陶瓷在生活中的应用有哪些方面
陶瓷分为传统陶瓷与现代技术陶瓷。
传统陶瓷主要用于餐具、日用容器、工艺品及普通建筑材料。
现代陶瓷主要有结构陶瓷、陶瓷基复合材料、功能陶瓷。
结构陶瓷主要用于发动机汽缸套、轴瓦、密封圈、陶瓷切削刀具。
陶瓷基复合材料主要在军械和航空航天领域。
功能陶瓷被广泛用于电绝缘体,在计算机、精密仪器领域得到广泛应用。
我国现代建陶产业发展的三十年,实际上就是生产技术不断更新、产品不断创新的三十年。从丝网印花到辊筒印花,再到喷墨印花、干法制粉从耐磨砖、彩釉砖到抛光砖、仿古砖,再到微晶石、陶板、薄板与薄砖,我国一代又一代的建陶人用自己辛勤的汗水和创新精神,推动着行业不断前进。
陶瓷产品创新层出不穷 欠缺自律制约发展
在本期“陶城大讲堂”尹博士专场第六讲中,尹虹博士将就“新产品与创新”这一话题,详细介绍我国陶 瓷砖 产品创新的发展历程,并深入剖析新技术对于产品创新的影响与推动作用,解读我国陶瓷砖产品创新的未来方向,同时也指出了我国 陶瓷 产品创新所面临的困难和问题,为行业企业产品创新指明方向。
瓷砖创新的概念
瓷砖,坚固耐用,防污易洁同时,色彩斑斓,秀外慧中。瓷砖这种兼有功能与装饰的双重价值,赋有实用与观赏的两种特性,使瓷砖作为一种重要的建筑装饰材料,其新产品与创新当然会涉及到与这些性能特征的相关方方面面:
款式创新
款式创新主要表现在两方面,一方面是瓷砖本身的色彩、花式、装饰性等方面的设计创新,这也使瓷砖有时也有自己的流行色,如:过饱和色与大图案的重彩流行在户外及公共场合,素色与碎花图案在家装工程中的引导位置,十多年之前欧神诺陶瓷与马可波罗陶瓷都提出过“陶瓷时装化”的概念另一方面,瓷砖有时更多拥有的是时装材料的特性而不完全是时装本身的特性,因此后期的“裁剪”也是瓷砖款式创新的重要部分,也就是说瓷砖的剪切、组合、搭配、镶嵌是瓷砖款式创新的一个永恒的主题。瓷砖款式创新很多时候直接体现为具体表面釉色的流行,如:水晶砖、抛晶砖、木纹砖、大理石瓷砖、微晶石等等。陶瓷时装化、瓷砖艺术(艺术装修效果图)化是款式创新的重要方向。
功能创新
坚固耐用与防污易洁是瓷砖装饰性之外最基本的功能,随着瓷砖的广泛应用,瓷砖的功能也不断拓宽。如:用于公共卫生场所的抗菌陶瓷与副离子瓷砖用于隧道、涵洞的透水砖用于化工车间等地方的耐酸碱瓷砖用于特殊场合的荧光、反光、夜光瓷砖用于特殊装饰的透光瓷砖用于建筑节能的保温瓷砖用于机房、油站的抗静电瓷砖。
品质创新
传统的瓷砖是钾铝硅三元系统,为了寻找新的品质或新的性能,各种新型瓷砖不断出现。如:数年前蒙娜丽莎陶瓷为了开发低锆的超白砖,开发镁系统的瓷砖,台湾瓷砖企业为了降低瓷砖的烧成温度开发白云石质(钙、镁系统)瓷砖,又如近几年流行的微晶石(微晶玻璃陶瓷复合砖),可以通过改变釉的材质研发超耐磨釉、特殊效果釉,干釉就是近年来在不断增加使用的一种特殊釉增加陶瓷砖的某些功能,往往会成为陶瓷砖的一些新卖点。
环保 创新
环保创新在现代社会是一个永恒的主题,瓷砖方面的环保创新主要指瓷砖生产工艺技术具有环保作用,节能减排处理废渣,如:金环球陶瓷利用稀土尾盛产瓷砖产品,乐华陶瓷等为城市环境保水而生产的渗水砖,欧神诺、宏宇、蒙娜丽莎陶瓷等许多陶企利用抛光砖废渣的轻质保温外墙砖、吸音防噪瓷砖,这些产品具有不仅处理了废渣,而且产品也具有很好环保特性,还实现了品质、功能创新。
瓷砖产品创新的同时几乎都伴有生产技术创新,如:近年流行的喷墨印花,即将出现的喷墨喷釉、各种类型的干法施釉,持续研究尚未完全成熟的干法制粉技术,国外普遍应用而国内鲜见的连续球磨,还有低温快烧技术等等。
瓷砖新产品与新技术
瓷砖行业新产品制胜的案例比比皆是,甚至一个新产品拯救了一个陶企或助力一个陶企上一个新的台阶,这其中给人们印象颇深的有水晶釉、金花米黄、木纹砖、普拉提、洞石等等。
瓷砖仿生产品
现在瓷砖仿生产品主要有仿 石材 (石材装修效果图)、仿木纹、仿布纹、仿皮纹、仿 墙纸 等等。这其中以仿石材产品的种类最多、总量最大,东鹏洞石、简一大理石产品具有很好的代表性。随着全抛釉技术及喷墨印花技术的普及,大理石瓷砖几乎成为瓷砖产品的一大门类。在微晶石技术、抛光砖布料技术、全抛半抛柔抛技术以及喷墨技术的进步,嘉俊陶瓷、欧神诺陶瓷等的仿玉石产品使仿石瓷砖更加丰富。仿石瓷砖(或曰:大理石瓷砖)已经称为瓷砖产品的最大品类,不仅拓宽了瓷砖产品的市场消费,而且高档仿石瓷砖产品已经将触角伸进了石材领域,现在已有一些陶企积极参加国内国际石材展。
木纹砖是瓷砖仿生产品的第二大类,影响较大的有早年的楼兰陶瓷、金意陶陶瓷、马可波罗陶瓷的木纹砖以及现在懋隆陶瓷的木纹砖。类似大理石瓷砖,这些木纹砖产品也已经开始进入木 地板 行业,再扩大着瓷砖的应用领域。在最近几年的国际国内瓷砖展会上,可以见到具有特殊效果的仿古船木甚至朽木的瓷砖,这是真实古船木、朽木无法用作装饰的很好补充。
在仿布纹砖的产品中,诺 贝尔 陶瓷的地毯砖获得极大的成功。简一陶瓷当年的羊皮砖及欧神诺陶瓷、马可波罗陶瓷的皮纹砖都在市场上留下很深的影响。瓷砖仿生将是瓷砖装饰款式创新的一大主题,其中最重要仍是仿石方向的发展。
喷墨印花:
颠覆瓷砖装饰技术
喷墨印花,当年西班牙Kerajet与美国Ferro公司合作开发成功的喷墨印花技术与设备,最初是完全对中国大陆市场封锁的。我国瓷砖行业喷墨印花技术开始普及进入广泛应用应是2011年,时至今日我国陶瓷砖行业估计已经装备有1300—1500台喷墨印花设备并投入使用。在行业内外同时涌现出多家喷墨印花机设备供应商,在业内有希望、美嘉、新景泰等,业外有泰威、彩神、精陶等,在中国市场的国外喷墨花机供应商Kerajet之外还有EFI-Cretaprint、Siti-B&T、Durst、Tecnoferrari、Sys-tem、Sacmi等,但国产喷墨花机已经占据了主要市场份额。尽管国产墨水研发也已经取得了实质性的突破,估计目前的市场份额仅在10—20%,其中有明朝科技、道氏技术、汇龙科技、迈瑞思、康立泰等色釉料企业开始进入市场,国内市场的主要份额仍然是Torrecid与Esmalglass-Itacc及Ferro等。但仍然可以预测,就在最近两三年间,喷墨印花设备与墨水的全部国产化将全面实现。
随着喷墨印花生产技术的突破,其生产成本也在不断突破,最终使喷墨印花作为陶瓷砖生产制造的主要装饰技术不仅仅是革命性的,而且是颠覆性的。因为喷墨印花技术应用的普及,不仅使传统色釉料的用量大幅下降,而且从操作管理、技术调试层面表现得更简单、更直接,也使模仿甚至抄袭变得更简单更直接,势必将对整个陶瓷砖的生产工艺、管理、甚至营销产生深远影响。估计将来喷墨印花将占到我国瓷砖釉线的60%,估计我国喷墨花机总量将发展到3000台 左右 为平衡点。
围绕喷墨印花的各种装饰技术
无论是今年9月意大利的Cersaie展,还是今年5月广州陶瓷工业展,或去年意大利的Tecnargilla展,都表明围绕喷墨印花的各种装饰技术正在成为技术创新的热点。这方面淡出热点有:Metco公司推出的喷墨渗透釉技术,今年Cer-saie展上Metco公司展出了长达3米多喷墨渗花陶瓷薄板今年上半年 诺贝尔 陶瓷的喷墨渗花产品也通过了新产品鉴定,Metco也正在与多家喷墨花机厂商进行合作推广这一新技术。
利用喷墨印花技术的喷釉产品已经是呼之即出,今年Cersaie展会可以看到下陷釉、金属釉、糖果釉、透明釉、贵金属釉等的喷墨印花产品,推出这些技术的主要有Torrecid、Esmalglass-Itaca、Ferro及Colorobbia等公司,估计一两年之后,随着喷墨花机喷头的进一步改进,这些技术将很快广泛应用。利用喷墨印花技术全面替代各种施釉技术的努力正在进行中,甚至喷干粉的技术也在研制中,预计喷墨印花技术将逐步成为瓷砖装饰印花、施釉的主要技术。
微晶石:
推动微晶熔块技术进步
微晶石,严格来讲应称之为陶瓷微晶玻璃复合砖(或:板材),这是一款完全由我国陶瓷行业自主研发的陶瓷砖新品种,现在有一次烧与两次烧产品。无论是一次烧还是两次烧产品,都会使用大量的微晶熔块,相对全抛釉产品更具有晶莹剔透的效果。至于最终产品中微晶的含量比例有多少,似乎没有太多机构与研发人员在意这个数据。但一般来讲微晶石产品还较全抛釉产品更耐磨些。
其实微晶石产品差不多十年前就有了两次烧的产品,但随着喷墨技术的推进,一次烧微晶产品、薄微晶产品的出现,近几年微晶石产品大幅增长,估计目前全国已经有近百条微晶石生产线,微晶石产品价格也大幅下降,越来越平民化。类似的在国外出现了所谓“干粒抛”产品,似乎与我国的微晶石产品大同小异。
陶板
陶板(或称:陶土板),是一种挤压成型的较大型板材。大型陶板干挂具有特别的装饰效果,早期我国的这类产品基本都是依赖进口,近几年随着瑞高、新嘉理、华泰等陶企陶板生产制造的成功,2010年开始吸引大批陶企上陶板项目,至使2011、2012年全国各地(福建、江西、江苏、山东等地)大批陶板生产线上马,目前全国已完成大约有近30条陶板生产线,其中规模最大的是福建万利瓷业。2011年万利瓷业完成万利国际控股有限公司韩国挂牌上市,位于漳州的陶板和陶瓷太阳能生产基地(万利太阳能科技有限公司)正式投产,该基地陶板生产线号称“7+1”,即7条陶板+1条太阳能板生产线。
2011年清华大学百年校庆新清华学堂建筑群全部采用了砖红色的华泰TOB陶板作为建筑外立面,2013年新嘉利施釉陶板产品在广州最高建筑外立面中应用,其不仅有很好的应用效果而且产生很大的影响。有意思的是全国最大的陶瓷砖生产销售基地佛山没有陶板项目,估计与周边缺乏相应的原料不无关系,但走出去的佛山陶企至今似乎也没有投资陶板项目。陶板市场本身较小,基本都是高端市场,今年受新一届政府对政府修建楼堂会所(会所装修效果图)的限制,陶板销售受到很大影响,几乎一半以上的陶板生产线没有开动。
薄砖与薄板
在节能减排及陶瓷砖薄型化理念的推动下,陶瓷砖减薄的趋势已成方向,但由于相关产品标准、规范、能耗限额指标没有配套,且市场消费的理念也没有到位。陶瓷薄板最早是意大利System公司研制的3mm厚的板材,国内最早生产陶瓷薄板的是蒙娜丽莎陶瓷,厚度约5.5mm,近几年国内不少陶企都开始了陶瓷砖薄型化的研发,这其中马可波罗、金意陶、东鹏、楼兰、新中源、汇亚等陶企都已研制了5.5mm厚600×900(mm)或600×1200 (mm)的陶瓷砖,BOBO陶瓷及金海达陶瓷专门生产4.8mm厚陶瓷砖的生产线也相继在广西北流与湖北咸宁投产。
2012年与2013年意大利Cersaie展会上,大型薄板均是很大的亮点之一,特别是今年的展会上大规格瓷质薄板纷纷亮相,而且带有各种装饰,最大的达到1.8×4(m)。同时还有厚度较厚(厚度8~10mm)的大型瓷质板材(长度>3米),显然在瓷质板材的制造技术又有新的突破,估计可能是通过挤出方法。国内摩德娜机械今年5月广州陶瓷工业展也展示类似的挤出法生产瓷质板材的技术与产品,随着干燥与烧成技术的成熟,成品率的提高,挤出法生产大型瓷质薄板(6mm以下)或厚板(8~10mm)不久也会在国内出现。
干法制粉
干法制粉技术的研制与开发至少已经有二十多年历史,它曾经是最原始的瓷砖生产技术。现在随着技术的进步与节能减排的要求提高,干法制粉技术全面应用呼之欲出。这些年意大利MS公司及LB公司干法制粉技术由于设备投资巨大,在中国没有具体应用,据说在巴西获得部分市场份额。
目前我国从事这方面研究开发企业单位山东义科科技与佛山溶州二厂虽然采用不完全相同的技术路线,但都已经进入了工业性试验阶段,在国家科技项目支持下咸阳陶瓷研究设计院凭借多年研制干粉制粉的科研经验,整个项目进展顺利。估计国产的干法制粉技术与设备明年就会登陆瓷砖生产制造企业,这将是瓷砖生产制造节能减排的一次革命性应用。
关于新产品与创新的两点思考
原创与保护
由于整个社会过于强调共性而忽略个性,我国瓷砖行业的技术与设计与 其他 行业类似,明显原创不够,山寨有余。几乎每年去意大利、西班牙等国外展会观展回来的技术设计人员都说是耳目一新,对国外的展示、产品、设计、技术赞赏有加。
由于我国知识产权保护与行业自律精神的欠缺,使得我国瓷砖行业模仿抄袭泛滥。9月淄博陶博会期间,我主持一个关于设计创新的论坛,当我问到淄博一位业内设计师“如何看待淄博瓷砖的山寨问题”时,这位设计师非常直接地回答说“淄博瓷砖很多是山寨的山寨,佛山陶瓷山寨意大利、西班牙瓷砖,淄博瓷砖又再山寨佛山陶瓷”。
原创精神不够、知识产权保护不足及行业自律精神欠缺,这三方面的问题不能很好解决的话,我国瓷砖产量就是突破100亿平方米,仍然没有机会称为世界瓷砖的中心。
新产品制胜与过渡更新
由于靠一个两个新产品带动陶企成长或挽救一个陶企起死回生的案例比比皆是,新产品制胜已经成为行业的共识。但由于模仿与山寨的原因,造成我国瓷砖新产品的寿命较短,也就要求设计、技术人员不断创新开发新产品,虽然有不少知名陶企提出,“永远不怕模仿,永远不被超越”,这实际上不是什么英勇的口号,而是一个不得已的自勉。这种新产品的过渡更新,直接造成大量设计、花网、胶片、模具、布料系统等等耗材的大量浪费,严重加大了新产品开发的成本,最终加重了消费者的负担。
来源:陶城报
结构陶瓷是以强度、刚度、韧性、耐磨性、硬度、疲劳强度等力学性能为特征的材料。
2 应用于提高陶瓷材料的超塑性
只有陶瓷粉体的粒度小到一定程度才能在陶瓷材料中产生超塑性行为,其原因是晶粒的纳米化有助于晶粒间产生相对滑移,使材料具有塑性行为。
纳米陶瓷的超塑性在电子、磁性、光学以及生物陶瓷方面有潜在应用。纳米陶瓷可能具有的低温超塑性、延展性和极高的断裂韧性,将使其成为兼具陶瓷和金属的优良特性(如高强度、高硬度、高韧性、耐高温、耐腐蚀、易加工等)的新结构和功能材料,在航空、航天、机械、电子信息等众多领域具有无限广阔的应用前景。
3 应用于制备电子(功能)陶瓷
纳米陶瓷粉体之所以广泛地用于制备电子陶瓷,原因在于陶瓷粉体晶粒的纳米化会造成晶界数量的大大增加,当陶瓷中的晶粒尺寸减小一个数量级,则晶粒的表面积及晶界的体积亦以相应的倍数增加。
4 应用于制备陶瓷工具刀
纳米技术的出现以及纳米粉体的工业化生产,使得制备金属陶瓷刀成为现实。
食
陶瓷器在食的方面是最多样化的,中国人讲究吃的艺术,对餐具的样式也很考究,碗类有菜碗、饭碗、汤碗,盘子有大有小、有方有圆、有深有浅,随著用餐的规模和气氛来选用。
衣
陶瓷在衣的方面,大多是以衣服的配件或是装饰品的型态呈现;尤其是在古代金属制品尚未普遍的时代,人类的饰品多以石制或陶制为主。现在仍有许多饰品是用陶瓷制成,如衣扣、袖扣、项鍊、耳坠......等,都具陶瓷之美而深受喜爱。
住
住宅内外最常见的就是磁砖、地砖了,在现代建筑中是最重要的建材之一,是建筑物呈现在外表闪亮多彩的外衣;在古代建筑中,陶瓷却是主要的架构骨材,如屋瓦、砖块......等,都是不可或缺的建筑材料。
行
多是以道路设施为主,如人行道的铺砖即是,比较特殊的是高速公路上用来分隔车的圆形标线砖是用陶瓷做的,其原因是陶瓷能在夜间清楚地反射车辆的灯光,让驾驶容易辨认车道;同时能承受高度通过时的碾压。而目前正在销售的汽机车陶瓷引擎,和太空梭外表所使用的耐高温绝缘体,更是一大贡献。
纳米陶瓷的全部构造都在纳米级以下,因此它与传统的陶瓷可以说是两种截然不同的陶瓷。纳米陶瓷有着强度高、硬度高、柔韧性强的特点,如今已经被广泛应用到许多领域之中。一起来了解一下吧。
刀具
传统的刀具使用的是钢铁材料制成,在使用的过程中难免会发生卷刃的现象,而使用纳米陶瓷制成的刀具则不会有这种问题。因为使用了纳米陶瓷的缘故,这种纳米陶瓷刀具,有着比钢铁刀具更为强劲的硬度,即使是用铁锤大力敲打,也不会产生丝毫的变形。如今应用了纳米陶瓷的刀具已经进入了我们的生活中,几乎是一切要用到刀具的领域都迎来了技术革命。像手术刀、切刀、砍刀、野战刀、螺丝刀等领域都已经出现了纳米陶瓷刀具。
航天飞机外壳
众所周知,地球有着大气层,保护着人类免受阳光的直接照射,也承担着大气循环的作用。从太空进入地球的物体在进入大气层时,都会与空气产生剧烈的摩擦,一些“不怀好意”的陨石就会在这种剧烈高温的摩擦下消失殆尽。这是地球的保护机制,然而可以反复使用的航天飞机却不会被燃烧殆尽,因为它的外壳上使用了一层隔热瓷瓦。这同样是采用了纳米陶瓷技术的产物,纳米陶瓷有着坚固且耐高温的特性,能够保护航天飞机免受与空气摩擦而产生的剧烈高温的侵蚀。
发动机
柴油发动机和燃气轮机是如今发动机行业中的两大巨头,但是它们在二十一世纪的今天,仍然有着不能解决的缺陷,例如热效率低、结构复杂、复杂环境下使用效果等。纳米陶瓷技术的产生,可以有效的解决这些问题。如今一些发动机上已经开始采用纳米陶瓷涂层技术,这种技术成本低廉,效果出众,可以有效的延长发动机的使用寿命,并且可以让发动机在及其复杂的环境下工作。纳米陶瓷技术在发动机领域,特别是战斗机使用的特殊发动机领域必将发挥更加重要的作用。
(一)按用途的不同分类
1.日用陶瓷:如餐具、茶具、缸,坛、盆、罐、盘、碟、碗等。
2.艺术{工艺}陶瓷:如花瓶、雕塑品、园林陶瓷、器皿、 陈设品等。
3.工业陶瓷:指应用于各种工业的陶瓷制品。又分以下6各方面:
①建筑一卫生陶瓷: 如砖瓦,排水管、面砖,外墙砖,卫生洁其等;
②化工{化学}陶瓷: 用于各种化学工业的耐酸容器、管道,塔、泵、阀以及搪砌反应锅的耐酸砖、灰等;
③电瓷: 用于电力工业高低压输电线路上的绝缘子。电机用套管,支柱绝缘于、低压电器和照明用绝缘子,以及
电讯用绝缘子,无线电用绝缘子等;
④特种陶瓷: 用于各种现代工业和尖端科学技术的特种陶瓷制品,有高铝氧质瓷、镁石质瓷、钛镁石质瓷、锆英
石质瓷、锂质瓷、以及磁性瓷、金属陶瓷等。
(二)按所用原料及坯体的致密程度分类可分为:
粗陶(brickware or terra-cotta), 细陶 (potttery),炻器 (stone Ware),半瓷器 (semivitreous china),以至瓷器(130relain),原料是从粗到精,坯体是从粗松多孔,逐步到达致密,烧结,烧成温度也是逐渐从低趋高。
粗陶是最原始最低级的陶瓷器,一般以一种易熔粘土制造。在某些情况下也可以在粘土中加入熟料或砂与之混合,以减少收缩。这些制品的烧成温度变动很大,要依据粘土的化学组成所含杂质的性质与多少而定。以之制造砖瓦,如气孔率过高,则坯体的抗冻性能不好,过低叉不易挂住砂浆,所以吸水率一般要保持5~15%之间。烧成后坯体的颜色,决定于粘土中着色氧化物的含量和烧成气氛,在氧化焰中烧成多呈黄色或红色,在还原焰中烧成则多呈青色或黑色。
我国建筑材料中的青砖,即是用含有Fe2O3的黄色或红色粘土为原料,在临近止火时用还原焰煅烧,使Fe203还原为FeON成青色,陶器可分为普通陶器和精陶器两类。普通陶器即指土陶盆.罐、缸、瓮.以及耐火砖等具有多孔性着色坯体的制品。精陶器坯体吸水率仍有4~1 2%,因此有渗透性,没有半透明性,一般白色,也有有色的。釉多采用含铅和硼的易熔釉。它与炻器比较,因熔剂宙量较少,烧成温度不超过1300℃,所以坯体增未充分烧结;与瓷器比较,对原料的要求较低,坯料的可塑性较大,烧成温度较低。不易变形,因而可以简化制品的成形,装钵和其他工序。但精陶的机械强度和冲击强度比瓷器.炻器要小,同时它的釉比上述制品的釉要软,当它的釉层损坏时,多孔的坯体即容易沾污,而影响卫生。
精陶按坯体组成的不同,又可分为:粘土质、石灰质,长石质、熟料质等四种。粘土质精陶接近普通陶器。石灰质精陶以石灰石为熔剂,其制造过程与长石质精陶相似,而质量不及长石质精陶,因之近年来已很少生产,而为长石质精陶所取代。长石质精陶又称硬质精陶,以长石为熔剂。是陶器中最完美和使用最广的一种。近世很多国家用以大量生产日用餐具(杯、碟盘予等)及卫生陶器以代替价昂的瓷器。热料精陶是在精陶坯料中加入一定量熟料,目的是减少收缩,避免废品。这种坯料多应用于大型和厚胎制品(如浴盆,太的盥洗盆等)。
炻器在我国古籍上称“石胎瓷”,坯体致密,已完全烧结,这一点已很接近瓷器。但它还没有玻化,仍有2%以下的吸水率,坯体不透明,有白色的,而多数允许在烧后呈现颜色,所以对原料纯度的要求不及瓷器那样高,原料取给容易。炻器具有很高的强度和良好的热稳定性,很适应于现代机械化洗涤,并能顺利地通过从冰箱到烤炉的温度急变,在国际市场上由于旅游业的发达和饮食的社会化,炻器比之搪陶具有更大的销售量。
半瓷器的坯料接近于瓷器坯料,但烧后仍有3~5%的吸水率(真瓷器,吸水率在0.5%以下),所以它的使用性能不及瓷器,比精陶则要好些。
瓷器是陶瓷器发展的更高阶段。它的特征是坯体已完全烧结,完全玻化,因此很致密,对液体和气体都无渗透性,胎薄处星半透明,断面呈贝壳状,以舌头去舔,感到光滑而不被粘住.硬质瓷具有陶瓷器中最好的性能。用以制造高级日用器皿,电瓷、化学瓷等。
软质瓷 (soft porcelain) 的熔剂较多,烧成温度较低,因此机械强度不及硬质瓷,热稳定性也较低,但其透明度高,富于装饰性,所以多用于制造艺术陈设瓷。至于熔块瓷 (Fritted porcelain) 与骨灰磁 (bone china),它们的烧成温度与软质瓷相近,其优缺点也与软质瓷相似,应同属软质瓷的范围。这两类瓷器由于生产中的难度较大(坯体的可塑性和干燥强度都很差,烧成时变形严重),成本较高,生产并不普遍。英国是骨灰瓷的著名产地,我国唐山也有骨灰瓷生产。
特种陶瓷是随着现代电器,无线电、航空、原子能、冶金、机械、化学等工业以及电子计算机、空间技术、新能源开发等尖端科学技术的飞跃发展而发展起来的。这些陶瓷所用的主要原料不再是粘土,长石,石英,有的坯休也使用一些粘土或长石,然而更多的是采用纯粹的氧化物和具有特殊性能的原料,制造工艺与性能要求也各不相同。
行业增长概况
中国是陶瓷的故乡,在漫长的历史中形成了独具特色的陶瓷文化。改革开放以来,在我国居民收入水平不断提高、住房环境持续改善的几十年中,陶瓷砖由于外观精致、图案多样,能够实现美观的装饰效果,同时具有耐腐蚀、抗污性好、易清洁、材质坚固、防火防潮、辐射可控等特点,一直受到国内消费者的欢迎。2010-2015
年,随着我国建筑装饰行业的蓬勃发展,建筑陶瓷的市场规模不断扩大,规模以上建筑陶瓷企业的主营业务收入从2010 年的2,302 亿元增长到2015 年的4,354亿元,复合增长率达到13.60%同期国内建筑装饰工程总产值从2.10 万亿元增长到3.39 万亿元,复合增长率为10.05%。
近年来,行业分化趋势明显加快,一批龙头企业的业绩增长幅度远超行业平均水平,而一些新的品牌、新的黑马又不断涌现,以全新的产品特色、市场策略、营销模式,为行业带来新鲜力量的同时获得自身快速的增长。
全球陶瓷行业发展概况和发展趋势
经过长久的发展,国外陶瓷生产企业大多根据自己的核心能力和优势资源,从事陶瓷产业的某一个环节或者工序,以体现自身的核心竞争优势。随着能源和原材料的限制,以及人力成本逐年上升,发达国家和地区逐步向发展中国家转移技术和产能,世界陶瓷生产中心正在逐步向发展中国家转移。
在全球陶瓷市场上,陶瓷制品的需求呈多元化和个性化趋势。欧美国家更注重陶瓷制品的色彩、造型、安全和环保等性能中国则更侧重于陶瓷制品的花色、文化内涵和实用性能。基于不同国家和地区的生活水平、文化背景、艺术审美观等方面的差异,市场上单一陶瓷品种难以满足不同地域的需求,也早就了不同地区的行业企业具有各自不同的竞争优势。美国是全球最大的陶瓷产品进口国,据前瞻产业研究院发布的《中国日用陶瓷行业产销需求与投资预测分析报告》指出,2015年进口陶瓷产品58.71亿美元,同比增长0.56%,2016年进口陶瓷产品57.64亿美元,同比下降1.82%,陶瓷需求保持稳定。2016年,美国建筑陶瓷进口17.91亿美元,占全部陶瓷进口的31.09%卫生陶瓷进口10.25亿美元,占全部陶瓷进口的17.79%日用陶瓷进口13.17亿美元,占全部陶瓷进口的22.85%工艺陶瓷进口3.70亿美元,占全部陶瓷进口的6.42%其他类陶瓷进口12.60亿美元,占全部陶瓷进口的21.85%。中国是美国陶瓷进口的最大来源国,2016年美国从中国进口陶瓷22.22亿美元,占美国陶瓷进口总额的38.56%。
根据前瞻产业研究院数据分析,电子工业是先进陶瓷产业最大的终端应用市场,这一趋势仍将延续数年。地域划分来看,亚太地区 2014 年电子陶瓷市场份额超过
40%,是全球电子陶瓷市场规模最大的地区,而中国又是亚太地区电子陶瓷需求量最大的国家,其他依次为日本、韩国、印度。
近年受益于通信、计算机、电子仪表、家用电器和数字电路技术的普及发展,电子陶瓷元器件的市场需求日益增长。在下游行业的拉动下,全球电子陶瓷行业保持稳定增长,2010年全球电子陶瓷市场规模为 181.3 亿美元,2014 年增长至 205.9 亿美元。
在我国,电子陶瓷为政策指导下新一代信息技术产业中重点发展的关键战略材料之一,呈现出迅猛发展势头,2007 年我国电子陶瓷行业市场增长率为30.4%,除去金融危机的影响,近年行业增速维持在 11%以上的水平,行业产量年均增速接近 15%。
产业技术不断走向成熟
随着经济的发展,原材料成本、人工成本和运输成本等整体呈上涨趋势,部分陶瓷企业开始通过改进生产技术和设备升级,采用新型、节能的自动化设备,以及新工艺、新技术代替传统的生产方式,实现自动化流程和智能操作控制,提高了生产效率,提升了产品品质,降低能耗和成本。
行业生产向智能化、自动化发展的趋势
近年来,随着科学技术突飞猛进的发展,日用陶瓷行业的生产技术发展也很快,一些传统落后的设备和复杂的生产工艺正在被淘汰,取而代之的是等静压成型、自动修坯等智能化、自动化的先进设备和工艺简单、连接紧凑的设备和生产线。陶瓷行业是典型的劳动密集型行业,随着经济的发展和劳力成本的不断上涨,通过提高生产过程的智能化、自动化,从而提高日用陶瓷业的生产效率,成为日用陶瓷行业未来的发展趋势。
色釉炻瓷作为最具有个性的日用陶瓷未来发展前景广阔
色釉炻瓷为日用陶瓷细分产品,具有时尚个性、环保健康、实惠实用的特点,正日益受到年轻消费群体的关注和青睐。对比分析国外日用陶瓷市场的历史、现状和发展趋势,随着生活水平的不断提高,国内日用陶瓷市场已经超越了实惠消费的阶段,呈现出时尚文化消费和绿色环保消费的趋势,未来对色釉炻瓷的需求将进一步增加。
陶瓷是中国传统文化与陶瓷产业的有机载体,是传统文化与艺术的表现形式之一。釉下五彩瓷,采用的“三烧制”制作工艺,釉面莹润光洁,显得质朴古艳,色彩温润,具有“白如玉、明如镜、薄如纸、声如磬”的特点,具有深厚的文化底蕴和欣赏、装饰、收藏价值。随着人们对传统文化的倡导和对艺术鉴赏需求的提升,釉下五彩瓷将迎来良好的发展机遇。
文化
之一的艺术创造物陶器,并揭开了人类发展史上的“新石器时代”。尽管因时代、地区或民族的差异,由于其他条件的种种影响,陶器的形式、风格发生过多样变化,也各自产生了很多特点,但却都表达着自己的时代精神,而这种精神在新石器时代首先表现在陶器的器形与纹饰和质地的感觉上。新石器时代中期中国制陶业取得的最大成就就是彩陶艺术,各个地区文化彼此影响、相互交流、或继承发展,再中国历史长河中形成了共同又丰富多彩的艺术风格。 美来自于生活,制陶者正是从表现生活的角度,有寓意地,间接表现了人的思想和感情,或直接描绘了现实生活的风俗和风貌。 以彩陶为文化的仰韶文化之后,以山东为中心的龙山文化的另一类文化遗存方式出现。这个时期制陶业的突出成就就是黑陶艺术。龙山文化灰陶器面,不求无益的崇饰。全凭器体自身的黑色取胜,它以“通体漆黑”闪闪发亮为最佳境界,器体有时略加点缀凹凸璇纹或镂孔与塑造烧制结合,体现出一种单纯的质朴美。进入商代,模仿同时期青铜器纹样与器型的白陶出现了,在当时它是比青铜器更为豪华的工艺,器形几乎全是礼器。尤其富有特点的是波状雷纹、勾连雷纹和一种怪异人形云雷纹。是人类文化上罕见的工艺美术品。商周时期的制陶工艺没有显著的进步,艺术性也没有多少发展,从战国时期开始,我国进入了漫长的封建社会。空心砖的生产是战国陶工的一项重要创造。 由于我国是一个多民族的国家,土地广袤,各地因地理位置或其它因素的不同而陶瓷用品也有很大差别,从质地来看,我国东南海沿海一带的百越地区,盛行灰陶、印纹硬陶和原始陶器,而其它地区则以泥质灰陶为主,夹砂陶次之。 在日用陶器中,主要是泥制灰陶。灰陶的陶土含有一定的砂粒,烧成温度高,陶质坚硬,多呈灰色或黑灰色。与此同时,在长江下游的地区和珠江流域的广东、广西等地区普遍使用着印纹硬陶。但由于印纹硬陶质地粗糙,不宜作饮食器皿,故极大多数是容器。 “六王毕,四海一“。秦汉时期也是我国陶瓷发展史上的一个重要时期。秦代陶俑以其完美的艺术形式,生动逼真的神态,深刻揭示了各种人物的内心世界,不仅表明了我雕塑艺术现实主义传统的久远和我国古代制陶水平之高,并且还为世人展示了中华民族深沉雄大的民族风格。 在彩绘风格方面,汉代彩绘陶一改战国彩绘陶流丽生动,热烈奔放之作风,转而崇尚凝重精雅的神韵。画面铺天盖地,色彩富丽绚烂。 到了唐代经济的繁荣发展,政治的长期稳定和民族意志的高昂,是唐代的各个方面无不空前的繁荣和提高,陶瓷艺术最能表达这种盛唐气象的就是唐三彩釉陶。三彩陶俑和三彩陶器,就是制造它的那个时代的艺术记录和唐人生活情趣的风情画。
中国陶瓷发展史
夏、商、周朝时期的陶瓷文化
商朝殷虚的遗址中挖出的陶片、陶罐包括很多种款式,有灰陶、黑陶、红陶、彩陶、白陶,以及带釉的硬陶,这些陶器上的纹饰、符号、文字与殷商时代的甲骨文和青器有密切的关系。青器的成本高只能为贵族享用,广大民众的各种生活器皿只能采用陶器。因此可以了解商代制陶工艺也得到普遍的发展,带釉的硬陶在这个时期已经出现了,釉色青绿而带褐黄,胎质比较硬,呈灰白色。
陶器在此时已经不在局限於盛物器皿,应用范围较广,大略可分为日用品类、建筑类、殉葬类、祭祀礼器类。朝廷对於制陶工作也很重视。
秦汉时期陶瓷文化
秦汉-古代的建筑多采用木料来架构,不易久存,所以一些伟大的建筑,如秦代的阿房宫和汉代的未央宫,都无法完整保存下来,但仍可在残存的废墟中发现瓦当及汉砖等遗物,藉以略窥古代建筑的规模。
隋唐朝时期的陶瓷文化
西元五百八十九年,杨坚篡北周并南陈,统一中原,改国号为隋,隋的朝代虽短,但在瓷器烧制上,却有了新的突破,不但有青瓷烧造,白瓷也有很好的发展,另外此时在装饰手法上也有了创新,如在器物上另外的泥片—贴花,就是一例。
唐朝时期的陶瓷文化
到了唐代,瓷器制作可为以蜕变到成熟的境界,而跨入真正的瓷器时代。因为陶与瓷的分野,在乎质白坚硬或半透明,而最大的关键在於火烧温度。汉代虽有瓷器,但温度不高,质地脆弱只能算是原瓷,而发展到唐代,不但釉药发展成熟,火烧温度能达到摄氏一千度以上,所以我们说唐代是真正进入瓷器的时代。唐代最著名的窑为越窑与邢窑。
五代十国时期的陶瓷文化
这个时期较为有名的是后周世宗的柴窑,以天青色为主,世宗评为「雨过天晴云破处、者般颜色作将来」,所以有「雨过天晴青」的美称。陶路上记载「青如天、明如镜、薄如纸、声如磬」,可略知其制作精美。
越窑到了五代,一度成为吴越王钱氏的御用器皿,臣庶不得享用,因此当时又称为「秘色窑」,皆属於青瓷的制造。
宋朝时期的陶瓷文化—集瓷器之大成
后周赵匡胤夺取政权,建立宋朝定都开封,历史上称为北宋。宋代的陶瓷氏我国的鼎盛时期,「宋瓷」也是闻名世界。定窑、汝窑、官窑、哥窑、钧窑为五大名窑,形制优美,高雅凝重,不但超越前人的成就,即使后人仿制也少能匹敌。
元朝时期陶瓷文化
元代入主中原九十一年,瓷业较宋代为衰落,然而这时期也有新的发展,如青花和釉里红的兴起,彩瓷大量的流行,白瓷成为瓷器的主流,釉色白 泛青,带动以后明清两代的瓷器发展,得到很高的成就。
明朝时期陶瓷文化
我国的陶艺发展到了明代又进入一个新的旅程,明代以前的瓷器以青瓷为主,而明代之后以白瓷为主特别是青花、五彩成明代白瓷的主要产品,而景德镇更成为主要的窑厂,规模最大,一直延续明清两代五、六百年而不衰,描写当时盛况为「昼间白烟掩空,夜间红焰烧天」。
永乐轩德时期为青花瓷器的早期,虽然比不上甜白、脱胎的精致,但由於苏泥渤青钴料的输入使用,使这时期的青花大放异彩画工的艺术修养很高,利用青料的散晕,作末骨花卉的笔法,产生水墨的趣味有的利用线条上不同浓淡,产生活泼的变化,显得更为生动有力。元代以来回教的输入也给此时带来丰富的图案,加上中国绘画的运用,布局内容清晰明朗,感觉出他的雄浑古朴。
成化、正德为青花瓷的中期,此时苏泥渤青已用完,改用平等青,色淡比不上苏青的浓郁,更无散晕水墨效果,所以另外朝著加彩或细致的表现方面发展,绘画手法力求精练,细描匀染,加上白瓷薄胎,达到精致的目标。
嘉靖、万历年间为青花瓷之晚期,回青的使用,给嘉靖诸窑带来盛况,色彩浓艳而强烈。此时产量较大,并由荷兰船运往欧洲。
万历年间有名的五彩、斗彩、成为后世彩瓷发展的基础,甚至日本伊万里古瓷也是根据这时期的斗彩发展出来,「万历彩」也就在史上成名。同时又有红地黄彩、蓝地黄花、红地青花、黄地青花五彩、描红等等各式彩磁及前代各窑之大成,图案更是千变万化、增加许多。
明代开始,窑址都趋於集中在景德镇,无论官窑或民窑都偏向於彩绘瓷器,宋瓷前都以单色釉为主,而明代后走入了彩绘世界,瓷胎也趋向薄、细、白的 求,在坯身上记住款式也从此开始,年代、堂号、人名都有,使研究考据有更确实的辨认。
清朝时期陶瓷文化
清朝中国瓷器可谓登峰造极。数千年的经验,加上景德镇的天然原料,督陶官的管理,清朝初年的康熙、雍正、乾隆三代,因政治安定,经济繁荣,皇帝重视,瓷器的成就也非常卓越,皇帝的爱好与提倡,使得清初的瓷器制作技术高超,装饰精细华美,成就不凡,是悠久的中国陶瓷史上最光耀灿烂。
清代陶瓷生产,除以景德镇的官窑为中心外,各地民窑都极为昌盛兴隆,并得到很大的成就,尤其西风渐进,陶瓷外销,西洋原料及技术的传入,受到外来影响,使陶瓷业更为丰富而多采多姿,也由於量产及仿制成风,画院追求工细纤巧,虽有惊人之作,但少创意而流於匠气。
福建省德化白瓷,莹白而带透明感,生产佛像相当有名。清代中期,外销陶瓷发展出来的广彩,艳丽照人。
陶瓷的分类
陶瓷器根据其使用的粘土、长石、硅石等原料及配合比例的不同,可分为半瓷器、硬质陶器、瓷器、硬质瓷器等几种。其它还有用石灰石代替长石的石灰质陶器,用白云石代替长石的白云石陶器,用骨灰代替长石的骨灰瓷器等等。
一般来说,烧制的方法可分为两种:一是最初在700~800℃的温度下进行素烧,素烧后上釉,然后再在1100~1300℃的温度下进行烧制;另一种方式是先在高温1100~1250℃下进行烧制,然后上釉再以900~1000℃的温度进行烧制。
瓷器上釉后再进行绘画装饰的方法称为釉上彩(700~800℃)上釉前进行绘画的方法称为釉下彩(1000~1300℃)。
我国的陶瓷装饰丰富多彩,富有民族风格和艺术特色。如果按照艺术特点和表现手法来分门别类,则可以归纳为五大类。
陶瓷装饰
雕塑类 颜色釉类 釉上彩绘类 釉下彩绘类 贵重金属类
刻花、剔花、堆花、镂花、浮雕、塑造 结晶釉、裂纹釉、砂金釉、无光釉、流釉色坯 古彩、新釉、粉彩、广彩;印花、喷花、刷花、贴花 青花、五彩、釉黑红、贴花 亮金、磨光金、腐蚀金、本金、贴花
如按其使用价值来划分,则又可分为艺术陶瓷装饰法和日用陶瓷装饰法二种,这二种装饰在具体方法的运用上,无严格的区别,但它们各自所呈现的装饰效果,却有着非常明显的差异。
方法 艺术陶瓷装饰法 日用陶瓷装饰法
工艺要求 复杂 简单
技术难度 高 低
装饰效果 千姿百态、变幻莫测、有的产品被视为稀世珍品 容易控制,产品规格规范化标准化程度高,要求更新快
产品和市场需求情况 效果相同的产品少,市场需求量少,一般都作为陈设的艺术品 效果相同的产品能满足市场的需要,需求量大,是人们日常生活的必需品
古陶瓷鉴别
古陶瓷的鉴别,传统的方法是指通过眼,耳、手去观察,分析,以对瓷器的烧造年代、窑口、质量、品类年代做出准确的判断。初涉陶瓷收藏的人,要学习和了解陶瓷发展史的基础知识,以便对古陶瓷器进行鉴别。我国有几千年的陶瓷制造历史,历代流传的陶瓷文物浩如烟海,每个时期的陶瓷在胎土、釉色、器型、装饰、工艺、色彩等方面都有不同的特点和风格。只要我们刻苦学习,认真实践,对第一件陶瓷器仔细推敲,认真辨别,就能知真假,少上当。
陶瓷是火和泥的艺术,陶瓷器的要素是胎骨、器型、釉色、装饰、色彩、工艺等。各种陶瓷器分别都有它的发明创烧时期,胎土、器型 的变化以及釉色、装饰、色彩、工艺的改革创新都有它的成功期和普及期。这个创烧期就是它时代的上限。一件古陶瓷器在釉色、器型、装饰、色彩、工艺等其中一项上限年代最晚的,就是这件陶瓷断代的上限,这是一条不可违背的原则 。鉴定的依据为:
1、 胎骨。随着粉碎、淘洗、烧结技术的不断提高,胎骨的质量也不断提高。早期的胎土没有粉碎,淘洗也不干净,烧成温度只有800度左右,所以胎土杂质多,疏松、吸水率高,强度差。商至东汉中期制陶业开始第一次飞跃,原始瓷出现,烧成温度是1000度左右,吸水率和强度介于陶器与瓷器之间。东汉晚期至南北朝瓷器发明,烧成温度是1200度左右。元代景德镇开始普遍采用瓷石加高岭土的"二元配方",使瓷器烧成温度进一步提高,同时也减少了瓷器在烧制过程中变形。我们在鉴别陶瓷器时要善于根据通顺骨的烧结度来判断年代。同时,也要注意到各个地方就地取土为胎和偏远地区杂窑工艺技术滞后的现象。
2、器型。自从人类发明陶器至今,各类器型根据各个时代人们的生活、生产的需要和社会群体审美观的变化而不断变化发展。如果我们能对各个朝代的各种器型变化都了如指掌,我们在鉴定的时候就能稳操胜券
从商、周、秦汉比较单一的器型发展到现在梅瓶、盘口瓶、冲瓶、天球瓶、象耳瓶、玉壶春瓶、柳叶瓶、凤尾瓶、转心瓶等。每一种瓶型都有一个首先创烧的朝代,各个时期的瓶身、瓶嘴、肢线等都会发生变化。有些变化是明显的,有些变化是细微的。谙熟这些演变的规律,就能比较准确鉴别瓶类的真伪和准确断定它的年代。
3、釉色。自从商周的上釉原始瓷和秦汉的单色釉发明以来,颜色釉发展到今天已经有100多种,每种颜色釉都有它的出生日期和年龄。我们应该熟悉每种釉色的发明产生朝代,重点掌握划时代的几种釉色,如低温铜釉绿、铜红、钴蓝、高温青釉、绿釉、霁蓝、霁红、黄釉、黑釉、褐釉、茶叶末釉等等,并且要熟悉各种釉的演变发展。如:由霁蓝演化出的雪花蓝、洒蓝等,由霁红演变来的宝石红、郎窑红、豇豆红等。各种颜色釉都会派生新的釉色,各种色釉的叫法由于是口耳相传,民间叫法比较混杂,我们要多查阅资料,再根据其胎骨、器型、工艺、光泽确定其年代。
陶瓷艺术品之质量鉴别
一般消费者对于美术陶瓷艺术品的鉴别因缺乏专业知识面感到有一定的难度,不过,采用以下的几种方法,也许能对陶瓷艺术品的鉴别有一定的帮助。
1 外观造型必需新颖、别具一格,颜色雅致、釉面细腻、手感光滑的器具,在注重艺术性和装饰性的基础上,也可注重实用性。
2 以上看下、从里到外、看有无变形、扭曲,有无缺釉、粘釉、磕碰掉瓷及疤痕现象。把陶瓷品放在柜台上,看是否平稳,有无翘曲现象;有口有盖的物品,一定试一下口与盖是否合适。同一规格、型号产品应大小、厚薄一致。
3 把瓷器放在柜台上、地上或用手托起,轻弹几下,声音清脆、响亮,说明质量好、结实,如声音异常,则说明有裂纹、内伤或破损现象。如大件陶瓷品,还应在不同部位听听声音。
4 带把、嘴中浮雕类的陶瓷艺术品,如花瓶两边的"耳"等,都是二次成型,也就是说粘到主体上去的。因而应仔细观察这些部位有无间隙、缺釉现象,有无分离感,应注意平滑顺畅自然过渡,无粘接痕迹。
5 陶瓷上的图案或雕刻上的花纹应完整、统一、清晰、牢固,勾画的装饰金、银线,应粗细一致,光亮美观,如以手帕用力猛擦也擦不掉。单色产品应颜色均匀、色泽一致。
6 对于成套陶瓷器具,要看好各部分的造型、图案、颜色是否一致、协调、配套。正规产品的底部或包装箱上大都印有商标、产地或厂名。同时还要看包装是否完备、结实,以便携带、运输。
我国生产陶瓷历史悠久,种类繁多,南北陶瓷各有特色,黑陶、紫砂陶及仿古陶瓷都颇具特色。总之,艺术性强、造型优美、线条流畅、风格别具、生产数量少的产品,通常具有较高的欣赏和收藏价值。
1.氧化锆耐火材料
氧化锆从20世纪20年代初就被应用于耐火材料领域,直至今天在耐火材料领域仍然占有一席之地。
氧化锆坩埚
如前所述氧化锆的熔点高达2700℃,即使加热到1900多摄氏度也不会与熔融的铝、铁、镍、铂等金属,硅酸盐和酸性炉渣等发生反应,所以用氧化锆材料制作的坩埚能成功地熔炼铂、钯、钌、铯等铂族贵金属及其合金,亦可用来熔炼钾、钠、石英玻璃以及氧化物和盐类等。
氧化锆耐火纤维
氧化锆纤维是唯一一种能够在1600℃以上超高温环境下长期使用的陶瓷纤维耐火材料,具有比氧化铝纤维、莫来石纤维、硅酸铝纤维等更高的使用温度和更好的隔热性能,并且高温化学性质稳定、耐腐蚀、抗氧化、不易挥发、无污染。这些优异特性决定了氧化锆纤维是一种顶尖的高档耐火纤维材由南京理工大学攻关的氧化锆纤维技术目前已经取得比较成熟的制备工艺。
氧化锆窑炉材料
氧化锆作为耐火材料主要用在大型玻璃池窑的关键部位,早期使用的锆质耐火材料,其氧化锆含量仅为33%~35%,日本旭硝子公司研制成功含氧化锆94%~95%的锆质耐火材料,将其使用在玻璃窑顶部和关键部位,大大提高了玻璃窑的寿命。
将氧化锆熔融、吹制后得到大小不同的氧化锆空心球,制备各种高级隔热砖,避免了陶瓷纤维老化后的粉尘污染问题,主要生产研发厂家有中国钢研科技集团有限公司(原钢铁研究总院)等。
2.氧化锆结构陶瓷
1975年澳大利亚R.G.Garvie以氧化钙为稳定剂制得部分稳定氧化锆,并首次利用氧化锆马氏体相变增韧的效应,提高了韧性和强度,极大的扩展了氧化锆在结构陶瓷领域的应用。
ZrO2增韧陶瓷实际上是由添加不同稳定剂组成的部分稳定ZrO2,其确定的晶体结构是以四方相(亚稳相)为主体的含有立方相和单斜相组成的多晶结构,它具有高的韧性、高的抗弯强度、高的硬度和耐磨性等特点,更显示出应用的广泛性。它在机械、电子、石油、化工、航天、纺织、精密测量仪器、精密机床、生物工程和医疗器械等行业有着广泛的应用前景。
由于部分稳定氧化锆具有低热导率、强度韧性好,低弹性模量,高抗热冲击性,高工作温度(1100℃),所以用于制造狄索尔发动机零件,内燃机零件。它具有小体积,重量轻,热效高,是一种有效的节能发动机。ZrO2增韧陶瓷在内燃机中的应用是成功的。美国绝热发动机计划的目标是取消水冷系统,对燃烧室绝热,利用排出的热能,提高热效率,减少发动机重量。在绝热内燃机中,韧性氧化锆还可用做汽缸内衬、活塞顶、气门导管、进气和排气阀座、轴承、挺杆、凸轮、凸轮随动件和`活塞环等零件。陶瓷绝热内燃机的热效率已达到 48%(普通内燃机为 30%) 。陶瓷绝热内燃机省去了散热器、水泵、冷却管等 360 个零件,质量减少 191 ㎏,增韧陶瓷在转缸式发动机中用做转子。日本、美国、德国等一些技术发达国家用韧性氧化锆制作发动机。同时还用制造计算机驱动组件,密封件,航空发动机的散热叶片等。
部分稳定氧化锆具有高的硬度和耐磨性,所以氧化锆在磨介和磨具领域中有着广泛的应用:如球磨球和球磨机内部衬里和耐磨部件,拉丝模等。我国关于韧性陶瓷在磨介领域占一半以上,而其中氧化锆球占绝对优势。
由于氧化锆没有磁性、不导电、不生锈、耐磨,所以在生物医学器械领域和刀具工具领域中应用很广:如用于医学手术刀和剪磁带等有磁性物质的制品,制作人造骨骼、人造关节、人工牙齿等。近来部分稳定ZrO2通过粉末冶金方法,制备避磁的手表表壳、耐腐的表件和其它仪表另件。用来制作切菜刀、剪刀、螺丝刀、榔头、锯、斧头等,既更适宜于切生吃食物和熟食。日本近来开发出高铈氧化锆增韧陶瓷刀具,复合物用 Ce2O3作稳定剂,以取代金属陶瓷,断裂韧性是金属的 3 倍,切削能力提高 1.5 倍。CeO2—ZrO2可以形成很寛范围的四方氧化锆固溶体相区。添加摩尔分数为 15~20�O2可使四方相氧化锆的相变温度降低到 25℃以下。在军事上用作制造防弹盔甲等。在钢铁生产工业用的陶瓷扎辊和导辊,表面摩损很小。
结构陶瓷作为氧化锆的一个新型应用领域,目前越来越为人们所重视。中国目前的氧化锆结构陶瓷,有 70%的企业是由氧化锆铝陶瓷行业转化而来的。中国市场的部分稳定氧化锆的应用正处于起步发展阶段。主要为:光纤接插件及套管、氧化锆磨介、刀具、纺织及烟草机械承板等。其中磨介占据一半以上的份额。市场总量在 300~400 吨/年,其中用于光纤接插件插芯、套管、跳线的氧化锆等在 80~100 吨/年。长期以来,中国的部分稳定氧化锆的生产工艺不够完善、产品质量不高、粉末性能不好。另外,下家客户加工工艺未过关,所以,各使用客户只是试用,而不能正常应用,因此该产品的大部分原粉被日本产品所占领,特别是一些高端行业,如光纤接插件和高级结构陶瓷等,几乎都是用日本的产品。
光纤接插件和光纤跳接线:
用陶瓷制作的光纤连接器与光纤跳接线是光纤网路中应用面最广并且需求量最大的光无源器件。单模多模活动光纤连接器中核心零件,其中主要部件—二氧化锆陶瓷套管(即连接器精密针),它所用的材料就是氧化钇 Y2O3稳定的四方氧化锆粉末。其主要用途有:
氧化锆陶瓷轴承
氧化锆全陶瓷轴承具抗磁电绝缘、耐磨、耐腐蚀、无油自润滑、耐高温、耐高寒等特点,可用于极度恶劣环境及特殊工况。
目前氧化锆陶瓷轴承已被微型冷却风扇所采用,其产品寿命及噪音稳定性均优于传统的滚珠及滑动轴承系统,富士康公司率先在电脑散热风扇上采用了氧化锆陶瓷轴承。
氧化锆陶瓷阀门
目前,我国各个行业中普遍使用的阀门是金属阀门,金属阀门的使用也有100多年的历史,期间虽然也经历过材料及结构的改变,但由于受金属材料自身的限制,金属的腐蚀破坏对阀门耐磨性的作用期限、可靠性、使用寿命具有相当大的影响,机械和腐蚀的作用因素对金属的作用大大地增加了接触表面总的磨损量,阀门操作过程中,摩擦的表面由于同时的机械作用和金属与环境进行化学的或电化学的相互作用的结果产生磨损和破坏,对于阀门而言,其管道工作气候条件的复杂;石油、天然气和油层水等介质中硫化氢、二氧化碳和某些有机酸的出现,使其表面的破坏力增大,从而迅速失去工作能力。
氧化锆陶瓷阀门优良的耐磨性、防腐性、抗高温热震性,能够胜任这一领域。
氧化锆研磨材料
氧化锆磨球具有硬度大、磨损率小、使用寿命长、可大幅减少研磨原料的污染,能够很好地保证产品质量,同时氧化锆材料密度大,用做研磨介质时撞击能量强,可大大提高研磨分散效率,可有效缩短研磨时间。
良好的化学稳定性决定了其耐腐蚀性,可以在酸性和碱性介质中使用。
由中国建筑材料科学研究院研究开发的氧化锆陶瓷磨球,磨损率仅为0.04/24h,在球磨、振动磨、行星磨和搅拌磨等磨机中被广泛采用当作研磨介质。
3.氧化锆功能陶瓷
圆珠笔用氧化锆陶瓷球珠
我国是制笔大国,国际上每5支笔中有4支来自中国,已形成近800亿元/年的市场,一般情况下,圆珠笔用球珠主要是不锈钢和炭化钨材料,但这类球珠在书写过程中经常出现断线、掉珠、死珠、蘸头等现象,目前由河北省勇龙邦大新材料有限公司与清华大学新型陶瓷与工艺国家重点实验室共同研制的“圆珠笔用氧化锆陶瓷球珠”克服了以上缺陷,填补了国内空白,该科技成果已被列为国家制笔行业“十一五”国家重点推广新产品。
氧化锆陶瓷刀具
氧化锆陶瓷刀具具有高强度、耐磨损、无氧化、不生锈、耐酸碱、防静电、不会与食物发生反应的特点,同时刀体光泽如玉,是当今世界理想的高科技绿色刀具,目前市场主要产品有:氧化锆陶瓷餐刀、剪刀、剃须刀、手术刀等,近几年在欧、美、日、韩等地已开始流行。
氧化锆高温发热材料
氧化锆在常温下为绝缘材料,比电阻高达1015Ω·cm,温度升高至600℃可以导电,而在1000℃以上时是良导体,可作1800℃高温发热元件,最高工作温度可以达到2400℃,目前已经被成功地用于2000℃以上氧化气氛下的发热元件及其设备中,磁流体发电的电极材料也在积极的研究之中。
氧化锆生物陶瓷材料
烤瓷牙家族中的贵族—氧化锆烤瓷牙,烤瓷牙材料的好坏直接影响它的质量和患者身体健康,因烤瓷牙的内冠是由不同金属材料制作而成,金属内冠易与口腔唾液发生氧化反应,氧化锆材质的烤瓷牙由于没有金属内冠层,牙齿透明度好,光泽度极佳,更有效避免了牙齿过敏和牙龈黑线等问题,具有足够好的遮色能力,能够完美解决重度四环素牙患者的牙齿美容需求,而且氧化锆材质的强韧性弥补了普通烤瓷牙易蹦缺的缺点,生物相容性好,不刺激口腔粘膜组织,易于清洁,是目前国内外最优质的烤瓷牙。
氧化锆涂层材料
高性能Y2O3等稳定剂稳定的氧化锆热障陶瓷涂层材料,主要应用于高性能涡轮航空发动机。
氧化锆通讯材料
近年来随着信息及通信等新兴产业的发展,其产品越来越向高精密、小型化方向发展,增韧氧化锆陶瓷优良的力学性能、耐腐蚀及高绝缘性能能够胜任这一领域,目前已有氧化锆陶瓷插针和氧化锆陶瓷套筒产品问世。在陶瓷PC型光纤活动连接器中,二氧化锆插针体是其关键部件。
氧化锆氧传感器
汽车工业中在使用三效催化转化器降低排放污染的发动机上,氧传感器是必不可少的,目前使用的氧传感器有氧化钛式和氧化锆式两种,其中应用最多的就是氧化锆式氧传感器。
早在20世纪70年代中期,日本汽车生产技术完备却难以进入美国市场,但美国制定新政策限制汽车尾气污染给日本带来了机会,日本科学家把氧化锆制成多孔氧传感器,装在发动机里自动检测发动机里氧气与燃烧气体的比例,并自动控制输入气体和排出气体的比例,从而大大减少汽车排放的有害气体,使日本汽车一举打入美国市场。
4.氧化锆装饰材料
传统意义上的装饰陶瓷由普通硅酸盐系统材料制作而成,例如:陈设瓷中的花瓶、陶瓷画板、室内外装潢用陶瓷墙地砖等。氧化锆装饰材料开创了人类美化自身的新领域,目前主要应用于单纯的佩饰品及兼有应用功能的佩饰品。
氧化锆宝石材料
氧化锆宝石材料分为天然立方氧化锆和人工合成立方氧化锆两种。
自然状态下天然的立方氧化锆极难寻找到,决定了其具有了宝石材料稀有性的特点,自然形成的立方氧化锆颜色非常丰富,大颗优质的天然锆石价格决不在同等的钻石之下,是非常稀少的贵重天然宝石。
人工合成立方氧化锆光学性能良好,是廉价而有美丽的钻石替代品。
氧化锆陶瓷首饰
氧化锆陶瓷首饰目前主要有以下几种类型:
(1)镶嵌了氧化锆的银首饰,在这里氧化锆的范围就比较宽广,包括二氧化锆石、工业二氧化锆、高纯二氧化锆、稳定二氧化锆、超细二氧化锆、锆英砂、锆英粉等,镶有立方氧化锆的银镀铑的首饰特别受欧洲客户的青睐。
(2)单纯氧化锆材料佩饰品,是目前装饰陶瓷市场正悄然兴起的一类产品,国内已有陶瓷生产公司在研究、开发、销售这类产品过程中走在了同行业的前列,对这一产业政府也给予了高度重视,2006年北京市科技型中小企业技术创新基金无偿资助项目中就有彩色氧化锆结构陶瓷的研制,市面上有近300多种新的陶瓷佩饰产品,既包括各种新型的款式也包括各种色泽明快的颜色,而且该类产品在欧、美、日和中国香港等地区均有很好的市场,特别受到欧洲市场的青睐。
(3)兼有应用功能的佩饰品,典型的产品是陶瓷手表表壳、表圈、表带等产品,国际知名品牌Chanel/香奈尔、RADO/雷达等手表均有全陶瓷款式,而且价格不菲。
5.氧化锆其它应用
与氧化锆形成复相材料
与其它材料复合形成的复相材料,比如氧化锆与氧化铝、莫来石等材料形成的复相材料,得到了比单相材料具有更优异性能的新材料。
普通陶瓷添加剂
陶瓷色釉料方面的应用:氧化锆为黄绿色颜料良好的助色剂,若想获得性能较好的钒锆黄颜料,必须选用质纯的氧化锆,另外在釉料制造方面,纯的氧化锆可以提高釉的高温粘度和扩大高温粘度变化的温度范围,有较好的热稳定性,其含量为2%~3%时,能提高釉料的抗龟裂性能,还因氧化锆的化学惰性大,能提高釉料的化学稳定性和抗酸碱侵蚀的能力,有时也被用来制作乳浊釉。
制备铬酸盐原料
制备锆酸盐的原料,由二氧化锆和一些金属氧化物或金属碳酸盐反应生成,它们都是大分子结构,具有各种电性能,为高温、电子元器件等领域所应用。
介质陶瓷的电阻很大,能够承受较强的电场而不被击穿破坏,主要有电绝缘陶瓷和电容器陶瓷。敏感陶瓷是一类对某种物理量变化敏感的功能陶瓷。根据其功能不同,又分为热敏、湿敏、光敏、气敏等敏感陶瓷,它们能对温度、湿度、光线和气体等的变化产生敏感的反应。在制仪表、公共交通和家用电器等方面得到广泛应用。而且现在有些陶瓷甚至朝多敏感的集合功能发展,让我们能够及时感觉到身边的各种变化。想想看,如果我们家里观赏的陶瓷制品能对光线和温度产生敏感反应,那我们就可以看到它每时每刻都在发生着变化,更具观赏价值。