陶瓷材料的化学稳定性很高课件.ppt

1、一、陶瓷概述一、陶瓷概述二、陶瓷的基本性能二、陶瓷的基本性能三、陶瓷的加工工艺三、陶瓷的加工工艺四、陶瓷设计案例四、陶瓷设计案例一、陶瓷概述一、陶瓷概述 1.1 1.1 陶瓷的定义陶瓷的定义 1.2 1.2 陶瓷的发展历史陶瓷的发展历史 1.3 1.3 陶瓷的分类陶瓷的分类 1.4 1.4 设计常用的陶瓷材料设计常用的陶瓷材料一、一、陶瓷概述陶瓷概述陶瓷材料是人类最早利用的非天然材料。陶瓷材料是人类最早利用的非天然材料。 1.1 1.1 陶瓷的定义陶瓷的定义 传统概念的陶瓷是指以传统概念的陶瓷是指以黏土黏土为主和其它天然矿物原料为主和其它天然矿物原料经过拣选、粉碎、混炼、成型、煅烧等工序而成的

2、制经过拣选、粉碎、混炼、成型、煅烧等工序而成的制品。品。 陶瓷材料由传统的黏土硅酸盐材料，逐渐向陶瓷材料由传统的黏土硅酸盐材料，逐渐向碳化物、碳化物、氮化物、硼化物氮化物、硼化物过渡，以获得更为优异的理化性能。过渡，以获得更为优异的理化性能。 1.2 1.2 陶瓷的发展历史陶瓷的发展历史 古代制陶技术的发展：古代制陶技术的发展： “泥片贴筑法泥片贴筑法”、“泥条盘筑法泥条盘筑法”、“轮制成型轮制成型”技术名称技术特征考古遗存贴敷模制法贴敷模制法泥片贴筑法泥片贴筑法具有泥片粘合的层理与陶片层具有泥片粘合的层理与陶片层理剥落现象理剥落现象河姆渡文化河姆渡文化裴李岗文化裴李岗文化泥条盘筑法泥条盘筑法

3、将拌制好的粘土搓成泥条，从将拌制好的粘土搓成泥条，从器底起依次将泥条盘筑成器壁器底起依次将泥条盘筑成器壁直至器口，再用泥浆胶合成器直至器口，再用泥浆胶合成器红山文化红山文化大汶口文化大汶口文化轮制成型轮制成型借助于陶车对陶坯进行修整。借助于陶车对陶坯进行修整。轮制陶器要求坯泥品质均匀、轮制陶器要求坯泥品质均匀、细腻，具有相当的湿强度细腻，具有相当的湿强度龙山文化龙山文化二里头文化二里头文化东汉晚期成功生产出真正的瓷器制品东汉晚期成功生产出真正的瓷器制品青釉瓷和黑青釉瓷和黑釉瓷釉瓷宋代陶瓷造型简单、优美，器型比例尺度恰当，减一分宋代陶瓷造型简单、优美，器型比例尺度恰当，减一分则短，增一分则长，达

4、到十分完美的地步。宋代以高度则短，增一分则长，达到十分完美的地步。宋代以高度发展的单色釉著称于世。发展的单色釉著称于世。 宋代五大名窑：宋代五大名窑：官窑、定窑、哥窑、汝窑和钧窑官窑、定窑、哥窑、汝窑和钧窑被被陶瓷界俗称为宋代五大名窑。陶瓷界俗称为宋代五大名窑。汝窑三足尊汝窑三足尊鈞窑玫瑰紫釉菱花式花盆托鈞窑玫瑰紫釉菱花式花盆托哥窑哥窑 “青花青花”，是指应，是指应用钴料在瓷胎上绘画，用钴料在瓷胎上绘画，然后上透明釉，在高温然后上透明釉，在高温下一次烧成，呈现出蓝下一次烧成，呈现出蓝色花纹的釉下彩瓷器。色花纹的釉下彩瓷器。 青花缠枝牡丹纹梅瓶青花把莲纹盘康熙郎窑红釉胆式瓶康熙郎窑红釉胆式瓶康熙

5、珐琅彩花卉纹碗康熙珐琅彩花卉纹碗雍正粉彩团蝶纹碗雍正粉彩团蝶纹碗乾隆粉彩镂空转颈瓶乾隆粉彩镂空转颈瓶 1.3 1.3 陶瓷分类陶瓷分类 1.4 1.4 设计常用的陶瓷材料设计常用的陶瓷材料1.4.1 1.4.1 传统陶瓷传统陶瓷 建筑陶瓷建筑陶瓷 卫生陶瓷及卫浴产品卫生陶瓷及卫浴产品 美术陶瓷美术陶瓷 园林陶瓷园林陶瓷 烹饪陶瓷烹饪陶瓷1.4.2 1.4.2 特种陶瓷特种陶瓷结构陶瓷结构陶瓷功能陶瓷功能陶瓷氧化硅轴承氧化硅轴承: :耐耐磨、光滑磨、光滑氧化锆氧化锆: :刀具、活塞、刀具、活塞、轴承产品等轴承产品等二、陶瓷材料的基本性能二、陶瓷材料的基本性能 2.1 2.1 光学性质光学性质 2

6、.2 2.2 力学性质力学性质 2.3 2.3 热稳定性热稳定性 2.4 2.4 化学性质化学性质 2.5 2.5 气孔率和吸水率气孔率和吸水率2.1 2.1 光学性质光学性质白度白度 。 透光度。透光度。 光泽度。光泽度。 2.2 2.2 力学性质力学性质 陶瓷材料最突出的缺点是陶瓷材料最突出的缺点是脆性脆性。在静态负。在静态负荷下，抗压强度很高，但稍受外力冲击便发生荷下，抗压强度很高，但稍受外力冲击便发生脆裂。脆裂。 2.3 2.3 热稳定性热稳定性 这是指陶瓷材料承受外界温度急剧变化而这是指陶瓷材料承受外界温度急剧变化而不破损的能力，又称为抗热震性或耐温度急变不破损的能力，又称为抗热震性

7、或耐温度急变性。性。-250c3000c 2.4 2.4 化学性质化学性质 陶瓷材料为良好的陶瓷材料为良好的耐酸材料耐酸材料，能耐无机酸和，能耐无机酸和有机酸及盐的侵蚀，但抵抗碱的侵蚀能力较弱。有机酸及盐的侵蚀，但抵抗碱的侵蚀能力较弱。 2.5 2.5 气孔率和吸水率气孔率和吸水率 气孔率指陶瓷制品所含气孔的体积与制品气孔率指陶瓷制品所含气孔的体积与制品总体积的百分比。总体积的百分比。气孔率的高低和密度的大小气孔率的高低和密度的大小是鉴别和区分各类陶瓷的重要标志。是鉴别和区分各类陶瓷的重要标志。吸水率吸水率则则反映陶瓷制品烧结后的致密程度。反映陶瓷制品烧结后的致密程度。 与金属材料相比较，大多

8、数陶瓷的与金属材料相比较，大多数陶瓷的硬度高，硬度高，性脆，几乎没有塑性性脆，几乎没有塑性，抗拉强度低，抗压强度高。，抗拉强度低，抗压强度高。 陶瓷材料陶瓷材料熔点高，抗蠕变能力强熔点高，抗蠕变能力强，热硬度可，热硬度可达达1000C1000C。 陶瓷材料的陶瓷材料的化学稳定性很高化学稳定性很高，有良好的抗氧，有良好的抗氧化能力，能抵抗强腐蚀介质、高温的共同作用。化能力，能抵抗强腐蚀介质、高温的共同作用。 大多数陶瓷是大多数陶瓷是电绝缘材料，电绝缘材料，功能陶瓷材料具功能陶瓷材料具有光、电、磁、声等特殊性能。有光、电、磁、声等特殊性能。三、陶瓷的加工工艺三、陶瓷的加工工艺原料配制、坯料成型、上

9、釉和窑炉烧结原料配制、坯料成型、上釉和窑炉烧结3.13.1 原料配制原料配制 陶瓷原料基本可分为两类：一类为陶瓷原料基本可分为两类：一类为可塑性原料可塑性原料，主要是指，主要是指粘土类天然矿物粘土类天然矿物，包括高岭土及作为增塑剂的膨润土等，包括高岭土及作为增塑剂的膨润土等，它们在坯料中起塑化和粘结作用，赋予坯料以塑性与注浆它们在坯料中起塑化和粘结作用，赋予坯料以塑性与注浆成形性能，保证干坯强度及烧后的机械强度、热稳定性和成形性能，保证干坯强度及烧后的机械强度、热稳定性和化学稳定性等。化学稳定性等。另一类是无可塑性原料，其中石英可降低坯料的粘性，烧另一类是无可塑性原料，其中石英可降低坯料的粘性

10、，烧成时部分石英溶解在长石玻璃中，提高液相粘度，防止高成时部分石英溶解在长石玻璃中，提高液相粘度，防止高温变形，冷却后在瓷坯中起骨架作用，防止坯体收缩时开温变形，冷却后在瓷坯中起骨架作用，防止坯体收缩时开裂变形，能增加制品的密实性和强度。裂变形，能增加制品的密实性和强度。 原料制备要求：各组成成分充分混合均匀，颗粒细度原料制备要求：各组成成分充分混合均匀，颗粒细度应达到规定技术要求，尽可能无气泡。应达到规定技术要求，尽可能无气泡。3.23.2 成形成形 将配制好的坯料制作成为预定的形状，这个赋形工序即为将配制好的坯料制作成为预定的形状，这个赋形工序即为成形。成形。 最基本的成形方法，可以分为三

11、大类：最基本的成形方法，可以分为三大类：可塑法、注浆法和可塑法、注浆法和干压法干压法。尤其以前两类最为普遍。尤其以前两类最为普遍。雕塑与印坯雕塑与印坯 注浆成形注浆成形 3. 33. 3 坯体干燥坯体干燥 成型后的各种坯体，一般都含有较高的水分，没有足成型后的各种坯体，一般都含有较高的水分，没有足够的强度来承受搬运或再加工过程中的压力与振动，容易够的强度来承受搬运或再加工过程中的压力与振动，容易发生变形和损坏，尤其是可塑法成型和注浆法成型后的坯发生变形和损坏，尤其是可塑法成型和注浆法成型后的坯体更是如此。因此，成型后的坯件必须进行干燥处理。同体更是如此。因此，成型后的坯件必须进行干燥处理。同时

12、，干燥处理也能提高坯体吸附釉彩的能力。时，干燥处理也能提高坯体吸附釉彩的能力。 坯体干燥的方法有坯体干燥的方法有自然空气干燥、热空气干燥、辐自然空气干燥、热空气干燥、辐射线干燥，以及微波干燥。射线干燥，以及微波干燥。3.43.4 坯胎装饰坯胎装饰 坯胎成型后，需坯胎成型后，需要进行装饰绘纹，方要进行装饰绘纹，方法多种多样，其技法法多种多样，其技法有有划花、刻花、贴、划花、刻花、贴、印花、剔花、镂空、印花、剔花、镂空、彩绘、雕塑等彩绘、雕塑等。 3.53.5 上釉上釉 上釉是将装饰完毕的坯胎表面上覆盖一层上釉是将装饰完毕的坯胎表面上覆盖一层釉料。釉料。施釉的目的是在陶瓷坯体的表面上覆以适当厚度的

13、施釉的目的是在陶瓷坯体的表面上覆以适当厚度的硅酸质材料硅酸质材料, , 并且在熔融后与坯体能密实的结合并且在熔融后与坯体能密实的结合, , 这种类似玻璃质的保护层称之为釉。这种类似玻璃质的保护层称之为釉。釉的主要作用是：釉的主要作用是：1 1） 釉可增加坯体的强度。釉可增加坯体的强度。2 2） 防止多孔性的坯体内装液体的渗透。防止多孔性的坯体内装液体的渗透。3 3） 增加坏体表面的平滑性增加坏体表面的平滑性, , 易于清理。易于清理。4 4） 具有装饰性具有装饰性, , 可增加陶瓷的美观。可增加陶瓷的美观。5 5） 具有酸碱的抗蚀性具有酸碱的抗蚀性 从制成品的种类分，如陶器釉、炻器釉、瓷器釉等

14、；从制成品的种类分，如陶器釉、炻器釉、瓷器釉等；从釉的主要助熔剂分，如石灰釉、灰釉、长石釉等；从釉的主要助熔剂分，如石灰釉、灰釉、长石釉等；从施釉方式分，如生釉、食盐釉等；从施釉方式分，如生釉、食盐釉等；从釉的起源、产地、研究者分，如天目釉、布里斯脱釉等；从釉的起源、产地、研究者分，如天目釉、布里斯脱釉等；从釉的色泽分，如铁红釉、青瓷釉等；从釉的色泽分，如铁红釉、青瓷釉等；从釉的外观分，如透明釉、失透釉、无光釉等。从釉的外观分，如透明釉、失透釉、无光釉等。釉的制备与分类釉的制备与分类3.63.6 窑炉烧结窑炉烧结 烧结也称烧成，是坯体瓷化的工艺过程。经成型、烧结也称烧成，是坯体瓷化的工艺过程。

15、经成型、干燥和施釉后的半成品，必须再经高温焙烧，使坯体干燥和施釉后的半成品，必须再经高温焙烧，使坯体在高温下发生一系列物理化学变化，使原来由矿物原在高温下发生一系列物理化学变化，使原来由矿物原料组成的生坯，达到完全致密程度的瓷化状态，成为料组成的生坯，达到完全致密程度的瓷化状态，成为具有一定性能的陶瓷制品。具有一定性能的陶瓷制品。 包括包括低温蒸发低温蒸发、氧化分解和晶型转化氧化分解和晶型转化、玻化成玻化成瓷和保温、冷却定型瓷和保温、冷却定型等四个阶段。等四个阶段。四、设计案例四、设计案例陶瓷把手陶瓷把手陶瓷表链陶瓷表链卫浴产品卫浴产品陶瓷装饰品陶瓷装饰品成型工艺、及其在工业设计中的运用成型工

16、艺、及其在工业设计中的运用玻玻 璃璃一、玻璃概述一、玻璃概述二、玻璃的加工工艺二、玻璃的加工工艺三、玻璃材料在设计中的应用三、玻璃材料在设计中的应用一、玻璃概述一、玻璃概述 1.1 1.1 玻璃的组成玻璃的组成 1.2 1.2 玻璃的分类玻璃的分类 1.3 1.3 玻璃的特点玻璃的特点 1.41.4 玻璃的基本性能玻璃的基本性能 1.5 1.5 玻璃的主要用途玻璃的主要用途1.1 1.1 玻璃的组成玻璃的组成玻璃的主要成分是玻璃的主要成分是SiOSiO2 2，一般通过，一般通过熔烧硅土熔烧硅土( (砂、石砂、石英或燧石英或燧石) )，加上，加上碱碱( (苏打或钾碱、碳酸钾苏打或钾碱、碳酸钾)

17、)而得到的，其而得到的，其中碱是作为中碱是作为助熔剂助熔剂，也可以加入其他物质，例如，也可以加入其他物质，例如石灰石灰( (提提高稳定性高稳定性) )、镁、镁( (去除杂质去除杂质) )、氧化铝、氧化铝( (提高光洁度提高光洁度) )或加入或加入各种金属氧化物各种金属氧化物得到不同的颜色。得到不同的颜色。 1.2 1.2 玻璃的分类极其特性玻璃的分类极其特性类型特性用途容器玻璃容器玻璃 化学性能稳定、抗热抗震化学性能稳定、抗热抗震盛放饮料、食品、药品等盛放饮料、食品、药品等建筑玻璃建筑玻璃 可采光与防护装饰，隔音隔热可采光与防护装饰，隔音隔热门窗、墙体、屋面等门窗、墙体、屋面等光学玻璃光学玻璃

18、 无杂质气泡，严格反射折射无杂质气泡，严格反射折射各类光学仪器镜头各类光学仪器镜头电真空玻璃电真空玻璃绝缘，可加工，气密性能好绝缘，可加工，气密性能好灯泡、显象管、电子管灯泡、显象管、电子管泡沫玻璃泡沫玻璃 密度小，隔热吸声，强度高密度小，隔热吸声，强度高建筑、车辆等的保温隔音建筑、车辆等的保温隔音光学化纤光学化纤 直径小，工艺要求高直径小，工艺要求高光缆光缆特种玻璃特种玻璃特殊用途性能特殊用途性能半导体、激光等玻璃半导体、激光等玻璃 玻璃具有一系列独特的性质，例如玻璃具有一系列独特的性质，例如透光性好，透光性好，化学稳定性能好化学稳定性能好。 玻璃具有玻璃具有良好的加工性能良好的加工性能，如

19、可进行切、磨、，如可进行切、磨、钻等机械加工和化学处理等。钻等机械加工和化学处理等。 制造玻璃所用原料，在地壳上分布很广，特制造玻璃所用原料，在地壳上分布很广，特别是别是Si0Si02 2蕴藏量极为丰富蕴藏量极为丰富，而且价格也较便宜。，而且价格也较便宜。1.31.3 玻璃材料的特点玻璃材料的特点1.41.4 玻璃的基本性能玻璃的基本性能 强度强度。玻璃是一种脆性材料，因此抗张强度较。玻璃是一种脆性材料，因此抗张强度较低，而其抗压强度约为抗张强度的十几倍。低，而其抗压强度约为抗张强度的十几倍。 硬度硬度。玻璃的硬度较大，它比一般金属硬，不。玻璃的硬度较大，它比一般金属硬，不能用普通刀具进行切割

20、。可以根据玻璃的硬度选能用普通刀具进行切割。可以根据玻璃的硬度选择磨料、磨具和加工方法。择磨料、磨具和加工方法。 光学特性光学特性。玻璃具有高透明性，具有吸收或透。玻璃具有高透明性，具有吸收或透过紫外线、红外线、感光等重要光学性能。过紫外线、红外线、感光等重要光学性能。电学性能电学性能。常温下玻璃是电的不良导体。而温度升高。常温下玻璃是电的不良导体。而温度升高时，玻璃的导电性迅速提高，熔融状态时变为良导体。时，玻璃的导电性迅速提高，熔融状态时变为良导体。热性质热性质。玻璃是热的不良导体，一般承受不了温度的。玻璃是热的不良导体，一般承受不了温度的急剧变化。制品越厚，承受温度急剧变化的能力越差。急

21、剧变化。制品越厚，承受温度急剧变化的能力越差。化学稳定性化学稳定性。玻璃的化学性质较稳定。玻璃的耐酸腐。玻璃的化学性质较稳定。玻璃的耐酸腐蚀性较高，而耐碱腐蚀性较差。一般玻璃长期受大气和蚀性较高，而耐碱腐蚀性较差。一般玻璃长期受大气和雨水的侵蚀，会在表面产生磨损，失去表面的光泽。雨水的侵蚀，会在表面产生磨损，失去表面的光泽。 1.5 1.5 玻璃的熔制玻璃的熔制由一定质量比例的各种原料所组成的均匀配合料，在由一定质量比例的各种原料所组成的均匀配合料，在高温下生成均匀而黏滞的硅酸盐熔体，称为玻璃液。高温下生成均匀而黏滞的硅酸盐熔体，称为玻璃液。成型操作须控制玻璃液的温度；成型操作须控制玻璃液的温

22、度；不同成分的玻璃，其冷却制度（成型温度）是不同的。不同成分的玻璃，其冷却制度（成型温度）是不同的。二、玻璃的加工工艺二、玻璃的加工工艺 2.1 2.1 玻璃的成型加工玻璃的成型加工 压制成型压制成型吹制成型吹制成型拉制成型拉制成型压延成型压延成型压制成型压制成型 2.2 2.2 玻璃的二次加工玻璃的二次加工 研磨研磨：磨除玻璃制品表面缺陷或成型后残存的：磨除玻璃制品表面缺陷或成型后残存的凸出部分。凸出部分。 抛光抛光：用抛光材料消除玻璃表面在研磨后仍残：用抛光材料消除玻璃表面在研磨后仍残存的缺陷，获得光滑平整的表面。存的缺陷，获得光滑平整的表面。 磨边磨边：磨出玻璃边缘棱角和磨去粗糙截面，：

23、磨出玻璃边缘棱角和磨去粗糙截面， 喷砂喷砂：通过喷枪用压缩空气将磨料喷射到玻璃：通过喷枪用压缩空气将磨料喷射到玻璃表面表面 车刻车刻：用砂轮在玻璃制品表面刻磨：用砂轮在玻璃制品表面刻磨图案，形成花纹。图案，形成花纹。 蚀刻蚀刻：先在玻璃表面涂敷石蜡等保：先在玻璃表面涂敷石蜡等保护层并在其上刻绘图案，再利用化学护层并在其上刻绘图案，再利用化学物质物质( (多用氢氟酸多用氢氟酸) )的腐蚀作用，蚀刻的腐蚀作用，蚀刻所露出的部分，然后去除保护层，即所露出的部分，然后去除保护层，即得到所需图案。得到所需图案。 彩饰彩饰：利用彩色釉料对玻璃表面进：利用彩色釉料对玻璃表面进行装饰，常见方法有以下几种。行装

24、饰，常见方法有以下几种。 描绘描绘直接用笔蘸釉料进行涂绘。直接用笔蘸釉料进行涂绘。 喷花喷花先制作所要图案的镂空型版，将其紧贴在玻先制作所要图案的镂空型版，将其紧贴在玻璃制品表面，然后用喷枪喷出釉料。璃制品表面，然后用喷枪喷出釉料。 贴花贴花用彩色釉料在特殊纸上印刷所需图案，再将用彩色釉料在特殊纸上印刷所需图案，再将花纸贴到制品表面。花纸贴到制品表面。 印花印花采用丝网印刷用釉料在制品表面印出图案。采用丝网印刷用釉料在制品表面印出图案。 在进行完彩饰后，还要进行烧制，使釉料牢固地在进行完彩饰后，还要进行烧制，使釉料牢固地熔附在玻璃表面，并且使彩釉表面平滑、光亮、色彩熔附在玻璃表面，并且使彩釉表面平滑、光亮、色彩鲜艳而持久。鲜艳而持久。三、玻璃材料在设计中的运用三、玻璃材料在设计中的运用 3.1 3.1 玻璃艺术品玻璃艺术品3.2 3.2 器皿玻璃器皿玻璃3.3 3.3 汽车玻璃汽车玻璃钢化玻璃钢化玻璃磨光玻璃磨光玻璃有色讯号玻璃有色讯号玻璃3.4 3.4 家具玻璃家具玻璃3.5 3.5 建筑玻璃建筑玻璃3.6 3.6 光学玻璃光学玻璃镜头镜头电子管电子管荧光屏荧光屏谢谢 谢！谢！