7.2.1 普通粘土陶瓷的主要原料在线视频

我们现在讲第二个大问题

第二个大问题

就是普通黏土陶瓷的主要的原料

主要的原料

为什么要讲它的主要的原料

因为我们说在陶瓷里头

功能陶瓷 结构陶瓷

工艺上烧结温度要求的很高

对它的组织结构

要求的非常严格

对它的性能也要求非常严格

但是它的原料本身

除了纯度比较高以外

它的配方是比较简单的

它的配方比较简单的

你用什么陶瓷 就用什么原料

用什么陶瓷就用什么原料

我加进一些东西

它主要是烧结过程当中

助烧作用是另外一回事

在陶瓷当中

原料比较复杂的是普通陶瓷

是普通陶瓷

你拿我们黏土

普通的黏土陶瓷来讲对吧

它就比较复杂

他有哪些原料

有黏土类的原料

有石英类的原料

有长石类的原料

三大原料

当然也有不一样

有什么骨灰瓷 有什么云母瓷

还有其他瓷

但是它的原料

大同小异

长石是肯定的

石英也是需要的

黏土也是需要的

我就讲讲 重点的讲一讲

材料

因为材料 不同的材料

在陶瓷的烧结过程当中

它起着不同的作用

起来着不同的作用

对它的结构

为什么是那种结构

跟那个原料有关系

为什么有这种性能

跟原料也有关系

所以了解陶瓷的原料

是学习陶瓷的基础第一步

我们知道

在第一章我们讲过

金属是冶炼成的

陶瓷是烧结成的

玻璃是熔凝成的

陶瓷是烧结成的

什么叫烧结

什么叫烧结

所谓烧结是把粉体的成型体

在低于它的熔点的温度下

当然温度比较高了

在低于它的熔点的烧结温度下

它经过自发的密实 填充

相结合的过程

最后烧成一个固体

所以它一定是什么

是一个粉体的成型体

在它的熔点之下

它自发的

变成一个密实体

互相填充 互相连接

变成一个密实体的过程

当然了

如果不出液相

这叫做固相烧结

如果出了液相 有液相参与的

叫做液相烧结

它是这么个过程

陶瓷它是烧结成的

那么我们这些原料

必须在烧结过程当中

起不同的作用

那么现在我们就讲

普通陶瓷的

这几大类材料

分别起什么作用

第一大材料是黏土

黏土类 石英类 长石类

无论是黏土类

石英类还是长石类

这里边都得有二氧化硅

都得有二氧化硅

我们知道

石英就是二氧化硅

长石

长石有四种了

钾长石 钠长石 钡长石 钙长石

都是有什么

如果是钠长石就是氧化钠

钾长石就是氧化钾

那么钡长石就是氧化钡

钙长石就是氧化钙

除了这些碱金属

或碱土金属之外

氧化物之外

还有一个二氧化硅

还有一个三氧化二铝

然后还有六个二氧化硅

它那个分子式是这样组成的

那么这里边二氧化硅很多的

石英

原则上讲是纯的二氧化硅

黏土

黏土是什么

黏土是二氧化硅

三氧化二铝

二氧化硅加结晶水

所以这里边

都有一个二氧化硅

即使是三氧化二铝

也是两个铝所组成的

那么其他的也都是氧化物

也都是氧化物

注意都是氧化物

无论是黏土 长石还是石英

基本结构就是硅氧四面体

都有二氧化硅

二氧化硅里边

基本上它是个硅氧四面体

所组成的

硅氧四面体

可以以岛状的双岛

三个组成的

那么一二 一二三四五六

可以六个组成的

是岛状的

再有一个

硅氧四面体

可以连起来

是线状的

或者叫链状的

那么两个链连起来是双链的

三个链连起来是三链的

如果多了以后

当然是面状的

是层状的了

一层一层连着

如果说是一层一层再连接起来

那么就是体状的

所以在硅酸盐

这都属于硅酸盐了

在硅酸盐材料当中

最基本的结构单元是硅氧四面体

我们看这边 图上

讲的岛状的

下边是链状的

中间是层状的

层状再组成立体

就是体状的

我们看看体状的

硅氧比肯定是多少

肯定是一比二

二氧化硅

二氧化硅

怎么叫一比二

就是一个硅周围有四个氧

氧周围有两个硅

那么二氧化硅结构

跟金刚石结构有类似的地方

金刚石结构是什么

是立方晶系 面心立方点阵

金刚石结构

那个碳原子

首先占了一个面心立方的

然后再占据二分之一的

四面体间隙

是一个碳周围四个碳

一个碳周围四个碳

一个碳周围四个碳

这样组成网状的结构

二氧化硅也是

只不过是在两个原子之间

加上一个氧而已

二氧化硅

它的结构对称性非常好

它的强度非常高

性能非常稳定

这是我们讲的

就是它的基本原料

基本原料是硅酸盐

硅酸盐

可以是岛状的

是链状的 是层状的 是体状的

当然我们说的这硅氧四面体

既使是一个岛状的

它的周围

你比方说硅

一个硅连着四个氧

氧还要连别的东西

要连别的东西

如果连一价的就断了线了

连两价的

连上它

还有连着另外的东西

是不是

这是最基本的结构

硅酸盐的最基本的结构

那么我们看看刚才讲的

如果是纯粹的网状的二氧化硅

他的氧硅比是2

它就是石英

如果是层状的

硅氧比

氧硅比是2.5

比方说滑石

可以到2.75的

可以到什么

要到孤立的就是氧硅比是4

那么这时候

孤立的硅酸盐四面体

这就是岛状的

我们看从上到下

氧硅比逐渐增加

那么它的网络的情况

互相连接的情况是越来越差

或者是从下到上走

氧硅比逐渐缩小

但是它的网状结构越来越强

网状结构越来越强

这是硅酸盐的基本情况

硅酸盐的基本情况

我们说黏土

黏土有各种类型的

有高岭石 高岭土

有埃洛石 有白云石

有蒙脱石 有绿泥石等等

不太一样

尽管黏土有各种类型

但是它的结构有一个共同的特点

它是层状的

它是层状的

你看它是分成一层一层的

分成一层一层的

有的有结晶水的

有的没有结晶水的

你看这里边

埃洛石和蒙脱石中间有结晶水

那么结晶水把它分开了

结晶水把它分开了

那么我们看看白云母

它是一层一层的

它是一层一层的

为什么一层一层的

注意

我们看白云母

白云母它的结构当中

中间有一个大的圆圈

大的圆圈代表钾

注意钾是一价的

钾是一价的

它的离子半径也比较大

它又是一价的

因此造成钾

对它的层间的结合力是很弱的

因此容易分开

容易分开

我们看

无论是高岭土也好

白云母也好

绿泥石也好

都是一层一层的

都是一层一层的

由于有了一层一层的结构

特点是什么

没有水的时候

它比较坚硬

一有水进去

就变得很粘稠

就变得很粘稠

一定的附着力

这就是硅酸盐的黏土的

基本的特点

这张图当中

你要仔细看

画的是很清楚的

哪一个是氧 哪个是氢氧根

哪个是硅 哪个是硅和锂的

哪个是铝等等这些

图里边讲的很清楚

它是层状的

我们再看看二氧化硅

我们再看看二氧化硅

二氧化硅

如果是晶态的二氧化硅

纯粹是晶态的

一个单晶就是水晶

那么如果变成玻璃

把二氧化硅熔凝了

冷却下来

室温冷却下来

它就变成玻璃了

已经不是晶态的了

那么就是我们讲的石英玻璃

石英玻璃

我们看水晶是二氧化硅的单晶

是三维有序的

不仅近程有序

而且是长程有序的

有周期性 等同性

排列非常规范

非常规则

那么你看看石英玻璃

就变得非晶态的了

非晶态是什么

我们第一章讲过

短程有序 长程无序

所谓短程有序

你往近了看

每一个都是硅氧四面体

都是硅氧四面体

在硅氧四面体层次上

是不变的

但是你往远处了一看

就不像水晶一样

有三维有序的了

它无序的

是长程无序的

这就是石英玻璃

我们再看看我们平常讲的

苏打石灰玻璃

我们常用的石英玻璃

石英玻璃叫做石灰苏打玻璃

为什么叫做石灰苏打玻璃

有氧化钙 有氧化钠

有二氧化硅

注意 这里边有氧化钠

氧化钠

做窗玻璃来讲

是非常必要的一个原材料

为什么

降低熔点 增加透明性

这里边钠离子加到里边去了

钠离子

首先离子半径很大

第二个它是一价的

它是一价的

它是一价

那就占了一个空隙位置

占了一个空隙位置

增加它透明性的同时

它就把熔点降了很多

为什么降低熔点

刚才我们讲

钾钠一价的

它一只手连着硅氧四面体那个氧

另外一只手

它断了

它一价的

一条胳膊

那这样它联系

不紧密了

因此熔点降下来了

这就是三种

我们讲玻璃那一章

我们还要仔细的讲

玻璃的情况

我们这张图

主要是了解一下

什么是晶态的

什么是非晶态的

在非晶态的当中

当加了一价的钾钠

或者羟基以后

对玻璃性能影响很大

降低熔点降的很大

好 那么这就是云母

我们刚才讲了

云母是层状的

云母还可以进行切削

它就是层状的

我们这一节讲的是什么

三种原料的作用

首先黏土

第一个

有可塑性

就是可成型

第二有结合性

把不同的材料

结合到一块去了

有了黏性

那么第三

有流动性 均匀性和黏附性

悬浮性

可以把不同的料怎么样

配的很均匀

有悬浮性

第四个最重要的原因是什么

因为黏土是三氧化二铝

两个二氧化硅

加上两个结晶水

跟莫来石的结构

莫来石

是两个二氧化硅

三个三氧化二铝

它最接近

成分上最接近

在烧结过程当中

很容易从黏土变到莫来石

陶瓷里面的晶相

这是黏土的作用

第二大原料是石英

石英在日用陶瓷当中

有什么作用

石英作用也很大

石英它是个瘠料

瘠字是贫瘠的瘠

是贫瘠的瘠

烧结过程当中

大颗粒的石英不会熔化

一直保持在固体状态

就防止烧结过程当中塌陷

另外石英

还要发生晶型转变

从β石英变成α石英

那么这个过程

有一些体积的膨胀

就跟其他料烧结的过程当中

收缩互相匹配

那么第二个原因是什么

就是说那么石英也是组成莫来石

三个三氧化二铝

两个二氧化硅的

一个重要的原料

另外石英加到陶瓷里边

增加陶瓷的白度 透明度

增加它的白度或者透明度

因此石英

也是陶瓷烧结过程当中

不可或缺的一种原料

我们第三大原料

就是长石

长石的作用是什么

它可以作为坯料

釉料 色料的溶剂

长石当中由于有碱金属

或者碱土金属

它的软化点是非常低的

或者是熔点是很低的

那么由于熔点低

因此它可以作为

一个溶剂

我们发生液相烧结

液相烧结

主要是长石里边的碱金属

里边有了碱金属

它的熔点就比较低了

形成液相烧结

熔化以后

液相烧结起什么作用

形成液相以后

首先会形成表面张力

把不同的颗粒拉紧

形成液相烧结

另外由于液相

里边扩散比较容易

那么扩散比较容易

是三氧化二铝和二氧化硅

互相扩散形成莫来石

成为晶相

那么由于有长石的存在

长石变成液相以后

它还可以把小颗粒的二氧化硅

甚至把黏土的成分

给它熔化

熔化 熔化以后

形成的晶相就是莫来石相

剩下的那些变成玻璃相

另外它可以拉紧

变成密实体

增加它的密实度

减少气孔率

长石起着非常大的作用

总而言之

这三大材料

在日用陶瓷的烧结过程当中

都起了非常非常重要的作用

黏土 它首先是成型可塑

悬浮均匀化的作用

石英

主要是个骨料的作用

骨料的作用

然后增加白度 增加透明度

长石

主要是个液相的作用

形成液相以后

拉紧 表面张力

变成液相烧结

便于扩散

这三者的共同作用

各起各的作用

形成晶相

形成玻璃相

最后把气孔排出

这些都是烧结过程当中

起的非常重要的作用

那么你可以想象一下

跟金属的

我们刚才讲了炼钢

炼铁是个氧化反应

炼钢是个还原反应

根本就是不一样的

它是烧结 陶瓷是烧结过程当中

再理解一下烧结的过程