陶瓷原料:粘土的6大工艺性能


陶瓷原料:粘土的6大工艺性能

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(一)可塑性
将粘土加入适量的水 , 再经捏练制成泥团 , 在外力作用下产生变形而不开裂 。当外力去掉后 , 仍能保持其形状不变 。粘土的这种性质称为可塑性 。
由于粘土呈可塑状态时 , 包含有固体和液体 。因此 , 粘土的可塑性主要取决于固体和液体的性质 , 以及液体的数量 。
可塑性是塑性法成形的基础 , 而影响可塑性的因素很多 , 主要是:
1、与粘土的颗粒细度有关:粘土的颗粒越细 , 分散程度越高 , 比表面积越大 , 可塑性越好 。
2、与粘土的矿物组成有关:粘土中含蒙脱石或水铝英石的量越多 , 可塑性越好 。
3、与水的用量有关:由于粘土被水润湿后 , 形成水化膜 , 使粘土颗粒相对滑动而产生可塑性 。因此粘土与水必须按一定的比例配合 , 才能产生良好的可塑性 。水量不够 , 可塑性体现不出来或不完全;过多则变为泥浆而失去可塑性 。而每种粘土的用水量 , 因矿物组成和风化程度不同而不同 , 故须通过实验测定 。
测定粘土的可塑性 , 常用可塑指数(即粘土的塑性限度与液性限度之差)或可塑指标与相应含水率来表示 。所谓可塑性限度(简称塑限) , 是指粘土由固态进入塑性状态时的含水量而液性限度(简称液限) , 则为粘土由流动状态进入塑性状态时的含水量 , 两者之差则为粘土的可塑指数 。从粘土与水的相互关系来说 , 其粒子的水化膜厚 , 工作水分高 , 可塑性好 , 但干燥收缩也大 。液限高的粘土塑限高的粘土 , 其粒子很细 , 在水中分散度大 , 不易干燥 , 湿坯的强度也低 。可塑性指数是表示粘土能形成可塑泥团的水分变化范围 。指数大则成形水分范围大 , 成形时不易受周围环境湿度及模具的影响 , 即成形性能好 。但可塑性小的粘土调成的泥浆厚化度大 , 渗水性强 , 便于压滤榨泥 。可塑性指标是指粘土在工作水分下 , 粘土受外力作用最初出现裂纹时应力与应变的乘积 。如采用这一参数 , 还应测出与之相应的含水率 。可塑性指标也反映粘土的成形性能 , 若相应的含水率大 , 即工作水多 , 在干燥过程易变形、开裂 。
粘土的可塑性能 , 根据可塑指数或可塑指标分为以下四类:
强塑性粘土:指数大于15 , 或指标大于3.61;
中等塑性粘土:指数为7—15 , 指标为2.5—3.6;
弱塑性粘土:指数为1—7 , 指标小于2.5;
非塑性粘土:指数小于1 。
(二)结合性
粘土的结合性 , 是指粘土与瘠性原料粘合的能力 , 能形成良好的可塑泥团 , 并在干燥后 , 其生坯具有较好干燥强度 。一般而言 , 粘土的塑性愈强 , 结合能力也愈大 。测定粘土的结合性 , 通常是以能够形成可塑泥团时所加入标准石英砂的数量 , 及干燥后的抗折强度来表示 。加入标准砂越多 , 表明粘土的结合能力越强 。其标准砂的颗粒组成为0.25~0.15毫米70% , 0.15~0.09毫米30% 。
(三)收缩
粘土在干燥过程中 , 因水分蒸发 , 空隙减少 , 颗粒之间的距离逐渐缩短而产生体积收缩 。此种反映称为干燥收缩 , 但收缩的数值与排出水份的体积并不相等 , 因为空气占据部分体积 。再继续排水时收缩不再进行 。在煅烧过程中 , 250℃以前产生收缩 , 600℃前后体积稍有膨胀 。烧结时 , 由于液相的产生 , 填充在颗粒之间的空隙中 , 以及某些结晶物质的生成 , 使体积进一步收缩 。此种收缩称为烧成收缩 。两种收缩构成粘土的总收缩 。
粘土或坯料的收缩以直线尺寸或体积尺寸表示 。体积收缩近似等于直线收缩的三倍(误差6—9%) 。
设计坯体尺寸和石膏模型尺寸 , 应考虑收缩值 。
(四)颜色
由于粘土在形成过程中 , 混入有含铁、钛等杂质矿物和有机质 , 而被着成各种颜色 , 如灰、黄、褐、紫、绿及黑色等 。经过煅烧 , 有机物分解挥发 , 但铁、钛等着色金属氧化物依然存在 。若含量较多时 , 会显著降低粘土的白度 。故在日用瓷坯釉中 , 铁、钛等着色氧化物被视为有害杂质 。据测定 , 粘土中的铁含量不同 , 烧成后的颜色也不一样 。
由此可见 , 粘土烧成后的颜色 , 是陶瓷工业选择原料最重要的条件之一 。根据日用细瓷标准的要求 , 粘土原料的Fe2O3含量以小于0.5%为佳 。
粘土中如含有较多的TiO2 , 也会显著降低白度而泛黄色 。特别是在还原气氛中烧成 , 易使色泽发灰 。因此 , 制造日用细瓷所用的粘土 , 要求TiO2含量 , 最好小于0.2% 。
(五)烧结性
粘土或坯料在烧结过程中 , 由于易熔物的熔融而产生液相 , 填充在未熔颗粒间的空隙中 , 使气孔率下降 , 密度提高 , 体积缩小 , 变得坚实 。在气孔率降到最低 , 密度达到最大 , 吸水率小于0.5%时的对应温度 , 称为烧结温度 。
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 , 气孔率与体积密度变化不显著 。当温度继续升高 , 气孔率又逐渐增大 , 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 , 称为烧结温度范围 。
粘土的烧结温度与烧结温度范围 , 可通过气孔率、体积收缩和吸水率来测定 , 它是决定坯料配方、制定烧成温度、选择烧成温度范围的重要参数之一 。为便于生产控制 , 希望粘土的烧结范围愈宽愈好 。这主要取决粘土中所含A12O3/SiO2的比值以及熔剂矿物的种类和数量 , 优质高岭土的烧结范围可达200℃ , 不纯粘土约为150℃ , 伊利石类粘土仅50℃~80℃ 。
(六)耐火度
【陶瓷原料:粘土的6大工艺性能】粘土的耐火度 , 是指抵抗高温作用不致熔化的能力 。在日用陶瓷工业中 , 是制造匣钵等耐火材料的重要技术指标 。
粘土的耐火度主要取决于它的化学组成 。纯高岭土为1170℃ 。一般粘土常含有K2O、Na2O、Fe2O3、CaO、MgO等氧化物 , 所以它的耐火度随着杂质的增多而降低 。
测定粘土的耐火度 , 常用测温三角锥测量 。

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