掌握传统陶瓷的组成和特性，分析不同配比的影响

传统陶瓷为粘土-长石-石英所组成。长石是由R₂O、Al₂O₃组成，长石有钾长石［K₂O、Al₂O₃·6SiO₂］、钠长石（Na₂O、Al₂O₃·6SiO₂）和钙长石（CaO、Al₂O₃·6SiO₂）等。石英（SiO₂）主要来自于石英矿。石英砂的主要成分是石英（即SiO₂），高质量的石英砂中石英的含量在99.8％以上，其他为Al₂O₃、TiO₂、CaO、MgO、Fe₂O₃、Na₂O、K₂O等杂质。改变传统陶瓷组成的配比，控制组成中的杂质和助熔剂，以及细度和致密度，可以获得不同特性的陶瓷。

普通传统陶瓷可分为日用陶瓷和普通工业陶瓷两大类。

1.日用陶瓷

要求有良好的白度、光泽度、透光度、热稳定性和机械强度，主要为瓷器。按瓷质可分为如下几类。

（1）长石质瓷 它是目前国内外日用瓷中普遍采用的瓷质。主要由长石、石英、高岭土三种原料按一定比例配方而成。长石质瓷瓷质洁白、透明度高、断面呈贝壳状、不透气、吸水率很小、瓷质坚硬、机械强度高。化学稳定性好，适宜制作餐具、茶具、陈设瓷、装饰美术瓷及一般工业制品。

（2）绢云母质瓷 它是我国传统陶瓷之一。这是以绢云母作熔剂的瓷石类粘土和石英为主要原料经配方而成，我国南方一些地区，如景德镇厂生产该陶瓷。因瓷石中Al₂O₃含量较低，故必须配入高岭土，烧成温度决定于瓷石和高岭土的配入量，绢云母质瓷的透明度较长石质瓷好，采用还原焰烧成，外观呈“白里泛青”的特色，是我国南方瓷器的传统风格，历史悠久的中国瓷代表。适用于制作餐茶具，工艺美术陈设瓷等。

（3）日用滑石质瓷 它是一种以滑石为主要原料的镁质瓷。日用滑石质瓷的白度、色调、吸水率、机械强度、热稳定性等方面均已达到或超过一般日用细瓷的水平。主要用于高级日用瓷和一般电工陶瓷。

（4）骨灰质瓷 属于软质瓷范畴，始于英国。骨灰质瓷的白度高、透光性好、光泽柔和、吸水率小、烧成温度不高，但热稳定性较差，瓷质较脆。较多用来制造高级日用细瓷和工艺美术陈设瓷。骨灰是脊椎动物的骨骼经一定温度煅烧后的产物，一般采用牛、猪、羊、鱼等动物的残骨或经骨胶厂提胶后的骨渣，经900℃以上高温煅烧而成。如牛羊骨的骨灰组成为：P₂O₅ 44.10％，CaO 53.10％，SiO₂ 0.44％，Al₂O₃ 0.19％，K₂O 0.13％，Na₂O 1.20％及其他 0.83％，骨灰的配入量决定了Ca₃（PO₄）₂生成量的多少，它是骨灰瓷的主要晶相。烧成时当温度高于1000℃时，少量的磷酸钙能溶解在长石液相中起到助熔和提高制品的透光性作用。未溶的磷酸钙则可以成为瓷坯的骨架。骨灰质瓷在氧化焰烧成时呈白色，还原焰烧成时则为白中泛绿，原因是亚铁使磷酸钙玻璃相呈浅绿色之故。

对日用陶瓷的要求是洁白、半透明、断面致密、吸水率接近零、较高强度和硬度以及美观、实用等。常见日用陶瓷的配料、性能及应用见表7-3。

表7-3 各类日用陶瓷的配料、性能及应用

（续）

日用瓷的主要性能见表7-4。

表7-4 日用瓷的主要性能

2.普通工业陶瓷

普通工业陶瓷主要分为炻瓷（又称半瓷）和精陶；按用途分为建筑陶瓷、卫生陶瓷、电气绝缘陶瓷和化工陶瓷等。(www.xing528.com)

（1）建筑陶瓷 它是以粘土为主要原料经配料、制坯、烧成而得到的用于建筑上的陶瓷材料。建筑陶瓷根据所用原料可分为三类：粗陶器（以难熔粘土为主要原料）包括砖、瓦以及陶管、盆、罐和某些日用缸器等；精陶器（以瓷土或高岭土等为主要原料）包括釉面砖、锦砖、建筑卫生器皿、日用器皿、缸器以及化学（或电器）工业用品等；炻瓷（以陶土或粘土为主要原料）包括外墙砖、地砖、耐酸瓷砖、日用炻瓷和陈设品等。以下介绍几种常用的建筑陶瓷。

1）釉面砖：又称瓷砖，是由瓷土烧成。用于薄板状的精陶用品，要求尺寸一致、颜色均匀、无缺釉（脱釉）、表面光滑平整、防火、防水、耐蚀性和热稳定性良好等。形状有正方、长方以及阳条角、阴条角和各种阴、阳角砖。釉面瓷砖有白色、彩色、印花、图案等多个品种。可作为浴室、试验室的台面以及内外墙的贴面，是国内外目前消耗量最大的一个品种。

2）陶瓷锦砖（又称马赛克）：是以优质瓷土烧制而成的小块瓷砖，是地砖的一种，有施釉和不施釉两种，其形状规整、尺寸公差小、强度高、耐磨、耐蚀、易于清洗、不吸水、美观大方等待点。形状有正方、长方、对角、斜长条和六角等规格，其厚度一般为5mm。陶瓷锦砖拼花产品一般出厂前均已按各种图案反贴在牛皮纸上，每张为一联，每40张为一箱。国外采用尼龙网铺贴成卷式锦砖，又称地毯式马赛克，主要用于室内地面铺设。

3）铺地缸砖：又称铺路砖。以难熔粘土为原料，在一定压力下成型，经烧结而成。有格面、光面两种，形状有正方、长方、六角等。表面光泽较低、质地紧密、强度高、耐磨性好。主要作为平台、阳台及人行便道等铺地之用。

（2）卫生陶瓷 它是用于卫生设施的带釉陶瓷制品。一般有陶质、炻瓷质和瓷质，上白釉或色釉。主要以高岭土为主要原料，采用注浆成型法，经烧结而成。我国的卫生陶瓷主要是炻瓷质，国外多属于瓷质。卫生陶瓷吸水率小、强度高、耐腐蚀、经久耐用，但自重过大，尺寸难以准确，且质脆易碎。主要有洗面器、浴盆、水箱、存水弯管及卫生器具等，多用于卫生间和洗涤间等。

（3）电气绝缘陶瓷 又称电瓷，是作为隔电、机械支持及连接用的瓷质绝缘器件。电瓷主要原料是粘土、长石和石英等矿物。实用电瓷坯料类型主要有高硅质、高铝质和铝硅质三类，即高硅瓷、高铝瓷和普通瓷。电瓷所用釉料主要是高温长石釉，一般分为白釉、棕釉和天蓝釉三种颜色。如棕色用于户外和高压瓷件，它具有吸热特点，使附着表面的水分易于蒸发，可保持干燥以减少漏电。电瓷按工作电压分为低压电瓷（小于1kV）、高压电瓷（1～110kV）和超高压电瓷（大于110kV）；按用途分为线路类电瓷、电器类电瓷和电站类电瓷。根据电瓷绝缘子在工作中所受的各种负荷，对其性能要求如下。

1）电性能：一般以在油中被击穿的电压表示其极限强度，即单位厚度的绝缘子在均匀电场中被击穿的电位梯度，单位为kV/mm。瓷体中的气孔对介电强度影响很大，所以电瓷制品要求吸水率为零，并尽量减少瓷体中的闭口气孔。

干弧电压：在工频和标准大气压状态下（大气压力为0.1MPa，湿度为11g/m³，温度为20℃）干燥清洁的绝缘子表面呈现连续而强烈的放电现象时，两极间的最低电压为干弧电压（kV）。

湿弧电压：电瓷表面潮湿时，两极间放电的最低电压为湿弧电压（kV）。

2）力学性能：绝缘子在承受导线质量和自然界力的机械作用时，支柱内主要承受弯曲应力，悬式类则承受拉应力，因而瓷体的抗弯或坑拉强度起很重要的作用。一般要求上釉瓷体抗弯强度达到54MPa，抗拉强度达到44MPa以上。

3）耐冷热急变的性能：绝缘子安装在户外要能承受炎热和寒冷的气候，尤其要能承受气温的突然变化时，瓷体内外温度梯度所产生的温度应力。一般线路绝缘子要求耐三次70℃的温差，电站、电器类为60℃。

4）耐污性：户外绝缘子受到大气中的尘埃、工业废气和雾露的污染和润湿，表面产生闪弧，严重影响绝缘性能，因此要求表面有较好的防污性。

（4）化工陶瓷 用于化学工业的陶瓷制品。性能上要求耐酸、耐高温、一定强度和热稳定性。因此，在化工陶瓷坯料中要求钾、钠含量尽量少。石英多则耐酸性好，但热稳定性差，且硅铝比高烧成范围窄。因此，SiO₂含量为60％～70％，Al₂O₃为24％～30％。如在坯料中配入MgO、ZnO、BaO等氧化物，可以增加瓷坯中莫来石晶体相，提高制品强度、耐酸性、降低热膨胀性；如配入Al₂O₃、ZrO₂等氧化物，提高强度、热稳定性；配入SiC提高强度和导热性等。化工陶瓷一般采用氧化焰烧成，温度为1260～1350℃。对于化学化工瓷主要要求耐各种化学介质的能力强，因此加入MgO、ZnO、BaO、Cr₂O₃等氧化物，以提高强度和耐碱能力；加入Al₂O₃、ZrO₂等提高强度和热稳定性；加入滑石或镁矿石降低热胀系数；还可加入SiC来提高导热性和强度。化学瓷和化工瓷是化学、化工、制药、食品等工业和实验室中的重要材料，用于制作实验器皿、食品及医药包装容器、耐蚀容器等。

普通工业陶瓷的基本性能见表7-5。

表7-5 普通工业陶瓷的基本性能