陶瓷的组成设计和配料计算

项目二陶瓷配方及配方设计第一节坯料的类型一、教学要求【掌握内容】（1）掌握坯料的不同类型及其特点（2）掌握各氧化物在瓷中的作用二、教学重点与难点【教学重点】各氧化物在瓷中的作用三、教学方法：从生产上的实际情况进行引入，分析。

四、教学时数3学时五、教学内容引入：普通陶瓷坯料一般都是以粘土为主要原料，故可通称为粘土质坯料。

由于使用的粘土种类以及熔剂原料的种类不同，所以还可以将坯料进一步加以区分。

如以长石作为主要熔剂原料的坯料称为长石质坯料。

本章节主要介绍长石质瓷、绢云母质瓷、磷酸盐质瓷和镁质瓷坯料等的特点、用途、主要成分等性质长石质瓷坯料一、瓷器坯料绢云母质瓷坯料磷酸盐质瓷坯料（一）长石质瓷坯料以长石作助熔剂的“长石-高岭土-石英”三组分系统瓷。

烧成特点：烧成温度范围比较宽，可在1150~1450℃的温度范围内烧成各种瓷器。

我国的长石质瓷的烧成温度一般为1250~1350℃。

用途：适合于作餐具、茶具、陈设瓷器、装饰美术瓷以及一般的工业技术用瓷器。

瓷胎构成及特点：由玻璃相、莫来石晶相、残余石英晶相及微量气孔构成。

其瓷质洁白，薄层呈半透明，断面呈贝壳状，不透气，吸水率低，质地坚硬，力学强度高，化学稳定性和热稳定性好。

瓷的相组成范围为：玻璃相50%~60%，莫来石晶相10%~20%，残余石英8%~12%，半安定方石英6%~10%。

1.化学成分SiO2 65%~75%，Al2O319%~25%，R2O+RO 4%~6.5%（KNaO应不低于2.5%）。

2.各种氧化物在瓷中的作用对SiO2、Al2O3、K2O与Na2O、碱土金属氧化物（CaO、MgO等）、着色氧化物（Fe2O3与TiO2）在瓷中的作用、含量的多少进行分析和讲解。

3.瓷中各氧化物成分之间的关系瓷的组分中Al2O3 与SiO2 摩尔比例关系有一个基本一致的规律：①n(Al2O3 )/n(SiO2 ) = 1：5 左右；②坯料中的Al2O3摩尔数不低于2。

陶瓷的组成和配料计算公式陶瓷是一种由土壤和其他天然材料制成的材料，经过高温烧制而成的非金属材料。

它具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损等特点，广泛应用于建筑、家居装饰、工艺品制作等领域。

在陶瓷制作过程中，配料计算是至关重要的一环，它直接影响着陶瓷制品的质量和性能。

本文将介绍陶瓷的组成和配料计算公式。

一、陶瓷的主要组成。

陶瓷的主要成分包括粘土、矿物质和助熔剂。

其中，粘土是陶瓷的主要原料，它具有粘结作用，能够使陶瓷制品具有一定的塑性和可塑性。

矿物质是陶瓷的硬质成分，它能够增强陶瓷制品的硬度和耐磨性。

助熔剂是一种能够降低陶瓷烧结温度的物质，它能够促进陶瓷的烧结和结晶过程，提高陶瓷的密实度和强度。

二、陶瓷的配料计算公式。

1. 粘土的配料计算公式。

粘土是陶瓷的主要原料，它的配料计算公式如下：粘土含量=（粘土质量/总质量）×100%。

其中，粘土含量是指陶瓷中粘土的质量占总质量的百分比；粘土质量是指所用粘土的质量；总质量是指陶瓷的总质量。

2. 矿物质的配料计算公式。

矿物质是陶瓷的硬质成分，它的配料计算公式如下：矿物质含量=（矿物质质量/总质量）×100%。

其中，矿物质含量是指陶瓷中矿物质的质量占总质量的百分比；矿物质质量是指所用矿物质的质量；总质量是指陶瓷的总质量。

3. 助熔剂的配料计算公式。

助熔剂是一种能够降低陶瓷烧结温度的物质，它的配料计算公式如下：助熔剂含量=（助熔剂质量/总质量）×100%。

其中，助熔剂含量是指陶瓷中助熔剂的质量占总质量的百分比；助熔剂质量是指所用助熔剂的质量；总质量是指陶瓷的总质量。

三、陶瓷的配料计算实例。

以某种陶瓷为例，其配料计算如下：1. 确定粘土的配料比例。

假设所用粘土质量为200kg，总质量为500kg，则粘土含量=（200/500）×100%=40%。

2. 确定矿物质的配料比例。

假设所用矿物质质量为100kg，总质量为500kg，则矿物质含量=（100/500）×100%=20%。

陶瓷配料的计算题目MgO-Al2O3-SiO2为重要的高温陶瓷材料体系之一，在窑具、电路基板、蜂窝陶瓷等方面具有广泛用途。

现利用煤矸石、工业氧化铝、菱镁矿为原料，辅以组分氧化物调节，配制分子式为Mg1.8Ca0.2Al3.85Fe0.15Si5O18的陶瓷配方，若煤矸石用量为50 wt%，其余Al2O3由工业氧化铝、MgO由菱镁矿补充，配方最终由分析纯组分氧化物试剂调节至配方要求。

请问配制1Kg该陶瓷粉料时，需要各种原料各多少(精确0.001)？其中，煤矸石、磷镁矿化学成分如表所示，工业氧化铝按纯物质计。

表1 预处理煤矸石化学组成Composition SiO2Al2O3MgO Fe2O3CaOMass fraction/wt%60 30 5 32 表2 磷镁矿化学组成Composition MgCO3FeCO3CaCO3Massfraction/wt%97 2 1解：具体计算过程如下：3.1计算陶瓷的分子量。

将其分子式改写为（MgO）1.8（CaO）0.2（Al2O3）1.925（Fe2O3）0.075（SiO2）5各氧化物的相对分子质量分别为：MgO：40.3040 CaO: 56.0800 Al2O3 :101.9620 Fe2O3 :159.6910SiO2 :60.0840陶瓷的相对分子质量为592.4350 g/mol由此计算1 kg该陶瓷粉料中各个氧化物所占的质量。

具体结果见表3-3表3-3 陶瓷熟料中各氧化物质量3.2 计算各原料中组分含量由题意知：煤矸石用量占原料50%，故假设煤矸石用量为500 g。

则，由煤矸石组成可得其引入的氧化物种类及质量，结果见表3-4：由此可知，仍需要氧化物的量，其汇总结果见表3-5：假设MgO所需量全部由磷镁矿提供，所需磷镁矿的质量= 97.4600×84.3142/（40.3040×0.97）= 210.177g则，由磷镁矿引入的各氧化物质量见表3-6：表3-6 磷镁矿引入各氧化物质量（g）则，由此可计算出需加入的各组分氧化物的质量，结果见表3-7：由此得，共用原料的质量为：500+398.7403+210.1769=1108.9172则，煤矸石用量的百分含量为：(500/1108.9172)×100%=45.09%由此可知，煤矸石用量未达到要求，故调整其用量。

各种陶瓷产品对坯料和釉料的性能有不同的要求，各地可供选用的原料也各异，在生产过程中原料的成分、性能也会发生变化，因此，配料方案的确定和计算是陶瓷生产的关键问题之一。

通常是根据配方计算的结果进行实验，然后在试验的基础上确定产品最佳的配方。

第一节配料的依据单独一种原料，一般很难直接用来制造陶瓷，更难以满足产品的特定要求。

通常都是采用多种原料互相配合，才能制造出符合特定要求的陶瓷产品。

在拟定原料配方时，应遵循以下各项原则。

一、坯料和釉料的组成应满足产品的物理-化学性质和使用要求如釉面砖要求有一定的吸水率，才能牢固地粘贴在墙面上；在使用环境下反复升降温不致开裂、剥落，寿命长；釉面光滑平整，颜色均一，尺寸规格一致，不仅能使建筑物整体美观，而且便于施工。

地砖要求吸水率较小，但应耐磨、耐酸碱腐蚀和防滑等。

日用瓷要求有一定的白度和透明度，并对釉面铅的溶出量有严格限制。

炊具用的耐烧陶瓷，直接经受热源加热，蒸煮食物，故要求有较好的抗热震性能和较高的导热系数。

电瓷要求有较高的机械强度和电绝缘性能等。

对某一具体品种，都还有专门的要求，在国家标准、行业标准中，一般都列出了详细的产品性能指标。

拟定配方时，必须注意满足这些具体要求。

二、拟定配方时应考虑生产工艺及设备条件一般来说，对于坯料总是希望成型性能好，坯体强度高，有较宽的烧成温度范围。

烧成温度、气氛应与窑炉的性能相适应。

若釉、坯化学性质相差过大，烧成易出现坯体吸釉，造成干釉现象。

釉的熔融温度应和坯体烧结温度相近。

釉的热膨胀系数应比坯体稍小，使冷却时釉层受到不大的压应力，利于增加产品的机械强度，防止变形。

当采用低温快速烧成工艺时，配料应选用烧成收缩小，烧减小的原料，减少粘土用量，降低坯料中游离石英总量，增加熔剂成分等。

三、拟定配方时应考虑经济上的合理性我国地域辽阔，陶瓷原料储量丰富，几乎各地都有适合生产陶瓷的原料，若舍近求远，不仅运费增加，而且投产后也会带来困难，因此选用原料尽量作到就地取材，综合利用。

陶瓷的配料及计算陶瓷的配料及计算洛阳理工学院 2011.2陶瓷的配料及计算λλλ一、陶瓷坯釉料配比和组成的表示方法二、企业各种配方的价值与意义三、陶瓷坯体配方计算一、陶瓷坯釉料配比和组成的表示方法λλ陶瓷的配料包括坯料和釉料的配料两种，坯料和釉料的表示方法相近但有差异。

陶瓷配料的表示方法主要有四种：示性矿物组成、实验式表示法、化学组成和配料量表示法。

我们在企业看到的主要是配料量表示法；在许多参考书中看到的化学组成和实验式表示法；示性矿物组成表示法一般只在说明坯体的性质时才使用，没有实际意义。

一、陶瓷坯釉料配比和组成的表示方法λλλλλ一、陶瓷坯料和釉料配比的表示方法λλ1、示性矿物组成表示法如：某瓷器的组成是：长石25％、石英35％、粘土40％，属于长石瓷。

2、化学组成表示法邯郸陶瓷研究所研制的瓷器配方：SiO272.4％、TiO20.11％、Al2O3、21.5 ％、Fe2O30.11％、Na2O0.69％、K2O3.24％、CaO1.3％、MgO1.3％、其它氧化物6.53％。

我国瓷的化学组成一般在下列之间波动：SiO265～75％、Al2O319～25％、RO＋R2O4～6％。

一般瓷的化学组成不固定，SiO2含量高时Al2O3就低，我国和日本的瓷器就是如此；反之也成立，SiO2低时Al2O3含量就高，欧美的瓷器就是这样。

一、陶瓷坯釉料配比和组成的表示方法λλλλλλλλλ3、实验式表示法釉式是以R2O＋RO摩尔数（mol数）总和为1，再计算其他的三价氧化物和SiO2 的数值，写出釉式。

我国日用瓷、古瓷及著名产瓷区的釉式如下：（R2O＋RO）· （1.9～4.5）Al2O3· （12～20）SiO2，烧成温度约1300℃。

康熙年间的斗彩青花釉实验式：（0.185K2O＋0.151Na2O＋0.548CaO＋0.116MgO）· （0.664Al2O3＋ 0.034Fe2O3）· 0.4879SiO2。