1. 陶瓷(ceramic)概念:
1. 陶瓷是以粘土為原料經高溫燒製而成之器物.它是陶器和瓷器之統稱.
按我司目前打樣及出貨來看,陶器製品有白雲陶、紅土陶、半瓷(也叫石瓷,是介於陶器與瓷器之間的一種陶瓷),一般質地疏鬆粗糙且存在很多氣孔,所以有一定的吸水性;而瓷器則是比陶器細緻而堅硬,有一定的透光性.
2. 陶瓷表面一般皆有釉面,釉是以石英、長石、硼砂、粘土等為主原料,並根據需要配以著色氧化物及氯化物,經過鍛燒,研磨製成.塗在陶瓷之表面.
具有玻璃光澤,可增加陶瓷的機械效能.表現豐富多彩的外觀要求.
2. 陶瓷的成分和組成
1. 陶瓷的成份1)主要形成物成份:3al2o3.
2sio2、al2o3和sio22)助熔劑性質成份3)雜質:tio2 fe2o3 feo4)效能改進劑:a.
mgo、zno、bao、cr2o3-提高物理強度和耐鹼強度;
b. al2o3、zro2-提高機械強度和熱穩定性
c. 降低熱膨脹係數
d. sic-提高導熱性
2. 陶瓷的組成
(1)粘土:基本上是由矽酸鋁的水合物(al2o3.2sio2.
2h2o)鹼土金屬(ca﹑ba)氧化物或化合物, 鹼金屬(na﹑k)的化合物組成,有時還有些鐵的氧化物.其主要成份為al2o3和sio2,但其熔點很高,分別為2050℃和1728℃,但因粘土中含有其他成份,使得其在約900溫度範圍內即發生某些融合儘管同為粘土製作之器物,因粘土其純度的不同使得陶器和瓷器於物理和機械效能方面存在許多的差異.瓷器是最純的粘土製品,一般由 al2o3和sio2,組成.
其成份範圍在sio2和高紅柱石(3al2o3.2sio2)之間,即含有大約20%~50% al2o3.為了調整熔點,還加入一些如鹼金屬氧化物那樣的其他物質; 陶器和半瓷的純度(al2o3和sio2含量)較低,而其他雜質的含量相對較高,故其燒成溫度較低且孔洞多密度小
(2)長石:分子式為包括有鉀長石鈉長石和鈣長石
(3)石英:分子式為sio2,主要來自石英砂,高質量的石英砂中石英的含量的99.8以上.
3. 陶瓷的形成過程
1. 溼塑成型:
粘土中的鱗片狀顆粒未經過處理前其排列是混亂的,塑性差,必須根據粘土的型別及其顆粒的表面狀態加適量的水(這些水將分布於顆粒之間的間隙處和粒子表面的空洞處)再經過機械的或人工的力的作用,使這些鱗片狀顆粒可以比較自由地彼此運動,並力求彼此平行地排列起來,以達到其塑性極限並具有可塑性;另外,還必須加入某些新增劑,以改善或改變粘土的某些效能;最後通過各種方式塑造成型.
2. 乾燥階段:
成型後,通過自然方式或烘乾裝置進行乾燥,粘土中的水份開始蒸發,強度開始增大,但要注意控制好乾燥速度,使表面排出水份的速率大致與水通過間隙擴散到表面的速率,否則會因乾燥收縮引起製品的開裂.
3. 燒成階段:
(1)低溫階段(室溫~300--進一步排出坯體中的殘餘水份;
(2)分解和氧化階段(300~950)--化合水的排出; 有機物碳素和無機物等的氧化;碳
酸鹽硫化物等的分解,通過分解和氧化反應,除去粘土中的各種有機和無機雜物.
(3)高溫階段(900~燒成溫度)—分解和氧化反應繼續進行,粘土開始融合或玻璃化,
直到其進行得相當完整,但因為粘土完全融合會使製品變軟甚至踏陷,所以粘土製品
僅僅是部份融合,玻璃基體中還有未反應的al2o3和sio2.這些未反應物必須可以並且
足以支撐起產品形體不會改變,對於表面的釉而言,其熔點一定比陶瓷低且在同樣高
溫狀態下處於完全熔融的液體狀態
(4) 冷卻階段(燒成溫度~室溫)—隨著溫度的降低,產品開始變硬,白雲陶赤陶(即陶
器)中未反應融合的成份最多,半瓷次之,瓷器最少,故從玻璃化程度來說,瓷器最高
(接近完全玻璃化), 半瓷次之,陶器最少;無論陶器還是瓷器,其表面的釉是完全玻璃
化的.4. 陶瓷的一般效能
1.機械效能:(1)剛度—剛度由彈性模量衡量, 彈性模量反應結合鍵的強度,陶瓷的具有很強大的化學鍵,所以有很高的彈性模量,但氣孔率和溫度對彈性模量影響極大,隨著氣孔的增多和溫度的公升高,其彈性模量逐漸降低.
2)硬度—鍵的強度也決定了陶瓷的硬度,所以其硬度非常高,一般為1000~5000hv,淬火鋼為500~800hv,高聚物為20hv以下.
3)強度—依理論計算,其強度就是很高的,約為e/10~e/5,但因受密度/雜質及各種缺陷的影響,其實際值只為e/1000~e/100.
4)塑性/韌性或脆性—在常溫下無塑性,在0.5tm時塑性開始;其受載時不會發生型變即會發生在較低的應力下斷裂
2.物理和化學效能
(1) 熱膨脹—指溫度公升高時物質的原子振動振幅增大,原子間距增大所導致的體積長大現象,其係數一般為〔a=(7-300)*10-7/℃〕,高聚物為〔a=(5-15)*10-5/℃〕,金屬為〔a=(15-150)*10-5/℃〕
(2) 導熱性—指在一定溫度梯度作用下熱量在固體中的傳導速率,陶瓷的熱傳導主要依靠原子的熱掁動(沒有自由電子的傳導作用),所以導熱性很小,其係數為λ=10-2~10-5w/(較金屬低很多.
(3) 熱穩定性—就是抗熱掁,性為陶瓷在不同溫度範圍波動時的壽命,一般用急冷水中不破裂所能承受的最高溫度來表達.,由於陶瓷的導熱性低和韌性低,所以其熱穩定性很低.
(4) 化學穩定性—對酸/鹼/鹽等腐蝕性強的介質均有較強的抗蝕能力.
五.陶瓷的類別及特性:
1.日用陶器的類別和特性
2.日用瓷器的類別和特性
六.陶瓷製作工藝流程
七.各流程常見問題點及原因分析:
1. 雕型階段---除表達特殊美學外,要充分掌握以下各要點以利於大貨生產.
(1)各部分之弧度厚薄比例要合理,避免成型過程中變型甚至開裂.
(2)浮雕之深淺度及角度適中,便於分片成模及注漿脫模.
(3)轉角要圓,避免出現死角,而造成開裂.
2. 分片階段---原則是採用最少之片數且方便脫模,以減少模線.
3. 製模階段:
(1) 模具不密合,模縫較大,造成成型時有粗模線存在.
(2) 鉀肥皂如果未清理乾淨,殘留在模具上,成型時形成針孔,氣泡.
4. 成型階段:
(1) 針孔:a.泥漿抽真空不徹底,殘留有空氣,或其他雜質.
b.模具上鉀肥皂未清理乾淨,該點無法吸水,泥漿不能於此點被吸附變乾.
c.模具內石膏屑或灰塵.
(2) 氣泡:a.形成原因完全同「針孔」形成原因.
b.手灌漿時進料口小,且流入方式不正確,致使內部空氣無法排出.
(3) 變型:a.脫坯太濕,支撐力不夠.
b.木板不平.
(4) 注漿孔開裂:高壓成型時,脫坯後未修補.
(5) 模線:a.脫坯太濕;
b.整修時胚體太濕;
c.模具原因,趟次過多損傷嚴重或分片時各片不密合,縫隙過大.
(6) 倒流漿:倒漿時泥漿未完全流出或未幹再扶正模具,則泥漿於內部向底部回流.
(7) 注漿縫合線:高壓成型時,泥漿進入模具內分流再相遇而形成結合線,上透明系統釉及淺色釉時特別明顯.
(8) 水紋印:高壓成型時,模具太濕或泥漿太稀所致.
(9)水玻璃堆積:手灌漿成型產品側面及底部沉積之水玻璃,沉積處與其他部分存在明顯色差.
(10)泥紋:滾壓成型時大件產品與石膏模接觸之面表皮波浪紋密布,該處吸
釉能力與其他部分明顯不同.故上白色或透明釉時無法全部掩蓋.
(11)表面凹陷:高壓注漿時,相對著底腳之表面有一圈凹痕,主要是此部分較厚或泥漿太稀,內部未乾透而脫坯形成.
5.修整階段:
(1) 附件開裂:a.連線附件時附件與主體於接點之弧度要求一致.且接觸面積大
並且實施適量的壓力使其密合,否則易開裂.
b.兩者的乾濕度差異太大造成不同的收縮比而降低粘結牢固度.
c.對於較大的中空附件要讓內部之空氣在高溫下可以順利排出,
否則極易造成粘結處開裂.
(2)變型:切口時泥坯太濕,且破壞各部分收縮拉力平衡.在繼續乾燥過程中則變型.
(3)開裂:泥坯太乾時切口洗口.泥坯口邊被水突然濕潤且繼續乾燥.而造成不同之收縮比開裂.
(4)利角邊:洗坯時未洗圓滑.
(5)泥塊或泥粒:切口或打孔時掉入內部於整修時清理,一種粘附於底部,另一種是在密封空間裡未粘附,如水罐把手打出氣孔時, 泥粒掉進內部,釉燒後搖晃則發出碰撞聲.
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