、轻质 瓷 960~1050℃、瓷器 1300~1400℃、高铝器 1400~1850℃、窑具以电窑、瓦 斯窑、柴窑, 重油 窑)
成品——二次烧成法(有 釉下彩 或单 色釉 、多重釉彩、结晶釉)
——一次 烧成法(减少素烧过程)
装饰(釉上彩 、贴花纸)
烤花(低温烧烤约 750~850℃)
成品(含粉彩或釉上和釉下并存称 斗彩 制品)
1.基本
泥土 :少量泥土可至附近 陶艺 教室购得。
练土 :用手揉土。
成型 :徒手成型。万能的双手 +手工具 +手转盘。
釉药 :送至附近陶艺教室施釉代烧。
上釉 :送至附近陶艺教室施釉代烧。
烧成 :送至附近陶艺教室施釉代烧。
2.入门
泥土 :泥土可至制土场直接购得多种泥土。
练土 :用手练土 (菊花练土法 ) 。工作桌
成型 :陶板成型陶板机
釉药 :购买成釉。
上釉 :浸釉。
烧成 :电窑
3.进阶
泥土 :可自行制土 , 请参考陶瓷制作 流程图 。
练土 :真空练土机。
成型 :手拉坏拉坏机 (辘轳 )+手拉坏工具 +修坏工具 +龟板 (拉坏放作品用 ) 。 釉药 :自行配釉釉药原料 +磨釉机 +筛网。
上釉 :浸釉或喷釉喷釉台 +空压机 +喷枪 。
烧成 :瓦斯窑。
4.所需空间大小
视制陶设备大小而定。进阶设备需要占较大的空间。 (较适合空间大小大约 要 10平方米以上
5. 烧窑时间
一般烧窑时间约在 12小时左右。视烧的温度高低与作品大小厚度而定。
如何制作透明陶瓷
如何制作透明陶瓷
目前,已经开发的透明陶瓷主要有两个系列。一个是氧化物系列的透明陶瓷,例如氧化铝、氧化镁、氧化铍、氧化钇、氧化钍、氧化钇-氧化锆、锆钛酸铅镧陶瓷等。另外一个是非氧化物系列的透明陶瓷,如砷化镓、硫化锌、硒化锌、氟化钙、氟化镁陶瓷等。
透明陶瓷的用途很广,有一种用途是做成高温工作环境下的代替玻璃。玻璃是一种优良的光学材料,美中不足的是它的熔点比较低,在高温下往往会软化变形,因而不再是透明的。
透明陶瓷不仅像玻璃一样透明,而且熔点高。在高温下,透明陶瓷有较好的机械强度和稳定性,因此可以在高温下使用。例如,氧化铝透明陶瓷可以用来制造高压钠灯,这种钠灯的工作温度往往可以高达摄氏1,200度,发光效率很高,而且使用寿命可以达到2万个小时,也是一种高效节能灯。现在世界上每年的用量高达100万支以上。
透明陶瓷还可以做成核闪光致盲护镜,供参加核试验的工作人员使用。另外,供电弧焊接工和炼钢工人用的眼睛防护用具,也都是用透明陶瓷制成的。透明陶瓷还可以制造防弹汽车的窗户、坦克的观察窗、轰炸机的瞄準器、高级防护眼镜等。透明陶瓷在军事上,也有其他的重要用途。例如,常用来制成飞弹头部的红外线探测器。一般来说,如果能在飞弹头部装上红外线探测器,飞弹就像长了眼睛一样,能够探测到从敌机辐射出来极微弱的红外线。
总之,透明陶瓷的制作需要满足3个必要条件:第一是塬料的纯度必须很高;第二是塬料的结构必须是光学异向性比较小的晶体;第三则是生产工艺必须使光的散射减低到最小。
陶瓷制作的原料
陶瓷制作的原料,性状,作用:
中国的陶瓷工艺具有精湛的制作艺术和悠久的历史传统,在世界上都是少见的,永远值得我们后人敬佩、学习和引以自豪。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、成形、干燥、焙烧等工艺流程制成的器物,都可以叫陶瓷。而陶和瓷的最主要区别在于气孔率。制作陶瓷的原料种类很多,不只有陶和瓷的分别,各种陶和瓷的原料又有多种不同的性能和特点、质地、色彩都不尽相同。最主要的是陶土和瓷土、釉料等。
泥---- 泥性的语言
火---- 泥的重生
陶瓷的原料
泥: 陶泥、瓷泥、粗泥、细泥……
釉: 高温釉、低温釉、有色釉、无色釉(透明)……
主要原料分成可塑性原料、非可塑性原料及溶剂原料三大类。 作为可塑性陶瓷原料的粘土,可用于陶瓷坯体、釉色、色料等配方。如我国许多瓷区采用工艺性能良好的高岭土生产的细瓷产品,成为国际市场的畅销产品。
陶土——岩石风化后沉积下来的黏土。
其可塑性较好,但含铁(杂质)较多,
耐火度较低烧结后呈铁红色或浅咖啡色,硬度较低。
石英在地球上储量多,在陶瓷工业中属于非可塑性陶瓷原料,可用于陶瓷产品的坯体、釉料等配方。石英的化学成分主要是二氧化硅。石英是陶瓷坯体中的主要原料,它可以降低陶瓷泥料的可塑性,减小坯体的干燥收缩,缩短干燥时间,防止坯体变形。在烧成中,石英的加热膨胀可以部分抵消坯体的收缩;高温时石英成为坯体的骨架,与氧化铝共同生成莫来石,能够防止坯体发生软化变形;石英还能提高瓷器的白度与半透明度。高石英瓷即是近年来出现的高档瓷器产品。石英在釉料中能够提高釉的熔融温度与粘度,减少釉的膨胀系数,也能够提高釉的机械强度、硬度、耐磨性与耐化学腐蚀性。此外石英在建筑卫生陶瓷与各类耐火材料中也有很大的使用。
熔剂原料:通常指能够降低陶瓷坯釉烧成温度,促进产品烧结的原料。陶瓷工业常用的熔剂原料有长石(钾长石、钠长石)、方解石、白云石、滑石、萤石、含锂矿物等。烧成前长石属于非可塑性原料,可以减少坯体收缩与变形,提高干坯强度。长石是坯釉的熔剂原料,在坯体中占有25%含量;在釉料中占50%的含量。长石的主要作用是降低烧成温度;在烧成中长石熔融玻璃可以充填坯体颗粒间空隙,并能促进熔融其他矿物原料;长石原料还可以使坯体质地致密,提高了陶瓷制品的机械强度、电气性能与半透明度。在各种陶瓷产品中,长石是一种不可缺少的常用的陶瓷原料。
碳酸盐类熔剂原料:作为主要的陶瓷熔剂原料,碳酸盐类熔剂原料品种非常多。它们有碳酸钙、方解石、大理石、白云石、菱镁矿(碳酸镁)、石灰岩等。碳酸盐类熔剂原料的主要成分碳酸钙在陶瓷坯釉料中主要是发挥熔剂作用。尤其在陶瓷面砖中,使用石灰石、方解石、大理石,其用量在5-15%之间。用于釉料中可以增加釉的硬度与耐磨度;增加釉的抗腐蚀性;降低釉的高温粘度与增加釉的光泽度等优点。碳酸盐类熔剂原料在建筑卫生陶瓷产品中使用很多。
镁硅酸盐类原料:该类原料主要有滑石、蛇纹石及镁橄榄石。滑石在陶瓷工业中用途范围很广,可以生产白度高、透明度好的高档日用陶瓷产品,电瓷及特种陶瓷制品。建筑卫生陶瓷坯料中加入滑石后,可以降低烧成温度,扩大烧成范围,提高产品的半透明与热稳定性。滑石加入到釉料中时,能够防止釉面的开裂,增加釉料的
乳浊性。并能扩大釉料的烧成范围,提高成品率。近年来,我国建筑卫生陶瓷行业还采用部分动物骨灰,用于生产新型乳烛釉料,取得成功,实际上动物骨灰也属于磷硅酸盐种类。
此外还有广东的萤石、霞石、锆石英,新疆的含锂矿物,东北地区的透辉石,遍布全国许多地区的硅灰石及磷酸盐类原料等,在我国的储量均非常丰富,许多原料可供使用上千年或上万年。
众所周知,原料是发展陶瓷工业最基础的物质条件。在我国陶瓷行业大江南北各地陶瓷厂都有“原料是基础,烧成是关键”的名谚。因此充分了解各种陶瓷原料的工艺性能,并且使陶瓷原料在加工利用过程中的各项工作来满足这些工艺性能要求是非常重要的。 新型陶瓷原料的具体介绍
1、氧化物原料
a、 氧化铝:它是新型陶瓷制品中使用最为广泛的原料之一,具有一系列优良性能。此外,它也是高温耐火材料、磨料、磨具、激光材料及氧化铝宝石等的重要原料。
b、 氧化锆:它是高温结构陶瓷、电子陶瓷和耐火材料的重要原料。 c、 二氧化钛:它是制造电容器陶瓷、热敏陶瓷和压电陶瓷等制品的重要原料。
d、 氧化铍:它是高导热性新型陶瓷的重要原料。
e、 三氧化二铁:它是强磁性材料的重要原料。
f、 二氧化锡:广泛用于电子陶瓷中。
g、 氧化锌:它可以使陶瓷材料的机械和电性能得到改善。
h、 氧化镍:应用于热敏陶瓷中。
i、 氧化铅:在新型陶瓷中主要用作合成PbTiO3、Pb(Zr、Ti)O3以及Pb(Mg1/3、Nb2/3)O3的主要原料。
j、 五氧化二铌:在电子陶瓷工业中它用途很广,如用作制造铌镁酸铅低温烧结独石电容器,铌酸锂单晶等的主要原料,同时还可作为改性添加剂。
k、 锰的氧化物:如制作湿度传感器、过热保护器等。
l、 氧化铬:用作气敏元件、气体警报器的配料中。
m、 氧化钴:应用于聚光材料等方面。
2、复合氧化物原料
a、 钛酸盐:主要有BaTiO3、SrTiO3、CaTiO3、MgTiO3和PbTiO3等。BaTiO3是压电、铁电陶瓷的重要原料。
b、 锆酸盐:主要有BaZrO3和SrZrO3等。应用于磁芯、振荡器等。 c、 锡酸盐:主要有BaSnO3、CaSnO3、InSnO3、CaSnO3、NiSnO3和PbSnO3,如CaSnO3用作于电容器中。
d、 铌酸盐:主要有LiNbO3和KnbO3。
e、 锑酸盐:主要有BaSb2O6、PbSb2O6和MgSb2O6等。 f、 铝酸盐:主要有MgAl2O4。
g、 铝硅酸盐:主要有3Al2O3o2SiO2。
3、稀土氧化物原料,如:Yb2O3、Tu2O3、Nd2O3、Ce2O3、La2O3等。
4、非氧化物原料
a、碳化物
(1) 碳化钛:做刀具等。
(2) 碳化硼:它是金属陶瓷、轴承、车刀等的制作材料。
(3) 碳化硅:利用SiC具有导电性,可用以制造高温电炉用的电热材料及半导体材料。碳化硅的硬度高,耐磨性能好,研磨性能好,并有抗热冲击性,抗氧化等性能,是非常重要的研磨材料。还可用来作为火箱发动机尾喷管和燃烧室的材料,以及高温作业下的涡轮机主动轮、轴承和叶片等零件。
b、 氮化物
(1) 氮化硼:它的耐热性、耐热冲击和高温强度都很高,而且能加工成各种形状,因此被广泛用作各种熔融体的加工材料。氮化硼的粉末和制品有良好的润滑性,可作金属和陶瓷的填料,制成轴承。另外它是陶瓷材料中比重最小的材料,因此作飞行和结构材料是非常有利的。
(2) 氮化铝:它具有优良的电绝缘性和介电性。
(3) 氮化硅:它的制品能耐各种非金属溶液的侵蚀,可以用作坩锅、热电偶保护管、炉材、金属熔炼炉或热处理的内衬材料。它又是绝缘体和介电体,能应用于集成电路中,此外,氮化硅的硬度高,可以用作研磨材料,它的耐热冲击大,是制造火箭喷嘴和透平叶片的合适材料。
c、 硼化物
(1) 硼化锆:以硼化锆为基的耐火材料,可以抵抗融熔锡、铅、铜、
铝等金属的侵蚀,所以可作为冶炼各种金属的铸模、坩埚、盘器等。ZrB12具有较好的热稳定性,用它制成的连续测温热电偶套管,可在熔融的铁水中使用10-15小时,在熔融的钢水中(1700℃)连续使用数小时,在熔融的黄铜和紫铜中使用100小时。
d、 硅化物
如二硅化钼,可以在空气中温度达1700℃时继续使用数千小时,因此在超音速飞机、火箭、导弹、原子能工业中都有广泛的用途
陶艺的成型工艺过程及成型特点:
成型 : 泥——→ 揉泥——→ 各种成型法 ——→ 修坯——→ 晾坯(干燥)——→施釉 ——→
装窑烧
简单制陶工
泥条盘筑成型
概念:泥条盘筑成型是最古老的一种成型手段,远在新时期时
代的陶器就采用此方法成型。泥条盘筑成型是将泥料搓成均匀的圆条,在根据所需形体造型一层层叠加或用一根长泥条作螺旋形向上盘旋筑造成型的一种技巧。
1.将泥块搓成均匀的泥条。
2.将泥条盘卷成圆饼状,并用拍板将泥条拍实,使它们之间相互结合紧密。
3.在层层向上盘筑时,可将内外抹平,也可以一层一层向下按压,使泥条之间结合紧密又保留一些手工痕迹和肌理。
4.在盘筑到一定高度时可以将其弯曲,筑造自己想要的形体。
5.注意在盘筑一定高度时,会因底部未干容易倒塌,这时我们应该将泥条接口处用塑料袋包扎紧,保持接口处的湿度,待底足干燥到一定强度后在继续盘筑。
6.掌握好盘筑的重心,可以盘筑多种变化的造型形体。
2.1.1泥条盘筑法的概念
泥条盘筑法是用黏土泥条或泥绳制作器皿的
泥条盘筑是泥条相叠加、挤压、磊筑而成型的。
它是陶艺成型手段中最基本的方式手段之一。
它是人类从事陶瓷成型最早的手段之一,我
们可以从远古的彩陶、陶器,甚至陶塑明显
看到盘筑的痕迹。这种手法沿用至今
(1)将卷曲的黏土捏成粗的泥条。
(2)在一个多孔且不沾的面板上用手搓泥条要确认泥条被彻底搓圆, 因
为只有这样才能保证形成器皿的泥条是圆的而不是扁的或椭圆形的。要
(3)可以用你的手指把泥条与底座牢牢地捏合在一起。如果可能, 应在转台和木板上做这些,用另一只手在一旁扶者坯壁以防止器 皿的形状向外扩展。
(4)要保证在内壁把每根泥条捏合在一起,并使其光滑,这一点很重要。如果需要外表也光滑,那么就应在器皿的外面把泥条衔接好。
(7)相反,如果器皿的行政是向内收缩的,那么每一根连续的泥条应放
(8)泥条也可以同时形成器皿的结构和装饰,图中的软泥条就被做成波
浪形状的装饰图案,这是需要在器皿的内部将泥条密封抹平。泥板成型 —— 就是将泥块通过人工或压泥机滚压成板,然后用这些泥板来进行塑造。
泥板成型是现代陶艺中最
为常用的成型方法一,它制作便
利,即便于表现棱角转折清晰的几
何型,甚至一些同心圆的造型,如
宜兴紫砂器皿的很多造型都是用
泥板成型或用泥板拍打成型来制
泥板成型的方法:
1.拍打法:用手掌或木板、木棒等工具,拍打泥块,使其成为板状形态。也可以在木板、木棒上包 裹 不 同 的 材 料。如:麻 布、线、铁 丝
等,就 会 产生 不 同的 肌 理,具有丰富的表面形态。缺点是:不适合制作较大的泥板。
2.擀压法:
利用圆形木棒或钢管,擀压泥块,还可以利用不同厚薄的木条作厚薄标尺,做到泥板的均匀厚度。擀压法的转压力量较大,可以制作较大的泥板。
3切片法:
先将泥块打成长的矩形泥块,利用切割线把泥块切成片状,因切割线不容易拉直所以泥块不容易拉平,只适合切割条状泥片。优点是:制作比较简单、快速。缺点:不适合制作较宽、较大的泥片。
(三)泥板成型的种类:
1.泥板卷制成型:
泥板卷制成型,就是将泥板用一定的支撑物卷制成型。一般可以制作圆柱形,方柱形等规则的几何体,也可以制作一些不规则的造型,如:人物、动物雕塑等。(钧瓷艺人张大强的陶艺动物作品等,都是采用这种方法)。制作工艺要点
:利用泥板有湿度的时候比较软,可以像布一样随意做造型,但制作大一点的造型就会容易倒塌,这时我们可以用泡沫、纸等作支撑,等泥坯干燥到一定程度再将支撑物拿出。
2.泥板镶接成型:泥板镶接成型,是将擀好的泥板,切割成所需形状等干燥到一定的程度,
一较好的站立性为标准,较大的造型泥板的厚度也相应的加厚一些。要注意,镶接的泥板一定要湿度一致,否则容易开裂,解决泥板干湿一致的方法是:把所有压制好的泥板摊干到一定的程度时,全部垒叠到一起,
让它们之间的水分渗透均匀,达到干湿一致。制作工艺要点由于泥板镶接成型是在泥板干燥到一定程度后进行制作的,不容易粘接紧,所以关键是要处理好接口。
一定在泥板接口处用锯条刮毛,在刮毛的接口上涂上泥浆,还要把接口处成一定的斜度,以增加接口的强度,防止烧成开裂。
石膏模具成型:
利用石膏加水后可以凝固,在这种材料干燥后有较好的吸水功能。在陶艺创作中,利用石膏做模具,可以很快将泥料、泥浆里的水分吸收,使泥料、泥浆硬化、干燥而成型。
特点:便于复制,对造型复杂的纹饰和异形的造型来说,石膏模具的成型方式尤为方便。
石膏模具成型的种类: 1.模具印坯成型:准备好的印坯模具根据造型的大小尺度,打制泥片,把泥片放入石膏模具中。用手指把泥巴按实,并把坯体需要粘接的接口略高一些,并在接口楚打毛涂上泥浆。把两片模具合上并压实,待坯体到达一定干燥程度时打开模具。把接口修平,压实。
优点:烧成收缩小,可以制作大件的作品,不易倒塌变形。 模具注浆成型:
把准备好的模具捆扎好。
把泥浆注入模具内,待泥浆在模具内壁吸附到一定厚度时,把模具内多余的泥浆倒出,吸附泥浆的厚薄就是坯体的厚度,坯体厚度根据器皿大小而定。把倒完泥浆的模具反扣,这样可以保证坯体内壁平滑。待模具内的坯体干
燥到可以站立的强度时,把模具打开,取出坯体,修整坯体。 拉坯成型拉坯成型是最为广泛应用也是最方便的一种成型方法,拉坯成型是陶瓷历史上一个重大的革命,
不仅提高了工作效率,而且制作的器物更加完美和精致。拉坯成型是在快速转动的轮子上,将手探进柔软的黏土中,借助螺旋运动的惯性,让黏土向外扩展,向上推升,形成环形的坯体的过程。拉坯成型法,主要制作一些同心圆的造型。如:碗、盘子、罐子等。但现代陶艺则通过对拉坯成型的作品进行扭曲、镂空、
挤压之后在进行拼合,创造出新的富有特色的作品。
(二)制作工艺要点:
1.准备好泥料
2.重心定稳,不晃动。
3.先拉直筒,再进行造型的扩大或缩小。
(三)成型特点:
拉坯成型制作出来的造型,挺拔、规整。但它是一种技术较强的成型工艺,对泥性干湿、轮子转速的快慢以及手的动作的运用等,都有较高的技术要求,对于初学者来说,要经过相当长的时间进行训练,才能掌握这种成型技术泥条盘筑表现为谨性、敦厚性和朴实感。通过实践我们可以明显感觉到它是一种理性的方式由不得作者情感的肆意渲泄。条盘筑成型法,往往形体造型的宽容度大,便于塑造比较复杂的形体,它不仅可以塑造异形的造型,还能塑造一些扭动和弯曲的造型。
陶艺的烧结工艺及过程:
陶瓷的烧结原理及工艺
1.烧结通常是指在高温作用下粉粒集合体(坯体)表面积减少,气孔率降低、致密度提高、颗粒间接触面积加大以及机械强度提高的过程。
2.陶瓷的烧结可以分为气相烧结、固相烧结、液相烧结 若物质的蒸汽压较高,以气相传质为主,叫做气相烧结; 若物质的蒸汽压较低,烧结以固相扩散为主,叫固相烧结; 有些物质因杂质存在或人为添加物在烧结过程中有液相出现,称为液相烧结;
3.烧结过程中的物质的传递即传质过程,包括:(1)蒸发和凝聚;(2)扩散;(3)粘性流动;
(4)塑性流变;(5)溶解和沉淀
a、气相传质(气相烧结)……公式要记住
气相烧结中的传质过程主要是蒸发和凝聚
b、固相传质(固相烧结)………….. 公式要记住
目前公认的机制有(1)扩散机制;(2)粘滞性流动和塑性流变
c、液相传质(液相烧结)
sl0?V ln?s2
s0rRT
s与s0分别为颗粒和大块物质的溶解度;
sl为液固表面张力;?
V0为摩尔体积;r为颗粒半径
液相烧结可以分成三个阶段:
(1)在成形体中形成具有流动性的液相,并在表面张力的作用下,使固体颗粒以更紧密方式重新排列的粘滞流动过程,称为重排过程;
(2)通过颗粒向液相中溶解和重新淀析而发生致密度增大的阶段,称为溶解与沉淀过程;
(3)液相的重新结晶和颗粒长大,最终形成固相陶瓷-凝结过程
二、影响烧结的因素
烧结时间,颗粒半径,气泡和晶界,杂质及添加剂
烧结促进剂、烧结阻滞剂、反应接触剂或矿化剂,烧结气氛 氧化性气氛、中性气氛、还原性气氛
陶瓷的烧结方法
1、根据烧结时是否有外界加压可以将烧结方法分为常压烧结和压力烧结
常压烧结又称为普通烧结,指在通常的大气条件下无须加压进行烧结的方法(传统陶瓷大都在隧道窑中进行烧结,而特种陶瓷大都在电窑中烧成)
压力烧结可以分为热压烧结和热等静压烧结
a、热压烧结是指在粉体加热时进行加压,以增大粉体颗粒间的接触应力,加大致
密化的动力,使颗粒通过塑性流动进行重新排列,改善堆积状况。
b、热等静压烧结工艺是将粉体压坯或将装入包套的粉料放入高压容器中,在高温
和均衡的气体压力作用下,将其烧结为致密的陶瓷体。
2、根据烧结时是否有气氛可以将烧结方法分为普通烧结和气氛烧结
3、根据烧结时坯体内部的状态可以分为气相烧结、固相烧结、液相烧结、活化烧结,反
应烧结
反应烧结是通过多孔坯件同气相或液相发生反应,使坯体的质量增加、气孔率减少并烧结成具有一定强度和尺寸精度的成品的一种烧结工艺
陶瓷烧结后的处理
一、陶瓷表面的施釉
所谓的施釉是指通过高温方式,在瓷件表面烧附一层玻璃状物质使其表面具有光亮、美观、致密、绝缘、不吸水、不透水及化学稳定性等优良性能的一种工艺方法
二、陶瓷的加工
磨削加工、激光加工、超声波加工
陶瓷的制作工艺
现代特种陶瓷的制作工艺
陶瓷是把粘土原料、瘠性原料及熔剂原料经过适当的配比、粉碎、成型并在高温焙烧情况下经过一系列的物理化学反应后,形成的坚硬物质。
特种陶瓷又称精细陶瓷,按其应用功能分类,大体可分为高强度、耐高温和复合结构陶瓷及电工电子功能陶瓷两大类,在陶瓷坯料中加入特别配方的无机材料,经过1360度左右高温烧结成型,从而获得稳定可靠的防静电性能,成为一种新型特种陶瓷,通常具有一种或多种功能。如:电、磁、光、热、声、化学、生物等功能,以及耦合功能。如压电、热电、电光、声光、磁光等功能。
特种陶瓷的分类
特种陶瓷是二十世纪发展起来的,在现代化生产和科学技术的推动和培育下,它们"繁殖"得非常快,尤其在近二、三十年,新品种层出不穷,令人眼花缭乱。按照化学组成划分有: ①氧化物陶瓷:氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化钙、氧化铍、氧化锌、氧化钇、氧化钛、氧化钍、氧化铀等。
②氮化物陶瓷:氮化硅、氮化铝、氮化硼、氮化铀等。
③碳化物陶瓷:碳化硅、碳化硼、碳化铀等。
④硼化物陶瓷:硼化锆、硼化镧等。
⑤硅化物陶瓷:硅化钼等。
⑥氟化物陶瓷:氟化镁、氟化钙、氟化镧等。
硫化物陶瓷:硫化锌、硫化铈等。还有砷化物陶瓷,硒化物陶瓷,碲化物陶瓷等。
除了主要由一种化合物构成的单相陶瓷外,还有由两种或两种以上的化合物构成的复合陶瓷。例如,由氧化铝和氧化镁结合而成的镁铝尖晶石陶瓷,由氮化硅和氧化铝结合而成的氧氮化硅铝陶瓷,由氧化铬、氧化镧和氧化钙结合而成的铬酸镧钙陶瓷,由氧化锆、氧化钛、
氧化铅、氧化镧结合而成的锆钛酸铅镧(PLZT)陶瓷等等。此外,有一大类在陶瓷中添加了金属而生成的金属陶瓷,例如氧化物基金属陶瓷,碳化物基金属陶瓷,硼化物基金属陶瓷等,也是现代陶瓷中的重要品种上。近年来,为了改善陶瓷的脆性,在陶瓷基体中添加了金属纤维和无机纤维,这样构成的纤维补强陶瓷复合材料,是陶瓷家族中最年轻但却是最有发展前途的一个分支。
人们为了生产、研究和学习上的方便,有时不按化学组成,而根据陶瓷的性能,把它们分为高强度陶瓷,高温陶瓷,高韧性陶瓷,铁电陶瓷,压电陶瓷,电解质陶瓷,半导体陶瓷,电介质陶瓷,光学陶瓷(即透明陶瓷),磁性瓷,耐酸陶瓷和生物陶瓷等等。
随着科学技术的发展,人们可以预期现代陶瓷将会更快地发展,产生更多更新的品种。
特种陶瓷的制作工艺
1、成形方法与结合剂的选择
特种陶瓷成形方法有很多种,生产中应根据制品的形状选择成形方法,而不同的成形方法需选用的结合剂不同。常见陶瓷成形方法、结合剂种类及用量如下
所示:
特种陶瓷成形方法、结合剂种类和用量
成形方法 结合剂举例
千压法 聚乙烯醇缩丁醛等 1~5
浇注法 丙烯基树脂类 1~3
挤压法 甲基纤维素等 5~15
注射法 聚丙烯等 10~25
等静压法 聚羧酸铵等 0~3
结合剂可分为润滑剂、增塑剂、分散剂、表面活性剂(具有分散剂和润滑功能)等,为满足成形需要,通常采用多种有机材料的组合。选择结合剂,要考虑以下因素:
l)结合剂能被粉料润湿是必要条件。当粉料的临界表面张力(yoc)或表面自由能(yos)比结合剂的表面张力(yoc)大时,才能很好地润湿。
2)好的结合剂易于被粉料充分润湿,且内聚力大。当结合剂被粉料润湿时,在相互分子间发生引力作用,结合剂与粉料间发生红结合(一次结合),同时,在结合剂分子内,由于取向、诱导、分散效果而产生内聚力(二次结合)。虽然水也能把杨料充分润湿,但水易挥发,分子量较小,内聚力小,不是好的结合剂。按各种有机材料内聚力大小顺序,用基表示可排列如下:
一CONH一>-CONH2>一COOH>一OH>-NO2>-COOC2H5>一COOCH5>-CHO>=CO>-CH3>= CH2>-CH2
3)结合剂的分子量大小要适中。要想充分润湿,希望分子量小,但内聚力弱。随着分子量增大,结合能力增强。但当分子量过大时,围内聚力过大而不易被润湿,且易使坯体产生变形。为了帮助分子内的链段运动,此时要适当加入增塑剂,在其容易润湿的同时,使结合剂更加柔软,便于成形。
4)为保证产品质量,还需要防止从结合剂、原材料和配制工序混人杂质,使产品产生有害的缺陷。
在原料配制中,用粉碎、混合等机械方法和结合剂、分散剂配合,达到分散,尽可能不含有凝聚粒子。结合剂受到种类及其分子量,粒子表面的性质和溶剂的溶解性等影响,吸附在原料粒子表面上,通过立体稳 定化效果,起到防止粉末原料凝聚的作用。在成形工序中,结合剂给原料以可塑性,具有保水功能,提高成形体强度和施工作业性。一般来说,结合剂由于妨碍陶瓷的烧结,应在脱脂工序通过加热使其分解挥发掉。因此,要选用能够易于飞散除去以及不含有害无机盐和金属离子的有机材料,才能确保产品质量。
2、陶瓷注射成形和成形用结合剂
氮化硅由于具有高强度、高耐磨性、低密度(轻量化)、耐热化、耐腐蚀性等优良性能,所以适用于制造涡轮加料机叶轮、摇臂式烧嘴、辅助燃烧室等汽车用陶瓷部件。这些部件要求复杂的形状、高精度尺寸和高可靠性。不允许有内在缺陷(裂纹、气孔、异物等)和表面缺陷。
满足这些质量要求的成形技术之一,有陶瓷注射成形法(高压)。其工艺流程如下 、 成形工艺中,不能产生由成形材料的流动性、金属模型温度等引起的沟线和由成形条件引起的穴孔等缺陷;在脱脂工艺中,不使其产生由有机材料组成和热分解速度引起的脱脂裂纹。有机材料的选定也得满足这些质量要求。
一般来说,陶瓷注射成形使用的有机材料由结合剂、助剂、可塑剂构成,结合剂可使用聚丙烯(PP)、无规则聚丙烯(APP)、聚乙烯(PE)、乙烯一醋酸乙烯共聚体(EVA)、聚苯乙烯(PS)、丙烯酸系树脂等。其中PE具有优异的成形性;EVA与其他树脂的相溶性好,流动性、成形性也好;APP具有与其他树脂相溶性好、富于流动性和脱脂性的特征;PS流动性好。助剂有蜡石石蜡、微晶石蜡、变性石蜡、天然石蜡、硬脂酸、配合剂等。成形材料的流动性可以使用高式流动点测定器和熔化分度器进行评价。当脱脂具有结合剂的含量多 时,则脱脂性有降低的倾向,助剂的石蜡多者,脱脂性好。如果有机材料在特定的温度区域不能全部飞散掉,就会影响陶瓷的烧结,因此,需要考虑热分解特性,加以选择。 陶瓷注射成形使用的有机材料应选择使得成形材料的流动性和成形体的脱脂性两个特性达到最佳化。
3、陶瓷挤压成形和成形用结合剂
堇青石由于具有耐热性、耐腐蚀性、多孔质性、低热膨胀性等优良材料特性,所以广泛用作汽车尾气净化催化剂用载体。堇青石蜂窝状物利用原料粒子的取向,产生出蜂窝状结构体的低热膨胀,可用挤压成形法来制造。根据堇青石分子组成(2MgO·2Al2O3·5SiO2),原料可选用滑石、高岭土和氧化铝。成形用坯土从口盖里面的供给孔进入口盖内,经过细分后,向薄壁扩展,再结合,由此求得延伸性和结合性好的质量。另外,作为挤压成形后的蜂窝状体,为了保持形状,坯土的屈服值高者好,也就是说,选择结合剂应使坯土的流动性和自守性两个性能达到最佳化。原料粉末、结合剂、助剂(润滑剂、界面活性剂等)及水经机械混练后,用螺杆挤压机连续式挤压或用油压柱塞式挤压机挤压成形。一般来说,挤压成形使用的结合剂只要用低浓度水溶液,便可显示出高粘性的结合性能。常用的有甲基纤维素(MC)、羧甲基纤维素(CMC)、聚氧乙烯(PEO)、聚乙烯醇(PVA)、羟乙基纤维素(HEC)等。MC能很好溶于水中,当加热时很快胶化。CMC能很好溶于水中,分散性、稳定性也高。PVA 广泛地用于各种成形。润滑剂可减少粉体间的磨擦,界面活性剂可提高原料粉末与水的润湿性。缺乏可塑性,具有膨胀特性的坯土使挤压不够光滑,表面缺陷增加。因此,对结合剂的性能应有评价指标。评价还土的可塑性方法,有施加扭曲、压缩、拉伸等应力,求出应力与变形之间的关系,用毛细管流变计的方法、粘弹性的方法等。用这种方法可以评
价坯土的自守性和流动性。在用粘弹性的方法评价时,可得出结合剂配合量增加到一定程度时,自守性和流动性均会增加的结果。也就是说,结合剂配合量的增加有助于原料的可塑性增加。 有机材料是特种陶瓷的主要结合剂,合理选用这些有机材料是保证产品质量的关键。在
生产中,应根据粉料的特性、制品的形状、成形方法综合进行选择。
特种陶瓷例图
特种陶瓷剪刀