日用长石质瓷坯料配方设计、试样制备及其性能测试
1. 前言
实验目的及意义：
通过陶瓷工艺设计性综合实验，达到：
（1）深刻常用陶瓷原料在陶瓷坯料中的作用；
（2）掌握坯料配方设计和实验研究方法；
（3）掌握实验技能，提高动手能力；
（4）提高分析问题和解决问题的能力；
（5）为毕业论文实验、进一步深造或从事专业技术工作奠定良好的基础。
2. 文献综述
陶瓷行业在我国是一个古老的行业．大约已有8000多年的历史在唐宋时期，陶瓷制造已相当发达，并形成一定的生产规模。
宋代钧、汝、官、哥、定五大名窑产品闻名于世，陶瓷器作为商品开始批量输出海外明清两代，是我国瓷业发展的历史鼎盛时期。
以江西景德镇瓷器为代表，其精美多样的产品、精湛的技艺，在全世界享有极高的声誉。
建国以前，我国陶瓷行业受到了严重的摧残，一蹶不振；而此间西方制瓷业却得到了很大的发展，我国的瓷国地位受到了严重的挑战。
建国以来，我国的陶瓷行业得到了迅速的发展，陶瓷企业遍布全国，形成河北唐山、邯郸，山东淄博，江苏宜兴，江西景德镇，湖南醴陵，福建德化，广东佛山、湛江、汕头，辽宁海城等重点陶瓷产区；建立了陶瓷研究所、设计院、大专院校与陶瓷装备制造、装饰材料制造等专业工厂，一个完整的工业体系业已建立；产品品种也由日用陶瓷、陈设艺术陶瓷扩展到建筑卫生陶瓷、工业陶瓷及高技术陶瓷等领域。
近年来，我国传统的日用陶瓷行业引进了国外先进的制瓷技术和装备，使许多产区、企业的生产进一步现代化，产品质量不断提高，产品出口创汇增加，我国日用陶瓷工业和世界先进水平的差距在逐步缩小。
目前国际陶瓷业正在逐步重组，生产格局在调整变化之中。
一些发达国家，如德国、美国、日本，凭借技术、资金优势转向重点发展高技术陶瓷；而日用陶瓷的生产由于原料、人工费用增加、附加值相对较低等原因，正逐步转移到发展中国家，这就为我国陶瓷产品抢占国际市场提供了难得的机遇。
目前我国日用陶瓷出口数量占世界第一位．但平均售价偏低的局面仍无明显改观，其主要原因是产品档次低，花色品种不适应国际市场需求因此，从原料、燃料、辅助材料、技术装备、生产管
理等诸多环节人手，提高出1：3产品的质量是我国陶瓷行业发展的关键，必须走。
以质取胜”之路。
长石质瓷是目前国内外陶瓷工业所普遍采用的一种瓷质。
它是以长石作助熔剂的“长石—石英——高岭土”三组分系统瓷，由粘土、石英、长石以2∶1∶1左右的比例配合，经制泥、成型、干燥、上釉、烧制(1200～1400℃)等工序制成。
这种瓷利用长石在较低温度下熔融并形成高粘度玻璃的特性。
瓷胎是由玻璃相（50%～60%）、莫来石晶相（10%～20%）、残余石英晶相（8%～12%）、半安定方石英晶相（6%～10%）及微量气孔相（0.5%）构成。
原料来源丰富、价格低廉,能制成大型制品，又具有相当好的电绝缘性能、力学性能、热性能、化学稳定性和耐气候性等特点。
3. 实验过程总体安排
首先查阅资料选择一种长石质瓷坯的化学组成，估计其烧成温度和抗弯强度，再根据已有的原料计算出配料量，然后根据配方，制备试样若干，通过对不同温度下烧制的试样的吸水率和线收缩率测定，绘制温度－收缩率，温度－吸水率曲线，确定烧成温度，最后测量在此温度下烧成试样的抗弯强度，另补充电解质稀释泥浆实验。
4. 实验配方设计计算（近似计算）
4.1瓷坯及原料化学组成“灼减量”换算成不含灼减量的质量分数（表1—表2）
瓷坯为日用长石质瓷坯料
通过查阅文献得到一种长石质瓷的配方如下表一所示
表一某瓷器的配方wt%
通过换算得到这种原料不含酌减的各化学组成组成如下表二所示
表二不含酌减量的各原料的化学组成wt%
通过各种原料中每种氧化物的质量，然后将各原料的同种氧化加和结果如下
从而得到这种长石质瓷的化学组成如下所示
因此可以用所给的以下原料进行配料量的计算
实验室原料使用石英、长石、生砂石、滑石粉、洪江土、苏州土
表3 瓷坯及原料化学组成（含灼减）wt% 单位: %
无灼减）wt% 单位： %
表4 换算后瓷坯及原料化学组成（
（注意：为保证成形性能可塑性要求，苏州土使用量不超过15%，洪江土使用量不超过20%，瓷坯MgO质量分数超过0.50%时，需加入滑石粉满足。
）
拟定苏州土引入量14.00%，洪江土引入量18.00%
表5 配料量计算过程
4.3将算得的配料质量分数换算回含灼减量的配料质量分数，并按百分比折算一次即得配方
原料计算值/% 换算值/% 配料百分比/%
苏州土 14.00 15.96 14.42
洪江土 18.00 20.76 18.75
滑石粉 0.710 0.750.68
长石 22.82 22.98 20.76
生砂石 22.11 25.89 23.38
石英 24.29 24.36 22.00
合计 110.70 100.00
即最终设计的配方为苏州土14.42%、洪江土18.75 %、滑石粉0.68%、长石20.76%、
生砂石23.38%、石英22.00%
5. 材料技术指标
该长石质瓷烧成温度控制在1250～1280℃，
抗弯强度应在50～70M P a 。
6.实验工艺流程、设备及工艺参数
6.1实验工艺流程及工艺参数
6.2实验设备
电子天平，双头快速球磨机，电热恒温干燥箱，成型压机，高温箱式电阻炉，抗弯强度测试测定仪。
7. 检测项目
7.1吸水率、烧成线收缩率测定
吸水率计算公式
W=（G1-G0）/G0×100% 式（1）
式中： W —试样的吸水率，%
G0—试样干重，克
G1—试样吸水饱和后的重量，克
烧成线收缩率计算公式
Y=（L0-L）/L0×100% 式（2）
式中： Y—试样的烧成线收缩率，%
L0—试样干燥后长度，mm
L—试样烧成后的长度，mm
在200～1300℃范围内选取时选取25个温度点，设计升温曲线，分别在这些温度点测试试样的吸水率和烧成线收缩率，并绘制温度－收缩率，温度－吸水率曲线确定烧成温度。
温度
7.2抗弯强度测定（三点弯曲法）
R f=3P L/2b h2式（3）
式中：R f—抗弯强度，N/m2
P—试样断裂时负荷，N
L—支撑刀口间距，m
B—试样断口处宽度，m
h—试样断口处厚度，m
确定烧成温度后，在该温度烧制试样10个，分别用抗弯强度测试仪测定它们的抗弯强度，并取平均值。
8.电解质稀释泥浆实验
（1）稀释剂：碳酸钠、硅酸钠溶液
（2）定量泥浆，加入等体积不同浓度稀释剂，
（3）恩氏粘度计测试相对粘度；
（4）确定最佳稀释范围。
9. 参考文献
[1]李家驹，缪松兰，马铁成，林绍贤，朱振峰.陶瓷工艺学.北京.中国轻工业出版社 2010.8
[2]裴秀娟，石振江，金宝元.日用陶瓷工厂技术员手册.北京.化学工业出版社2007.7
[3]徐刚. 关于《GB3299-82日用陶瓷吸水率测定方法》的探讨.陶瓷工程1997 30卷36页
[4]王瑞生，韩正余.用内蒙呼和土研制日用细瓷.矿产综合利用.2005年8月4期
[5] 樊震坤,刘贤纪,孙仁花,王志义,张儒岭. 钠长石质高级日用细瓷的研究. 中国陶瓷. 一九九三年第一期
[6]中华人民共和国轻工行业标准《QB/T1548-1992陶瓷坯泥料线收缩率测定方法》
[7]中华人民共和国国家标准《GB/T4741-1999陶瓷材料抗弯强度试验方法》。
