卫生陶瓷坯料配方设计.docx

1、卫生陶瓷坯料配方设计.卫生瓷坯料配方设计、试样制备及其性能测试1.实验目的通过瓷工艺设计性综合实验，达到：（1）深刻常用瓷原料在瓷坯料中的作用；（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.实验安排2.1 查资料，进行坯体配方设计和计算，完成实验方案设计报告。2.2 实验过程（实验流程如图 2-1 ）2.2.1 原料处理（粉碎机或研钵）（ 颗 粒 小 于 1mm 或 全 部 通 过 20 目 筛 ）2.2.2 配料、球磨、烘干、造粒配 料 量 300g2.2.3

2、成 型按 模 具 尺 寸 、每 个 7g 原 料 成 型 试 样 33 个 以 上 ，测 试 烧 结 温 度 围 用 20 个 ，按 烧成温度烧成 10个。配 料料 : 球 :水 =1:2:0.6球80 目过 筛烘 干400g+0.5% 减 水 剂20 目40 目陈 腐过 筛喷雾造粒研磨过筛压制成型烧成温度测定试样烧成性能测试图 2-1 实验流程.2.3 完成实验总结报告(2 周)3.设计容3.1 前言3.1.1 课题背景纵观我国瓷发展史，自改革以来，卫生瓷工业快速发展起来，多年位居世界第一，成为世界卫生瓷生产大国。目前，中国的卫生瓷生产可谓诸侯林立，企业大部分集中在，和地区，这三个地区年产量

3、均超过 1000 万件，合计产量占全国总产量的 70.3% ，其价格相差也十分悬殊，一套坐便器从几十元到两三千不等，从产量上来说是最大的，而从产品的档次和出口来讲，则是独占鳌头。在国生产瓷飞速发展的同时，欧盟卫生瓷行业也出现新的变化与发展，中国大量出口卫生瓷的同时也大量进口外国高档卫生瓷产品，国外著名的卫生瓷品牌纷纷在中国建厂，抢占中国高档卫生瓷市场。而如今，广大人民的辛福生活已离不开卫生瓷带来的无线便捷，生活的一部分不仅仅是柴米油盐，而更多的是居室安逸程度。行人士都知道,瓷坯釉料配方是瓷生产企业生产和技术管理中非常重要的部分，所以卫生瓷广泛的应用注定了坯釉料必定是众多厂家研发的主要项目。3.

4、1.2 目的和意义本人在这里仅就其坯料为研究对象，通过查阅文献选择一种卫生瓷坯料配方，来完成实验，致力总结出较合适的坯料配方。3.2 配方设计和计算过程3.2.1 配方设计（1）查阅文献得到一种卫生瓷的坯料化学成分（表 3-1 ）表 3-1某卫生瓷的坯料化学成分（质量%）2SiO2Al2OFe2OTiO2CaOMgOKONaO合 计332270.0923.480.760.510.471.052.800.6499.80（2）实验原料的化学组成（表 3-2 ）表 3-2实验原料的化学组成（质量%）.原 料SiO2Al2OFe2OTiO2CaOMgOK ONaO烧 失 量3322石 英98.50.7

5、0.10.1-0.3-0.3长 石64.318.90.1-0.60.213.72.10.5生 砂 石44.239.50.20.10.2-15.8碱 矸37.539.30.61.41.41.80.22.115.7滑 石 粉62.00.40.1-1.530.5-5.5洪 江 土49.534.40.4-0.30.11.20.413.3土46.4339.870.50-0.320.10-12.303.2.2 计算过程（1）将原料化学组成中带有“烧失量”者 换算成为不含烧失量的各氧化物的质量分数 。 上 述 原 料 经 换 算 后 的 原 料 化 学 成 分 的 质 量 分 数 如 表 3-3 （ K2

6、O、 Na 2O 以 合 量 计 ）表 3-3换 算 后 原 料 化 学 组 成 wt%单位： %原 料SiO 2Al 2O3Fe 2 O3TiO 2CaOMgOK2 O+Na2 O总 计石 英98.80.700.100.10-0.30-100.00长 石64.6219.00.10-0.600.2015.88100.40生 砂 石52.4946.910.240.120.24-100.00碱 矸44.4846.620.711.661.662.142.7299.99滑 石 粉65.610.420.11-1.5932.28-100.01洪 江 土57.0939.680.46-0.350.121.85

7、99.55土52.9445.460.57-0.360.11-99.44（2）列表用化学组成满足法进行配料计算，其配料中软质粘土（采用土）用量规定不超过 15%，兹定为 14%。计算过程见表 3-4 。表 3-4配料量计算过程项 目 SiO 2 Al 2 O3 Fe2 O3 TiO 2 CaO MgO K2 O+Na2 O化学组成.某卫生瓷70.0923.480.760.510.471.053.44土 14%7.416.360.08-0.050.02-余 量62.6817.120.680.510.421.033.44滑 石 粉100 1.03/32.282.090.01微 量-0.051.03-

8、=3.19%余 量60.5917.110.680.510.3703.44长 石100 3.44/15.8814.004.120.02-0.130.043.44=21.66%余 量46.5912.990.660.510.24-0.040生 砂 石100 12.99/46.9114.5312.990.060.030.07-=22.11%余 量32.0600.600.480.17-0.040石 英100 32.06/98.8032.060.230.030.03-0.10-=24.29%余 量0-0.230.570.450.17-0.140（3）将计算所得到的配料质量分数，按原料组成中本来含有烧失量者

9、换算成为含烧失量在的原料配料质量分数，全部按百分比折算一次即得到配料量如表3 - 5 所 示 ， 然 后 计 算 制 备 3 0 0g 坯 料 所 用 的 原 料 质 量 。表 3-5换算前后配料质量分数计 算 值换 算 值配料质量分数土14 %15. 96%14. 9 8%滑 石 粉3.1 9 %3. 38%3. 17%.长 石2 1.66 %2 1.7 7 %20.4 3%生 砂 石2 7.69 %3 2.8 9 %30.8 7%石 英3 2.45 %3 2.5 5 %30.5 5%106. 55%100. 00%制 备 3 0 0 g 坯 料 所 用 的 原 料 质 量 ：石英： 300

10、30.55 %=91.6 5g长石： 30020.43 %=61.29 g滑石粉： 3003. 17%=9.51 g土 ： 3 0 0 1 4. 9 8 %= 4 4. 9 4 g生 砂 石 ： 3 00 3 0. 8 7 %= 92. 6 1 g3.3最终设计的配方如表 3-6 所示表 3-6 最终设计配方项 目石英 长石 滑石粉 土 生砂石原 料坯料质量分数 30. 55% 20. 43% 3. 17% 14. 98% 30. 87%原料质量91. 6561. 299. 5144. 9492. 613.4 性能测试3.4.1 泥浆流变性的测定泥 浆 的 流 动 性 与 相 对 粘 度 成

11、反 比 , 流 动 度 (V) 与 相 对 粘 度 ( ) 的 关 系 式 为 V = 1/ 。 流 动 性 好 的 泥 浆 , 才 能 保 证 坯 体 的 质 量 , 防 止 坯 体 变 形 。 当 泥 浆 粘 度 过 大时,流动性差,吃浆速度较快,坯体溏软,容易出现泥浆缕,严重时导致坯体坍塌,泥浆流入模型会造成坯体薄厚不均和浆面不平整,并在排浆时不能流净,燥时易产生坯裂等缺陷,给生产尤其是成形造成很大的困难；反之粘度过小,流动性太好,泥浆中的粗颗粒会产生沉淀,使坯体组织不均匀,干燥收缩不均,易开裂,另外吃浆速度减慢,半成品脱模晚,坯体板硬,加工性差,加工时很容易出现开裂现象。1卫生瓷泥浆的

12、相对粘 度 一 般 在 4 30 5 40 ( 用 恩 氏 粘 度 计 测 定 流 出 200ml 泥 浆 所 需 时 间 ) 。.（1）相对粘度的测定 配 制 电 解 质 标 准 溶 液 ： 配 制 百 分 浓 度 为 5%或 10%的 Na 2 CO3 、 NaSiO 3 两 种 电 解质的标准溶液。电解质应在使用时配制，尤其是水玻璃极易吸收空气中 CO2 而降低稀 释 效 果 。 Na2 CO3 也 应 保 存 于 干 燥 的 地 方 ，以 免 在 空 气 中 变 成 NaHCO3 而 成 凝 聚 剂 。粘土试样须经细磨、风干过 100 目筛。泥浆需水量的测定：称取 200 克干粘土，用

13、滴定管加入蒸馏水，充分搅拌至泥浆开始呈微流动为止（不同粘土的加水量波动于 3070%），记录加水量。电解质用量初步试验：在上述泥浆中，以滴定管将配好的电解质标准溶液仔细滴入，不断搅拌和匀，记下泥浆明显稀释时电解质的加入量。取 5只泥浆杯编好号，各称取试样 300 克（准确至 0.1 克），各加入所确定的加水量，调至呈微流动。 在 5 只 泥 浆 杯 加 入 所 确 定 的 电 解 质 加 入 量 ， 其 间 隔 为 0.5ml 1ml 。 5 只 泥 浆杯中所加电解质质量不同但溶液体积相等，用电动搅拌机搅拌半小时。洗净并擦干粘度计，加入蒸馏水至两个尖形标志，调整仪器水平，将具有刻度 线 的 1

14、00ml 容 量 瓶 口 对 准 粘 度 计 流 出 孔 ，拔 起 木 棒 ，同 时 记 录 时 间 ，测 定 流 出 100ml水 的 时 间 ， 然 后 用 木 棒 塞 住 流 出 孔 ， 做 三 个 平 行 实 验 ， 取 平 均 值 ， 作 为 100ml 水 流出时间。将上述五只泥浆杯中的泥浆用上法各做三个平行实验，取平均值，求得相对粘度 B（泥浆从流出孔流出，不要触及承受瓶的瓶径壁，应成一股泥浆流下）。（2）结果计算：相对粘度计算公式B=Cs/Ws 式（1）式 中 ： Cs 100ml 泥 浆 流 出 时 间 ， 秒Ws 100ml 水 流 出 时 间 ， 秒B相对粘度以泥浆的相对

15、粘度为纵坐标，以电解质的不同加入量为横坐标绘制曲线图（如图 3-1 ）。.图 3-1 相对粘度-电解质含量曲线图3.4.2 泥浆吸浆速率的测定在泥浆中固体颗粒的比表面积、泥浆浓度、泥浆温度、泥浆与石膏模间的压力差一定的条件下，单位时间单位模型面积上所沉积的坯体重量称为吸浆速度。工艺上吸浆速度以石膏坩锅法和石膏圆柱体法测定之，前者以石膏坩锅壁单位面积上单位时间沉积的干坯重量表示吸浆速度，后者以石膏圆柱体外表面单位面积上单位时间聚积坯泥的重量表示吸浆速度。（1）烧成过程的变化及烧成温度的确定烧成过程的变化物理变化：体积收缩至稳定，气孔率大变小至很小稳定，强度增大，密度增大。化学变化：高岭土莫来石、

16、无定形铝硅化合物、液相长石 液相、析出二次莫来石英 液相、石英烧成温度的确定烧成温度：达到性能要求所需的热处理温度。瓷化温度：气孔率最小、密度最大时的温度（围），此时强度最大。确定方法：测定不同温度小收缩率、气孔率（吸水率），作温度收缩率，温度吸水率图。（2）吸水率、烧成线收缩率测定吸水率计算公式W= （G-G） /G100%式（2）100式中： W试样的吸水率，%.G 0试样干重，克G 1试样吸水饱和后的重量，克将泥浆注入干燥的模型中，待吃浆完成后，取出试条，烘干后测量尺寸 L0，单 位 mm。 将 干 燥 试 条 放 在 窑 炉 的 窑 车 上 烧 成 ， 冷 却 后 取 出 试 条 ，

17、测 量 尺 寸 L ， 单 位mm。 3 则 烧 成 线 收 缩 率 计 算 公 式Y=（ L0-L ） /L 0100% 5式（3）式中： Y试样的烧成线收缩率，%L0 试 样 干 燥 后 长 度 ， mmL 试 样 烧 成 后 的 长 度 ， mm在 2001300围选取时选取 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（如图 3-2）确定烧成温度。图 3-2吸水率、收缩率曲线(3)吸浆速度测定（石膏坩埚法）：将泥浆注入已知重量的石膏坩埚静止 25 分钟，然后将多余的泥浆倒出在木架上倒置 30分钟。将坩埚连同附在壁的坯体一同

18、置于 105110下干燥至恒重，冷却，称量。4则得吸浆速率计算公式V=(G 1 -G 0 )/At式（4）式 中 ： V 吸 浆 速 度 ， g/cm 2 sec.G 0 测 试 前 石 膏 坩 锅 重 ， gG 1 测 试 后 坩 锅 重 干 坯 重 ， g2A 坩 锅 表 面 积 ， cmt 泥 浆 注 入 坩 锅 后 静 置 时 间 ， sec3.4. 3抗弯强度测定（三点弯曲法）图 3-3 三点弯曲图抗弯强度计算公式6f2式 （ 5）R =3PL/2bh式 中 ： Rf 抗 弯 强 度 ， N/ m2P试样断裂时负荷，NL 支 撑 刀 口 间 距 ， mb 试 样 断 口 处 宽 度

19、， mh 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。.参 考 文 献1马铁成，缪松兰，林绍贤，朱振峰. 瓷工艺学M. 中国轻工业. 2011.12周子彦，周立虹 .低质坯料稀土乳白釉卫生瓷的研制J. 德盛瓷，063020.瓷 .2006.No.4.29-30.3王瑞生，于之东，黄转红.卫生瓷泥浆、釉浆及坯料性能测试方法J.理 工大 学材 料学 院 , ， 063009 ， 学院 ， 063000. 瓷 .2005.No.2.47-48.4侯文萍，宗昱，丽鹏.瓷泥浆性能与基本参数的关系J. 建材学院，250022. 全国 性建 材科 技 期 刊，瓷 ，1998 年，第 1 期 ，总 第 131 期 .8-11,41.5QB/T1548-1992, 瓷坯泥料线收缩率测定方法, 中华人民国轻工行业标准S.：中国标准，1992.6GB/T4741-1999 瓷材料抗弯强度试验方法, 中华人民国国家标准S. ：中国标准，1999.