什么是先进陶瓷?
在原料、工艺方面有别于传统陶瓷,通常采用高纯、超细原料,通过组成和结构设计并采用精确的化学计量和新型制备技术制成性能优异的陶瓷材料。
陶瓷分为四种类别:材料科学技术(一级学科),无机非金属材料(二级学科),陶瓷(三级学科),先进陶瓷(四级学科)。
新兴行业的发展对材料提出了更高的要求,先进陶瓷作为新材料的一个重要组成部分,其在国民经济中发挥着越来越重要的作用。
一、先进陶瓷简介
陶瓷在人类生活和社会建设中是不可缺少的材料,它和金属材料、高分子材料并列为当代“三大固体材料”。按原料将陶瓷分为传统陶瓷和先进陶瓷。
1、传统陶瓷以天然矿物为原料,主要是天然硅酸盐矿物。
2、先进陶瓷是采用高纯度、超细人工合成或精选的无机化合物为原料,具有精确的化学组成、精密的制造加工技术和结构设计,并具有优异特性的陶瓷。
先进陶瓷的生产主要分为:粉体制备、坯体成型、坯体烧结、精加工。
陶瓷粉体的制备技术:固相反应法、液相反应法、气相反应法。
先进陶瓷的成型技术:干法压制成型、塑性成型、浆料成型、固体无模成型。
先进陶瓷的烧结技术:常压烧结、无压烧结、热等静压烧结、气氛烧结、真空烧结以及热压烧结。
二、先进陶瓷分类
1、 按化学成分分为:氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硼化物陶瓷、硅化物陶瓷、氟化物陶瓷、硫化物陶瓷。
2、 按性能和用途分为:功结构陶瓷和功能陶瓷。
A 结构陶瓷
结构陶瓷的定义:以强度、刚性、韧性、耐磨性、硬度、疲劳强度等力学性能为特征的材料。
结构陶瓷的种类:高温高强陶瓷、模具陶瓷、耐磨陶瓷、特种耐火陶瓷等。
结构陶瓷的用途:发动机、热交换器、密封件、切削刀具、防弹装甲等。
结构陶瓷的特性:优良的力学性能,热学性能、化学能。
B 功能陶瓷
功能陶瓷的定义:以声、光、电、磁、热等物理性能为特征。
功能陶瓷的种类:电子陶瓷、敏感陶瓷、生物陶瓷、超导陶瓷等。
功能陶瓷的用途:微电子、信息、自动控制和智能机械、生物功能。
功能陶瓷的特性:具备特殊性能并行使特殊功能。
三、国外先进陶瓷发展
鉴于先进陶瓷在工业发展中的特殊地位,欧美日等发达国家均投入巨资制订研究计划来促进其发展。目前世界先进陶瓷发展处于领先地位的有美国、日本、欧盟、俄罗斯等。
美国
发展重点:高温结构陶瓷
(1)资助纳米陶瓷涂层、生物医学陶瓷和光电陶瓷的研究、产业化。
(2)在航空航天、核能等领域的应用处于领先地位。
(3)2000年,实施为期20年的美国先进陶瓷发展计划,到2020年,先进陶瓷成为一种经济适用的首选材料,应用于节能环保、新一代信息技术、生物医药、高端装备制造、新能源和新能源汽车等战略性新兴产业中。
日本
发展重点:功能陶瓷
(1)在泡沫陶瓷、超塑性陶瓷、陶瓷部件、高性能陶瓷电池、陶瓷发动机等研发上处于领先地位。
(2)占世界先进陶瓷约一半的市场份额。
(3)在先进陶瓷材料的制备、产业化、民用领域方面占据领先地位。
(4)近年来,日本将先进陶瓷作为战略性产业,将先进陶瓷看作是决定未来国际竟争力的高科技产业,不断加大投资力度。
欧盟
发展重点:功能陶瓷、高温结构陶瓷
(1)在部分细分应用领域和机械装备领域处于领先地位。
(2)目前研究的重点为发电设备中应用的新型材料技术,如陶瓷活塞盖、排气管里衬、涡轮增压转子及燃气轮转子等。
俄罗斯、乌克兰
(1)俄罗斯、乌克兰在结构陶瓷和陶瓷基复合材料方面实力雄厚。
(2)在结构陶瓷和陶瓷基复合材料方面,不但在实验室研制成功,而且已开发成有明确应用目的的制品,相当一 部分已投入商业生产。
四、国内先进陶瓷发展
20世纪50年代开始先进陶瓷的研究。
70年代后重视先进陶瓷材料研究,取得一系列创意性成果:研制出纤维补强复相陶瓷。
在纳米陶瓷粉体的制备与团聚方面的研究,以及纳米陶瓷固相烧结理论等方面均有国际一流的创新成果。
1995年后进入高速发展时期,2015年总产值超450亿元,其中70%来自功能陶瓷。
如丁鼎陶瓷等等企业在先进陶瓷行业中占据主流地位,其业务涵盖陶瓷劈刀、5G介质滤波器、陶瓷喷嘴、氧化锆、氧化铝、钨合金等材料系统,适用于5G基站、工业零配件、核心配件、精密结构件、手表表环、饰品、雾化芯、转轴、陶瓷散件、套管、针规、纺织工业结构件等诸多领域。大型企业如微软、华为、苹果、中国移动等都成为了丁鼎陶瓷的合作伙伴,可谓用途广泛。陶瓷因其质地温润圆滑、硬度大、可塑性强、绝缘、可配磁性等等特质,成为工业精密结构件的重要选择。
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近几年,我国对于先进陶瓷的研究也是不断地注入财力和物力,但是其总体水平和发达国家,尤其是美日欧等还存在着一定的差距。主要表现在:技术及新产品工程转化极度匮乏;高端粉体制备及分散技术远远落后;制造装备加工技术落后。
根据世界先进陶瓷发展趋势和应用领域的发展情况,预计未来几年高端陶瓷粉体、电子陶瓷、生物陶瓷、节能环保、新能源领域用陶瓷和航空航天用陶瓷等几个方向发展增速较快。
国内在研发与产能和良品率均达到一定级别的企业可谓凤毛麟角,极高的行业门槛和工艺追求,确保了该行业精英企业的绝对优势,在工艺与技术越来越精良的情况下,随着技术的不断堆磊,国内多数大型企业采购订单如今倾向于国内化,这也是进一步刺激国内市场经济,助推国内陶瓷产业企业追求甚至超越国外陶瓷先进企业的水平,为国家振兴与经济发展提供了巨大的推力,是我国大型企业应有的价值典范标杆。
以丁鼎陶瓷打头的国内先进陶瓷制造者们,作为此次5G基站兴建行业滤波器的制造商,以及行业先进陶瓷的生产研发机构,既是社会的生产建设者,也是振兴中华的首批重要工业担当。
全息扫描成像技术,就是把天然石材纹理完全扫描进电脑,通过电脑制作出需要生产的产品花纹,
超白全瓷无釉技术,瓷抛砖表面使用的是瓷质层,不像普通抛釉砖使用釉面,所以在耐磨度等方面有了更加大的提高,
坯体增白硬化技术,汤普森的瓷抛砖的坯体更加白皙,硬化技术更加增强了产品的强度。
秦汉魏晋南北朝是古代陶瓷技术发展的重要阶段。不仅烧出了精美的青瓷,还烧出了黑釉瓷和白瓷。白瓷的出现表明制瓷工艺又上了一个台阶。
高超的化学加工工艺在这一过程中发挥了关键性作用。比如创烧于元代的釉里红就是因为运用了铜在高温和氧化环境下的氧化反应,氧化铜产生的红色。
春秋战国时期,厚葬之风极盛,多以陶俑替代活人殉葬。对陶俑的需求不仅促使起源于新石器时期的陶塑艺术有了很大发展,而且对制陶工艺的发展也是一个促进,展现了我国古代化工工艺在陶俑铸造和加工方面的先进水平。
中国陶瓷以其历史悠久,内容丰富,民族艺术特色浓郁,技艺精湛而著称于世,它是中国优秀文化遗产的重要组成部分。
中国是世界上最早发明陶器的国家之一,陶器的出现可以追溯到一万年前的原始社会,瓷器的发明也有近四千年的历史。陶瓷原料硅酸盐无毒的特性,特别是瓷器造型的典雅适用、釉面光滑,便于拭洗等优点,现在已成为世界使用得最广泛、最受欢迎的生活用具。中国发明瓷器对人类文明进步是一个很大的贡献,因此被世界人民誉为瓷器之国。中国陶瓷已经成为人类文化艺术宝库中一宗巨大的财富,吸引着各国的历史、考古学家、陶瓷学家、工艺美术家,从各个不同的角度来进行研究。研究中国陶瓷已经成为一门世界性的学问。
在中国,陶瓷学却是一门比较年轻的学科,中华人民共和国成立之前,人们主要是从爱好古董的角度加以鉴赏,谈不上什么研究。建国后,考古工作者在全国范围内开展了系统的古窑址调查和发掘。有关学者以陶瓷考古学为基础进行了系统的研究,同时硅酸盐科学工作者、陶瓷工厂等也积极配合,用现代科技手段进行测试,工艺模仿试验,从宏观到微观研究都取得了许多引人注目的成就,在世界上产生了深远的影响。以下就中国古代陶瓷的发展及艺术成就,作一个简单的介绍。
第一节 原始社会的陶器艺术
制陶是中国最古老的一个手工业部门,它与人们日常生活联系极为密切。在陶器发明以前,人们为了取得熟食,或以篝火烧烤食物;或用石头砌成坑穴,把猎物去皮,放进坑内,上盖热灰,直到焖熟取食;或用灼热的石块将兽肉烫熟;或把兽肉放入网中,泡入高温的泉水中,泡熟后食用。长期以来,人们为取得熟食,在努力创造一种良好的生活用具,用以煮熟、储存、饮食之用。中国历史上,早在公元前11世纪的西周青铜器铭文中就有了“陶”字。在先秦的一些文化典籍和后来的神话故事中,也有不少关于发明陶器的记载。例如战国秦汉之际的《逸周书》,在《文酌解第四》中就说:“民生有欲……七陶八冶归灶。”古人注云:“灶善则陶冶良也”。《太平御览》卷78引《逸周书》:“神农之时,天雨粟,神农耕而种之,作陶、冶、斤、斧。”《史记·五帝本纪》里有“舜耕历山,渔雷泽,陶河滨,作什器于寿丘”的记载。《搜神记》里还记载了一段古老的民间传说:“宁封子,黄帝时人也。世传为黄帝陶正。有异人过之,为其掌火,能出五色烟。久则以教封子,封子积火自烧,而随烟气上下。”这些记载和传说保留着远古时期陶器发明和制作的历史影子。
一、陶器的发明时间
在人类社会发展史上,陶器的发明是一项伟大的创举,它是人类社会发展到一定阶段的产物。中国究竟在什么时候发明了陶器?这一直是学术界探讨的重大问题。我们至今还没有发现旧石器时代的陶器,但是可以肯定新石器时代(约一万年前至四千年前)确实具备了制陶的各种条件,并且有大量的实物出土。
新石器时代农业和畜牧业已有了初步的发展,人们能够比较有把握地控制和扩大食物的来源,从而改变了过去那种饥则求食,饱则弃余的生活状况。这有利于人们定居生活,而定居的人们对煮熟和储存食物的用具则有强烈的要求。定居有利于生产得到发展,就有可能分出人力来专门从事陶器的制作,促进制陶业的兴起。远古的人类在长期的生产实践中,特别是农业生产实践中,逐渐对泥土的粘性、可塑性有了认识,了解到泥土加水调和后可以捏塑成各种器皿;同时人类对火经过长期使用,认识到火能改变某些物质的性能,并且掌握了控制、应用火的经验。这一切都为陶器的制作准备了先决条件。
虽然新石器时代的陶器已有大量出土,但是考古工作者仍然怀着极大的兴趣探求中国最早的陶器。对此,人们于70年代以来,开始发现了一些线索。例如1974年在江苏溧水县神仙洞洞穴遗址发现了一块长2.5、宽1.8、厚0.5cm的陶片和一颗更小的陶粒。它们在制陶工艺上表现得十分原始。在放大镜下观察,该陶片是用普通粘土制作的,粘土中掺有细砂,素面,一面可以看到制作过程中用手指抹平表面时留下的纹路。陶片颜色一面为黑褐色,有黑色炭粒分布其间;中间夹层基本是紫红色,另一面为黄褐色,间或杂有深灰、浅灰色。坯体中有许多气孔和细小的断裂痕迹,有一定的硬度和抗压强度。世界上许多国家和地区发现的最早的陶器都是这样的小块残片。这块陶片的弧度极小,所以估计该器物比较大。这是在中国发现的最早的陶片,据化验分析当距今11200±1000年,说明中国陶器的发明至少已有一万多年的历史。
二、新石器时代陶器的特点
新石器时代的人们已经在生活中广泛地使用了陶器。属于新石器时代早期的遗存,如中原地区的磁山文化、裴李岗文化,华南地区的江西万年县仙人洞遗址等,所出土的陶器都还比较原始,陶质比较疏松,烧成温度也较低。不过这时已经出现了横穴窑。这种陶窑同后来的母系氏族社会繁荣时期仰韶文化的陶窑很相似了。所以说,这时的陶器还都不是最早的陶器,因为陶器从露天架火烧制到采用陶窑烧制,一定要经历一个漫长的演进过程。在这些陶器之前,一定还会有更早、更原始的陶器。随着制陶技术的不断提高,新石器时代的陶器生产在父系氏族社会的龙山文化时期发展到顶峰,无论在数量上、质量上还是在工艺水平上,都取得了空前的成就。
陶器的主要成分是硅和铝的无机盐类,它们无毒、无味,是制作生活用具的良好原料。当时人们都是就地取材,在黄河流域主要采用适宜的天然土,如红土、黑土、河谷中的沉积泥土等。
考古工作者根据陶器的颜色,把陶器分为多种陶系,如分为灰陶、红陶、彩陶、彩绘陶、黑陶以及印纹硬陶等等。陶器本身有一定的颜色,是由于原料中含有呈色金属元素的关系,也是由于人们掌握了在烧成后期控制各种火焰的技术所取得的结果。如果烧窑后期烧还原焰(指燃烧时令其供氧不足,燃烧不完全,使金属氧化物还原为金属或低价氧化物),原料中铁的氧化物大部分转化为二价铁,成FeO,还原比值很高,陶器就成灰或灰黑色,是为灰陶。如果是烧氧化焰(指燃烧时供氧充足,可完全燃烧,温度高,具有氧化作用),陶土中的铁大部分转化为三价铁,成Fe2O3,还原比值低,陶器就成为红色,是为红陶。如果以金属铁、锰等矿物质与泥土配成彩料,在红陶和灰陶上施以彩绘,经800—900℃高温烧成,其彩绘永不褪落,就成为彩陶。如果是在烧成的陶器上画彩,彩绘颜色附着在陶器表面,一旦受潮或经水浸泡,颜色会变淡或褪落,这就是彩绘陶。彩陶同彩绘陶的区别就在于颜料是否经火烧和褪色与否。黑陶就是黑色的陶器,其胎体上有大量的炭微粒。黑陶是在烧窑后期用燃烧不充分的黑烟薰炙,再经打磨光亮制成的。有的黑陶胎壁薄如蛋壳,应用快轮制作,工艺水平很高。在江南广大地区发现有一种陶器,上面用陶拍子打印出各种图案,称为印纹陶。如果其中掺入细砂等强煅料,经1000℃左右的高温焙烧,陶质更为坚硬,称为印纹硬陶。这种硬陶一直到商周秦汉时期,在南方仍有生产。
新石器时代制陶成形可有手制和轮制两种方法。手制法包括捏塑法、模制法、泥条盘筑法(将一根长泥条连续向上盘筑,再把里外抹平制成器形)等。轮制法的技术更为先进,盛行于山东龙山文化。这是将泥料放在陶轮上,利用陶轮快速转动的力量,用提拉的方式使之成形的一种方法。
随着制陶工艺的不断进步,陶器成形以后,还要在陶坯上进行修饰加工。例如用砾石或骨器在陶坯表面压磨,烧好后的陶器可呈现光亮;有的是在陶坯表面涂一层调好的泥浆,烧好后器表就附着一层陶衣。由于调泥浆的配料不同,陶衣可有红、棕、白等颜色。此外还可以在器表上施以彩绘,刻划或拍印出各种花纹图案,甚至镂雕出方、圆、三角等孔形图案来作为装饰。
三、新石器时代陶器的艺术成就
新石器时代的陶器,随着制作工艺水平的提高,其种类越来越多。就出土的器形看,有碗、钵、勺、杯、小盒、瓶、罐、盆、瓮等类。据其形状判断,它们大都属于饮食用具,也有一部分是生产工具,如陶纺轮、网坠等。这些陶器的一个重要特点就是造型适宜实用。通常采用圆形、对称、规整的结构,而不用多角、多边或不规整的形状。有足的器物也多是三足,很少有四足的,四足以上的更未出现过。采取这些结构,便于制作,而且比例协调,容易取得力量均衡,也符合美学原理,可产生强烈的艺术效果。这说明当时的人们已经掌握了实用工艺中的成型规律。这些规律在几千年后仍然被人们运用。
生活是制陶工艺的艺术源泉。人们往往把日常生活中最熟悉的各种植物、动物及自然界的其它形象作为模仿对象。很多器物模仿植物,如瓜果、葫芦、竹节、叶子、花朵等,模仿动物的有猪、狗,还有鹗、长嘴鸟、水鸟等,模仿虫类有田螺、蜗牛等,还有的模仿人类最早的水上行走工具独木舟,甚至还有模仿人穿的靴子等。
新石器时代的陶器在制作过程中采用了不少的艺术手段来美化陶器,例如拍印、刻划、绘画、捏塑等。其绘画是用类似毛笔一类的工具,沾上用金属矿物原料配成的画图原料,在胎体上画出图案、植物、动物或人物形象的画面,内容丰富又有很高的艺术水平。就图案来说,已经初步掌握了图案构成的美的法则,创造了迄今仍然能在生产中使用的、有强大生命力的图案形式原理,如构图最主要的均衡、整齐、对称、连续、反复等法则,完全符合装饰图案的基本要求,没有轻重悬殊、画面失调、杂乱无章的现象,收到了极好的美学效果。
图案服从器形。人们为了美化陶器,注意把装饰美和实用美统一起来。因此往往把图安排在器物的肩、腹最突出的部位,使得目光容易接触到,最便于人们在使用中欣赏,又能增强器物端庄、饱满、挺拔的质感。这些图案以艺术的手法表现了大自然、形体、运动产生的节奏感、韵律感和规律性,灵活而又美观。
陶器上有许多植物图画的画面,它反映了当时的采集、农耕经济水平。有的画出了阳光照耀下禾苗的生长状况,还有很简练的卷枝、花瓣、籽实。植物纹样画得很活泼,婀娜多姿,既写实又富于装饰性,这说明劳动实践是艺术营养的源泉,表现了我们的祖先热爱生活,富于创造的精神。
陶器上的动物形象,有的画在器物上,有的却是塑出来粘贴在器壁上的,还有的作为器物的组成部分出现。动物形象写实性很强。人们在长期的捕鱼、狩猎、饲养以及生活实践中接触到了动物,掌握了它们的形态和习性的突出特点,便将其形态和神态简练地制作出来了。浙江余姚河姆渡文化遗址出土黑陶钵上刻划的猪,是由野猪培驯为家猪过程中的形象,形态结构尚残留野猪的特点,但肥胖的体态、温驯的性格又酷似家猪。庙底沟类型文化遗址中出土陶片上的壁虎,不但准确塑出了壁虎的形象,而且栩栩如生地刻划出其精神状态。壁虎爬伏在罐的口沿和肩腹之间,有明确的方向感,前肢卷曲,缩颈抬头,背微弓起,两眼紧盯前方,似乎发现了前面的猎物,准备一跃而起,猛扑上去,但其前爪已经接触罐口,似乎又感到会坠入深渊那样的警觉。简练的几根线条,在静与动的一瞬间把壁虎的精神状态刻划得淋漓尽致。从大量的动物形象能看出当时已经采用了夸张的手法,例如蛙的形象,有的就将蛙的四条腿夸张到主要部位,其他如鸟纹也有由夸张到变形,乃至图案化的程度。
当时的人物形象,有人的头像,有将器盖塑成人头形,也有在陶器的一面塑出人头形,但最多的是在器物壁上用黑彩画出人物形象。1973年青海大通县上孙家寨出土一件舞蹈纹彩陶盆。内壁最大腹径处绘四道平行弦纹,上端紧接口沿处绘一圈带纹,上下两组纹饰间有人物舞蹈画面三组,每组两边是五至八道并排的弧线。在相反两组弧线纹之间,各有一条斜行的柳叶形宽带纹。人物舞蹈五人一组,手拉手,面向一致,随着舞蹈的节拍,发辫顺势摆向一侧。外侧之人不拉手的一臂画为两道,表明跳跃动作较大,接触地面的两竖道是人的两条腿,成一定角度垫起全身,有运用脚尖起舞的意味。表明跳的是踏着欢快舞步的舞蹈,显示出舞蹈的旋律。每个人在臀部下端有一略为上翘的尾巴状装饰,这是原始社会里人们通常喜爱的打扮。《山海经·大荒西经》说:“西海之南,流沙之滨,赤水之后,黑水之前,有大山名曰昆仑之丘。有神,人面虎身,有文有尾,皆白处之。……有人戴胜、虎齿,有豹尾、穴处,名曰西王母。”这可能就是装饰着兽尾的人们,在劳动之余,围着水塘,在树荫下面,手拉手翩翩起舞情景的生动写照。陶盆上的人物群舞画面,用流畅的实线条来表现,人物突出,形象写实。陶盆是澄黄色,装水使用时,水映陶色更加美化和丰富了舞蹈的形象。这样的装饰反映了原始社会精神生活的内容多么丰富,多么深刻,也说明了陶器的装饰艺术达到了相当高的水平。
http://www.zh5000.com/JS/daqi/dq-online-0003.htm
先进的陶瓷又叫做精细陶瓷、高技术陶瓷等等。先进的陶瓷和传统的陶瓷不一样,先进的陶瓷是以人工合成的高纯度超细粉末作为原料的,按照精选的成分来配合,在十分严格的工艺条件下通过成型、烧结和其他处理制造的。大多属于多晶烧结体,另外也有单晶薄膜、纤维和非晶陶瓷等各种形式。
传统陶瓷的缺点就是强度高,可是脆性却大、可靠性很差、机械加工以及焊接非常困难。先进的陶瓷强度很高、耐磨损、重量轻、耐高温、抗腐蚀,并且具有声、电、光、热和磁等许多方面的特殊性能。因此先进的陶瓷用途很广,从集成电路基板、电容器、变压器、传感器直到磁流体发电机电极;从人造牙齿到生物反应器,它遍布于现代科技的各个领域,所应用范围之广是任何材料都不能比拟的,因此又有“万能材料”的美称。
作为结构材料使用的先进陶瓷,现在国内外开发的大多为氮化硅、碳化硅、氧化锆和氧化铝陶瓷等等。
氮化硅陶瓷具有耐高温强度很高、抗热震性能优良、高温蠕变较小、十分耐磨、耐腐蚀以及低比重等卓越性能,是最有希望应用于热机的高温材料。
碳化硅陶瓷材料是一种超硬材料,不但在常温下性能卓越,最重要的就是其高温力学性能是现在陶瓷材料里最优秀的,从室温至1000℃的高温强度能够维持大致不变。这种材料是非氧化物陶瓷材料里最稳定的,抗氧化性能十分优越,耐各种酸、碱的腐蚀,用途非常广。
氧化铝陶瓷一般指的是含量超过70%的氧化铝陶瓷,有的又称做刚玉。它不但是传统的耐火材料、工程陶瓷,还是应用广泛的电子陶瓷,同时还是生物陶瓷。
氧化铝陶瓷非常容易烧结,容易达到理论上的密度,烧结制品呈现半透明状,对于可见光以及红外光有非常高的透光率。而且原料丰富,价格较低,已经具有十分成熟的制备工艺了。陶瓷透明以后,就可以在光学方面具有很多用途。半透明氧化铝陶瓷具有良好的透光性能,再加上可以耐高温及化学腐蚀,可以承受热冲击以及具有很高的绝缘性,替第三代光源——高压钠灯的制造提供了灯管材料。还可用于战斗机以及导弹头部的透过红外光的窗口材料等。氧化铝透明陶瓷一旦研制成功,利用类似的工艺还可研制氧化镁、氧化钇等各种透明的陶瓷。
1、铅釉与无铅釉
在建筑陶瓷与卫生陶瓷产品使用的铅釉配方中,铅的来源出自偏硅酸铅或硼硅酸铅熔块。在实际生产中典型的偏硅酸铅配方组成为:塞格尔式1.00氧化铅,0.10三氧化二铝,1.89二氧化硅,重量比:氧化铅64%,氧化铝3%,二氧化硅33%)。可使釉产生最低溶解度。如果增加碱性氧化物和氧化硼的含量,可导致熔块中铅溶解度的增加。在荷兰等国并无铅溶解度的限制规定,他们使用低熔融或高溶解的硅酸铅及硼酸铅熔块釉。铅釉与无铅釉的差别牵涉到产品的质量问题。不过在高于1150℃时,铅均明显挥发,而高于此温度界限时,则通常不再使用铅釉。无铅釉指氧化铅含量少于1%的重量的种类。随着环境保护要求越来越严格,近年来各国建陶工业已经逐步转向统统使用无铅釉料无铅熔剂与无铅色料。
锶釉在取代铅釉方面表现出不俗的效果。除了烧成范围宽,烧成温度低和可形成光泽釉表面外,还具有良好的耐磨性能。因此锶釉成为一种很好的无铅釉,当它与釉下色剂一起使用时,几乎看不到对色料的不利影响,但在与铬锡红共用时,釉内必须添加一定的氧化钙,以稳定色调质量。
2、生料釉与熔块釉
由于陶瓷生料釉组成内不使用熔块,所以它们仅限于最高烧成温度大于1150℃时使用。通常可用做生产硬质瓷器、玻化卫生瓷、炻器、电瓷及各种低膨胀坯体的施釉。生料釉内含有矿物溶剂,如长石或霞石正长岩,外加粘土、石英、碳酸钙、白云石、氧化锌和硅酸锆作为常用原料。低膨胀生料釉还使用透锂长石作为熔剂。生料釉不会有任何形式的玻璃相,在烧成时必须经过足够时间将气体从原料组分内排出,釉熔融后可获得光滑而无气泡的釉面,因此,生料釉烧成时间要比熔块釉长。在烧成温度低于1150℃时,则宜采用熔块釉料。另外在采用低温快烧工艺时,需要釉内熔块含量相应增加。
3、一次烧成釉与二次烧成釉
对于陶瓷企业来讲,施釉产品一次烧成比二次烧成节能好且更经济,大幅度降低了产品成本,并有利于环境保护。一次烧成非常有利于高附加值的产品,如大件卫生洁具,或大型绝缘子。但二次烧成的主要优点是可以拣选并剔除某些有缺陷的半成品,也能生产出高质量与低成本的产品。在一次烧成工艺中,釉与坯体同时成熟,坯与釉的中间层的形成常常能够增加产品的强度,坯体的完全玻化亦很明显。在一次烧成工艺时,釉料内常含有粘结剂,既可控制水分自釉浆蒸发的速度,又控制了水分进入多孔坯的运动。釉料粘结剂起到增加干燥釉面硬度的作用。
4、颜色釉与无色釉
建筑卫生陶瓷产品一般采用颜色釉进行装饰,从而使其在满足使用时也带有可欣赏的美感,提高了产品的附加值。而无色釉的应用仅限于很小的产品范围(如特殊用途瓷砖产品)。目前欧洲的建陶卫生陶瓷产品,其颜色釉均采用金属氧化物颜料制备,过渡金属的无机化合物如钒、铬、锰、铁、钴、镍、和铜都是常用颜料。颜色釉的效果取决于基釉的化学组成、色料添加量、施釉厚度与均匀性、烧成时窑炉气氛。如氧化铁引入的形态通常是红色三价氧化铁,由坯体融入釉内可产生微妙的装饰效果。铁在氧化焰气氛时在陶瓷釉中能产生淡黄色、蜂蜜色与棕色。在还原焰气氛时可以形成淡蓝灰色、绿色、蓝色或黑色;黑色氧化钴是釉料中最强烈的着色剂,当含量低于1%时,能形成鲜艳的蓝色。钴在玻璃釉基质中容易熔融并加入瓷釉结构中;氧化铬能使某些釉呈现绿色,而在其他成分的釉中可以形成红色、黄色、粉红色或棕色;氧化镍在釉中有很宽的成色范围,可以形成棕色、绿色、深蓝色釉,当釉中含有碳酸钡时,它会形成粉红色、紫红色;二氧化锰在颜色釉中能形成黑色,但也能形成红色、粉红色与棕色;含锰的高碱釉经过高温烧成后会产生淡蓝色;氧化铜配制的色釉,在氧化焰时呈现绿色,但在还原焰时则呈现红色;五氧化二钒可产生棕色或黄色,但在釉中即使用量增加也只是呈现中强度黄色。钒与锆可以制成钒锆黄、钒锆蓝等成色稳定的色釉;此外,硫化镉与硒色料可制成黄、橙黄与红釉。
5、透明釉与乳浊釉
建筑卫生陶瓷普遍使用乳浊釉料,由于透明釉缺乏遮盖力,难以掩盖不洁的砖面,而环保工作又要求尽量采用低质原料制坯,因此透明釉使用范围变得更加窄了。陶瓷企业使用过的釉料乳浊剂经历了氧化锡、氧化锌、二氧化钛、磷酸盐、直到硅酸锆等过程。但氧化锡作为乳浊剂,由于成本过高,使用量越来越少。20世纪20年代,开始引用锆英石作为釉料乳浊剂,后来又开始使用锆英石取代氧化锡,降低了瓷砖装饰用釉料产品成本。不过如在常规釉料内加入5%的氧化锡,可产生白里泛青的釉调;氧化锌广泛应用于锆英石釉内,可以提高白度与乳浊度。在高温卫生洁具产品釉中氧化锌具有强溶剂作用,能显著降低釉的粘度,因此目前仍有部分使用,以后也难以完全排除;将氧化钛加入釉中时,可以制成高档的白乳浊釉,已被证实是可行的配方方式。磷化合物在釉中的作用有:一,用做乳浊剂使釉不透明;二,增加釉对光的折射率,增加釉料的光泽。磷酸钙、骨灰、磷灰石均可酌情适量配入釉料内,使釉形成良好的乳浊与光亮效果。此外锂灰石,透辉石等锂化物也是很好的乳浊釉原料。
6、光泽釉、半无光釉、无光釉与碎纹釉
各种釉料对于光线吸收不同而区别为光泽釉、半无光釉、无光釉及碎纹釉品种。上述釉料均呈色丰富,釉色种类很多。瓷砖釉料的发展趋势将逐渐转向半无光、无光釉系列。无光釉用成色元素不多,但釉色很丰富,已经形成高岭质无光釉、碱性无光釉、二氧化硅质无光釉种类。其中又以钡无光釉、锌无光釉、镁无光釉为其主要代表。此外还有结晶型无光釉,锂辉石析晶型无光釉,难溶性无光釉等类型。碎纹釉是釉面生成网状龟裂纹,适宜于瓷砖装饰,最早起源于我国的碎瓷产品,后来西方国家将其用于瓷砖装饰,收到格外美的效果。由于坯釉的膨胀系数不同而发生龟裂现象,碎纹釉的配制方法有五种:如采用两种具有不同收缩率的釉,将有高收缩率的釉料施于普通釉上,烧成后上层釉龟裂可以透见下层釉;增加釉的可溶性使釉的收缩率增加,如增加长石与硼酸的量;增加釉的收缩率,减少坯的收缩率;使产品急冷工艺也可生成碎纹釉;有的釉在经年放置后也能形成碎纹釉。如法国采用在普通釉料中增加二氧化硅、矾土或碱类的方法,制成碎纹釉品种。有的采用多次烧成方法以形成不同的碎纹与颜色效果。
7、结晶釉是指釉内出现明显粗大结晶的釉。它是一种装饰性很强的艺术釉,源于我国古代的颜色釉。结晶釉区别于普通釉的根本特征在于釉中含有一定数量的可见结晶体(即我们所能看到的釉面上或釉中的晶花)。
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