鞏義市孝義紅衛粘合劑廠
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陶瓷制備工藝簡述
陶瓷不僅是人民日常生活中不可缺少的日用品，幾千年來一直是人類用以生活的主要餐具、茶具和容器，又是制造美術陳設器皿的最耐久最富于裝飾性的材料，在我國外貿中占有一定的地位。陶瓷還是一個原料來源豐富，傳統技藝悠久，具有堅硬、耐用及一系列優良性質的材料，隨著現代科學技術的飛速發展，陶瓷作為一種重要的結構和功能材料，被廣泛應用于機械、化工、冶金、電子、生物醫學等各個領域。
1.陶瓷的定義及分類
傳統上，“陶瓷”是指所有以粘土為主要原料與其它天然礦物原料經過粉碎、混煉、成形、燒結等過程而制成的各種制品。傳統陶瓷包括常見的日用陶瓷制品和建筑陶瓷、電瓷等。
傳統陶瓷的主要原料：取之于自然界的硅酸鹽礦物（如粘土、長石、石英等），所以傳統陶瓷可歸屬于硅酸鹽類材料和制品。因此，陶瓷工業可與玻璃、水泥、搪瓷、耐火材料等工業同屬“硅酸鹽工業”的范疇。
粘土礦物（高嶺石）、鉀長石及石英
廣義上，“陶瓷”是用陶瓷生產方法制造的無機非金屬固體材料和制品的通稱。像氧化物陶瓷、壓電陶瓷、金屬陶瓷等的生產過程基本上還是原料處理、成形、燒結這種傳統的陶瓷生產方法，但原料已不再使用或很少使用粘土等傳統陶瓷原料，而已擴大到化工原料和合成礦物，甚至是非硅酸鹽、非氧化物原料，組成范圍也延伸到無機非金屬材料的范圍中，并且出現了許多新的工藝。
氧化鋯陶瓷及壓電陶瓷片
按陶瓷的概念和用途，可以將陶瓷進行以下分類：
陶瓷的分類
其中，結構陶瓷主要是用于耐磨損、高強度、耐熱、耐熱沖擊、硬質、高剛性、低熱膨脹性和隔熱等結構陶瓷材料；功能陶瓷中包括電磁功能、光學功能和生物-化學功能等陶瓷制品和材料，此外還有核能陶瓷和其它功能材料等。
2.陶瓷原料及粉體制備
2.1陶瓷原料
陶瓷原料主要包括粘土類原料、石英類原料、長石類原料、其他礦物原料（瓷石、葉臘石、高鋁質礦物、堿土硅酸鹽類、碳酸鹽類等）以及新型陶瓷原料（氧化物、碳化物、氮化物等）等。
粘土類原料：粘土很少由單一礦物組成，而是多種微細礦物的混合體。粘土礦物主要為高嶺石類（包括高嶺石、多水高嶺石等）、蒙脫石類（包括蒙脫石、葉蠟石等）和伊利石類（也稱水云母）等等。
高嶺石、葉臘石及伊利石
石英類原料：二氧化硅(SiO2)在地殼中的豐度約為60％。含SiO2的礦物種類很多，部分以硅酸鹽化合物的狀態存在，構成各種礦物、巖石。另一部分則以獨立狀態存在，成為單獨的礦物實體，其中結晶態二氧化硅統稱為石英。
石英礦及水晶
長石類原料：長石是陶瓷生產中的主要熔劑性原料，一般用作坯料、釉料、色料熔劑等的基本成分，用量較大，是日用陶瓷的三大原料之一。自然界中長石的種類很多，歸納起來都是由以下四種長石組合而成：
鈉長石(Ab) Na[AlSi3O8]或Na2O·Al2O3·6SiO2
鉀長石(Or) K[AlSi3O8]或K2O·Al2O3·6SiO2
鈣長石(An) Ca[Al2Si2O8]或CaO·Al2O3·2SiO2
鋇長石(Cn) Ba[Al2Si2O8]或BaO·Al2O3·2SiO2
2.2陶瓷粉體的制備
陶瓷粉體的制備方法主要包括兩種：
粉碎法：機械粉碎（沖擊式粉碎、球磨粉碎、行星式研磨、振動粉碎等），氣流粉碎；雜質多，1μm以上；
合成法：固相法、液相法和氣相法；純度、粒度可控，均勻性好，顆粒微細。
（1）固相法
A.燒結法：A(s)+B(s)→C(s)十D(g)
B.熱分解反應基本形式(S代表固相，G代表氣相)：S1→S2+G1
C.化合反應法：A(s)+B(s)→C(s)+D(g)
D.氧化還原法或還原碳化、還原氮化如：3SiO2+6C+2N2→Si3N4+6CO
（2）液相法（鹽溶液→鹽晶體或氫氧化物→粉末）
A.化學共沉淀法
B.溶膠凝膠法
C.噴霧熱分解法
（3）氣相法
3.配料及成型工藝
配料主要有兩種方法：已知化學計量的配料計算和根據化學成分的配料計算；
混料主要有兩種方法：干混和濕混，應注意加料程序和混料磨介的使用。
塑化：就是指利用塑化劑，使原料坯料具有可塑性，而可塑性是指坯料在外力的作用下發生無裂紋的變形。塑化劑一般有兩類：一類是無機塑化劑、另一類是有機塑化劑。
造粒：就是在較細的原料中加入塑化劑，制成粒度較粗、具有一定假顆粒度級配、流動性較好的粒子。造粒方法可以分為一般造粒法、加壓造粒法、噴霧造粒法、冷凍干燥法等。
陶瓷粉體、坯料進一步加工成坯體的這一過程稱為成型。成型方法主要包括：干壓成型、等靜壓成型、塑性成形、熱壓鑄成型和流延成型等。
4.陶瓷的燒結
燒結是指多孔狀陶瓷坯體在高溫條件下，表面積減小、孔隙率降低、機械性能提高的致密化過程。
陶瓷的燒結過程一般分為五個階段：(1)低溫階段（室溫至300℃左右）；(2)中溫階段（亦稱分解氧化階段，300至950℃）；(3)高溫階段（950℃至燒成溫度）；(4)保溫階段；(5)冷卻階段。
常用的燒結方法主要包括：(1)常壓燒結（常壓）；(2)熱壓燒結（加壓）；(3)熱等靜壓燒結及放電等離子體燒結（高溫恒壓）；(4)氣氛燒結（防氧化、加氣）；(5)反應燒結（加入氣相或者液相以獲得一定強度和精度）；(6)微波燒結；(7)爆炸燒結（爆炸產生高溫高壓）等。
1.陶瓷的定義及分類
傳統上，“陶瓷”是指所有以粘土為主要原料與其它天然礦物原料經過粉碎、混煉、成形、燒結等過程而制成的各種制品。傳統陶瓷包括常見的日用陶瓷制品和建筑陶瓷、電瓷等。
傳統陶瓷的主要原料：取之于自然界的硅酸鹽礦物（如粘土、長石、石英等），所以傳統陶瓷可歸屬于硅酸鹽類材料和制品。因此，陶瓷工業可與玻璃、水泥、搪瓷、耐火材料等工業同屬“硅酸鹽工業”的范疇。
粘土礦物（高嶺石）、鉀長石及石英
廣義上，“陶瓷”是用陶瓷生產方法制造的無機非金屬固體材料和制品的通稱。像氧化物陶瓷、壓電陶瓷、金屬陶瓷等的生產過程基本上還是原料處理、成形、燒結這種傳統的陶瓷生產方法，但原料已不再使用或很少使用粘土等傳統陶瓷原料，而已擴大到化工原料和合成礦物，甚至是非硅酸鹽、非氧化物原料，組成范圍也延伸到無機非金屬材料的范圍中，并且出現了許多新的工藝。
氧化鋯陶瓷及壓電陶瓷片
按陶瓷的概念和用途，可以將陶瓷進行以下分類：
陶瓷的分類
其中，結構陶瓷主要是用于耐磨損、高強度、耐熱、耐熱沖擊、硬質、高剛性、低熱膨脹性和隔熱等結構陶瓷材料；功能陶瓷中包括電磁功能、光學功能和生物-化學功能等陶瓷制品和材料，此外還有核能陶瓷和其它功能材料等。
2.陶瓷原料及粉體制備
2.1陶瓷原料
陶瓷原料主要包括粘土類原料、石英類原料、長石類原料、其他礦物原料（瓷石、葉臘石、高鋁質礦物、堿土硅酸鹽類、碳酸鹽類等）以及新型陶瓷原料（氧化物、碳化物、氮化物等）等。
粘土類原料：粘土很少由單一礦物組成，而是多種微細礦物的混合體。粘土礦物主要為高嶺石類（包括高嶺石、多水高嶺石等）、蒙脫石類（包括蒙脫石、葉蠟石等）和伊利石類（也稱水云母）等等。
高嶺石、葉臘石及伊利石
石英類原料：二氧化硅(SiO2)在地殼中的豐度約為60％。含SiO2的礦物種類很多，部分以硅酸鹽化合物的狀態存在，構成各種礦物、巖石。另一部分則以獨立狀態存在，成為單獨的礦物實體，其中結晶態二氧化硅統稱為石英。
石英礦及水晶
長石類原料：長石是陶瓷生產中的主要熔劑性原料，一般用作坯料、釉料、色料熔劑等的基本成分，用量較大，是日用陶瓷的三大原料之一。自然界中長石的種類很多，歸納起來都是由以下四種長石組合而成：
鈉長石(Ab) Na[AlSi3O8]或Na2O·Al2O3·6SiO2
鉀長石(Or) K[AlSi3O8]或K2O·Al2O3·6SiO2
鈣長石(An) Ca[Al2Si2O8]或CaO·Al2O3·2SiO2
鋇長石(Cn) Ba[Al2Si2O8]或BaO·Al2O3·2SiO2
2.2陶瓷粉體的制備
陶瓷粉體的制備方法主要包括兩種：
粉碎法：機械粉碎（沖擊式粉碎、球磨粉碎、行星式研磨、振動粉碎等），氣流粉碎；雜質多，1μm以上；
合成法：固相法、液相法和氣相法；純度、粒度可控，均勻性好，顆粒微細。
（1）固相法
A.燒結法：A(s)+B(s)→C(s)十D(g)
B.熱分解反應基本形式(S代表固相，G代表氣相)：S1→S2+G1
C.化合反應法：A(s)+B(s)→C(s)+D(g)
D.氧化還原法或還原碳化、還原氮化如：3SiO2+6C+2N2→Si3N4+6CO
（2）液相法（鹽溶液→鹽晶體或氫氧化物→粉末）
A.化學共沉淀法
B.溶膠凝膠法
C.噴霧熱分解法
（3）氣相法
3.配料及成型工藝
配料主要有兩種方法：已知化學計量的配料計算和根據化學成分的配料計算；
混料主要有兩種方法：干混和濕混，應注意加料程序和混料磨介的使用。
塑化：就是指利用塑化劑，使原料坯料具有可塑性，而可塑性是指坯料在外力的作用下發生無裂紋的變形。塑化劑一般有兩類：一類是無機塑化劑、另一類是有機塑化劑。
造粒：就是在較細的原料中加入塑化劑，制成粒度較粗、具有一定假顆粒度級配、流動性較好的粒子。造粒方法可以分為一般造粒法、加壓造粒法、噴霧造粒法、冷凍干燥法等。
陶瓷粉體、坯料進一步加工成坯體的這一過程稱為成型。成型方法主要包括：干壓成型、等靜壓成型、塑性成形、熱壓鑄成型和流延成型等。
4.陶瓷的燒結
燒結是指多孔狀陶瓷坯體在高溫條件下，表面積減小、孔隙率降低、機械性能提高的致密化過程。
陶瓷的燒結過程一般分為五個階段：(1)低溫階段（室溫至300℃左右）；(2)中溫階段（亦稱分解氧化階段，300至950℃）；(3)高溫階段（950℃至燒成溫度）；(4)保溫階段；(5)冷卻階段。
常用的燒結方法主要包括：(1)常壓燒結（常壓）；(2)熱壓燒結（加壓）；(3)熱等靜壓燒結及放電等離子體燒結（高溫恒壓）；(4)氣氛燒結（防氧化、加氣）；(5)反應燒結（加入氣相或者液相以獲得一定強度和精度）；(6)微波燒結；(7)爆炸燒結（爆炸產生高溫高壓）等。
5.陶瓷燒結后處理工藝
常見的后續加工處理方式主要有表面施釉、機械加工及表面金屬化。
施釉：(1)提高瓷件的機械強度與耐熱沖擊性能；(2)防止工件表面的低壓放電；(3)使瓷件的防潮功能提高。
機械加工：可以使陶瓷制品適應尺寸公差的要求，也可以改善陶瓷制品表面的光潔度或去除表面的缺陷。方法有磨削、激光和超聲波加工等。
金屬化：為了滿足電性能的需要或實現陶瓷與金屬的封接，需要在陶瓷表面牢固地鍍上一層金屬薄膜，常見的陶瓷金屬化方法有被銀法、電鍍法等。陶瓷與金屬的封接形式包括玻璃釉封接、金屬焊接封接、活化金層封接、激光焊接、固相封接等。
