工业陶瓷的介绍
工业陶瓷,即工业生产用及工业产品用陶瓷。是精细陶瓷中的一类,这类陶瓷在应用中能发挥机械、热、化学等功能。由于工业陶瓷具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损、耐冲刷等一系列优越性,可替代金属材料和有机高分子材料用于苛刻的工作环境,已成为传统工业改造、新兴产业和高新技术中必不可少的一种重要材料,在能源、航天航空、机械、汽车、电子、化工等领域具有十分广阔的应用前景。利用耐腐蚀、与生物酶接触化学稳定性好的陶瓷来生产冶炼金属用坩锅、热交换器、生物材料如牙人工漆关节等,利用特有的俘获和吸收中子的陶瓷来生产各种核反堆结构材料等。
陶瓷生产过程,需要燃烧燃料和煅烧陶土及胚料、釉料等,高温下产生大量有害气体,CO、SO2、NOX、氟化物和烟尘等,同时陶瓷企业的废气排放量大,空气和粉尘中的游离的SiO2含量高,废气中的粉尘分散度高。
瓷砖生产主要工艺:
1、原料球磨制浆:
球磨是将各种原料按照一定配比,通过研磨把不同粒状的原料变成泥浆的过程。它要求球磨加工好的泥浆达到规定的细度、水分和流动性等工艺参数;主要设备为各种吨位的球磨机、浆池等。
2、喷雾塔制粉:
制粉是把高压雾化的泥浆通过热风炉提供的热风在喷雾塔内进行热交换,使泥浆变成粉料的过程。主要控制工艺参数是粉料水分、颗粒级配、容重等。主要设备是喷雾塔。制粉工艺非常重要,通常以“目”的大小来区分粉料质量高低。
3、料仓陈腐与储料:
将备制好的粉料存入料仓中,内部一些有机物腐蚀使其具有一定粘性、水分均匀等,最终使该批粉料各项物理性能基本一致以满足成型、干燥与烧成的要求。主要设备为若干料仓。其中以福建产区生产外墙砖厂家储料罐为最多,有的达几十个。
4、压制成型:
成型主要是把粉料通过大吨位压机压制成一定规格的坯体。它决定产品的规格、厚度等,控制要点是成型压力、厚度及厚度差异,要预防分层、角裂、大小头、大小腰以及裂砖缺陷出现;主要设备为压机,各种型号布料设备等。
目前压制成型不仅仅专指加压成型作用,而且具有产品表面装饰(目前不涉及仿古砖)等重要功能。目前陶瓷大板生产最大国产压机吨位已达16800吨
5、干燥:
成型后的坯体进入干燥窑后将粉料带来的多余水分蒸发到规定的范围的过程叫做干燥,其作用是提高半成品强度,达到釉线运行和印花工序的强度要求。由于水分蒸发时易出现开裂,所以控制水分蒸发速度和运行速度是相当关键的。主要设备为干燥窑。
6、印花工艺(抛光砖采用布料工艺):
无机色料经工艺处理(按配方调配溶解)后通过花网印在干燥后的砖坯表面,达到表面装饰效果的过程叫印花。该环节重点控制印花前坯体温度和印花后的喷水量,否则极易出现阴阳色、蒙花、缺花、色差等缺陷;主要设备有花机、釉柜及其辅助装置等,有些仿古砖还会用到辊筒印花。
7、烧成:
经过表面初步装饰完毕的砖坯不具备使用性能,需要进一步提高强度等物理指标,它通过窑炉高温(1200℃左右)煅烧完成,抛光砖生产常用辊道窑,以发生炉煤气、重油或柴油为燃料,它是产品定性过程。生产过程中易出现变形、过烧溶洞、色差、落脏、二次变形等缺陷。主要设备为烧成窑。
8、抛光:
抛光,顾名思义就是把窑炉煅烧出来的半成品表面进行打磨处理,使其表面具备一定的光泽度的过程,产品在该工序中定型。它需要控制切削量,切削量的多少要根据产品而定,渗花砖通常在0.6毫米左右,抛光后产品的光泽度要求在95度以上。
生产中的缺陷以对角线、弯边、光泽不均或不起光、崩角、崩边为主。常规抛光外,近年出现了柔抛工艺。
扩展资料
作为社会化大生产的陶瓷生产过程,和其他一些行业的生产过程相比较,具有以下几个特点:
1、陶瓷生产过程是一种流程式的生产过程,连续性较低。陶瓷原料由工厂的一端投入生产,顺序经过连续加工,最后成为成品,整个工艺过程较复杂,工序之间连续化程度较低。
2、陶瓷生产过程的机械化、自动化程度较低。
3、陶瓷生产周期较长。陶瓷产品的生产周期,是指从原材料投入生产开始,经过各道工序加工直到成品出产为止,所经过的全部日历时间。
4、陶瓷生产过程中辅助材料如石膏模型、匣钵、硼板等消耗量大。
5、陶瓷生产需要消耗大量的能源,如 煤炭、天然气、电能。
6、运输是陶瓷企业生产过程的重要环节。陶瓷生产过程使用的原料品种繁多,生产出的半成品、成品及产生的余料、废料等,具有数量多运输量大的特点。
7、陶瓷生产过程中产生的烟气、粉尘、固体废料和工业废水污染环境较严重。目前我国陶瓷工业所使用的窑炉多以煤和重油作为能源,会排出不少的烟气,企业对此要严格控制烟尘浓度和二氧化硫浓度,使之符合国家允许的排放标准。力争采用电阻式隧道窑炉或煤气烧窑,减少对大气的污染。
8、陶瓷生产过程的专业化和协作水平较低。长期以来,陶瓷工业企业问的相互协作配合水平不高,大而全、小而全的“全能”工厂比重大,辅助性服务方面的专业化、社会化程度低。
参考资料来源:
百度百科-陶瓷
1、建筑卫生陶瓷: 如砖瓦,排水管、面砖,外墙砖,卫生洁具等;
2、化工(化学)陶瓷: 用于各种化学工业的耐酸容器、管道,塔、泵、阀以及搪砌反应锅的耐酸砖、灰等;
3、电瓷: 用于电力工业高低压输电线路上的绝缘子。电机用套管,支柱绝缘子、低压电器和照明用绝缘子,以及电讯用绝缘子,无线电用绝缘子等;
4、特种陶瓷: 用于各种现代工业和尖端科学技术的特种陶瓷制品,有高铝氧质瓷、镁石质瓷、钛镁石质瓷、锆英石质瓷、锂质瓷、以及磁性瓷、金属陶瓷等。
中国的陶瓷工艺具有精湛的制作艺术和悠久的历史传统,在世界上都是少见的,永远值得我们后人敬佩、学习和引以自豪。凡是用陶土和瓷土这两种不同性质的粘土为原料,经过配料、成形、干燥、焙烧等工艺流程制成的器物,都可以叫陶瓷。制作陶瓷的原料种类很多,不只有陶和瓷的分别,各种陶和瓷的原料又有多种不同的性能和特点、质地、色彩都不尽相同。最主要的是陶土和瓷土、釉料等。新型陶瓷原料介绍,它除了用传统陶瓷用的矿物原料外,还有:1、氧化物原料a、氧化铝:它是新型陶瓷制品中使用最为广泛的原料之一,具有一系列优良性能。此外,它也是高温耐火材料、磨料、磨具、激光材料及氧化铝宝石等的重要原料。b、氧化锆:它是高温结构陶瓷、电子陶瓷和耐火材料的重要原料。
c、二氧化钛:它是制造电容器陶瓷、热敏陶瓷和压电陶瓷等制品的重要原料。d、氧化铍:它是高导热性新型陶瓷的重要原料。e、三氧化二铁:它是强磁性材料的重要原料。f、二氧化锡:广泛用于电子陶瓷中。g、氧化锌:它可以使陶瓷材料的机械和电性能得到改善。h、氧化镍:应用于热敏陶瓷中。i、氧化铅:在新型陶瓷中主要用作合成PbTiO3、Pb(Zr、Ti)O3以及Pb(Mg1/3、Nb2/3)O3的主要原料。j、五氧化二铌:在电子陶瓷工业中它用途很广,如用作制造铌镁酸铅低温烧结独石电容器,铌酸锂单晶等的主要原料,同时还可作为改性添加剂。k、锰的氧化物:如制作湿度传感器、过热保护器等。l、氧化铬:用作气敏元件、气体警报器的配料中。
陶瓷制作的方法
淘泥
高岭土是烧制瓷器的最佳原料,千百年来,多少精品陶瓷都是从这些不起眼的瓷土演变而来,制瓷的第一道工序:淘泥,就是把瓷土淘成可用的瓷泥。
摞泥
淘好的瓷泥并不能立即使用,要将其分割开来,摞成柱状,以便于储存和拉坯用。
拉坯
将摞好的瓷泥放入大转盘内,通过旋转转盘,用手和拉坯工具,将瓷泥拉成瓷坯。
印模
印坯拉好的瓷坯只是一个雏形,还需要根据要做的形状选取不同的印模将瓷坯印成各种不同的形状。
修坯
刚印好的毛坯厚薄不均,需要通过修坯这一工序将印好的坯修刮整齐和匀称,修坯又分为湿修和干修。
捺水
捺水是一道必不可少的工序,即用清水洗去坯上的尘土,为接下来的画坯、上釉等工序做好准备工作。
画坯
在坯上作画是陶瓷艺术的一大特色,画坯有好多种,有写意的、有贴好画纸勾画的,无论怎样画坯都是陶瓷工序的点睛之笔。
上釉
画好的瓷坯,粗糙而又呆涩,上好釉后则全然不同,光滑而又明亮:不同的上釉手法,又有全然不同的效果,常用的上釉方法有浸釉、淋釉、荡釉、喷釉、刷釉等。
烧窑
千年窑火,延绵不息,经过数十道工序精雕细琢的瓷坯,在窑内经受千度高温的烧炼,就像一只丑小鸭行将达化一只美天鹅。有气窑、电窑(加热方法)等。
成瓷
经过几天的烧炼,窑内的瓷坯已变成了件件精美的瓷器,从打开的窑门中迫不及待地脱颖而出。
修补
成瓷缺陷的修补,一件完美的瓷器有时烧出来会有一点瑕疵,用JS916-2(劲素成)进行修补,可以让成瓷更完美。
陶瓷制作的特点
1.陶瓷生产过程是一种流程式的生产过程,连续性较低。陶瓷原料由工厂的一端投入生产,顺序经过连续加工,最后成为成品,整个工艺过程较复杂,工序之间连续化程度较低。
2.陶瓷生产过程的机械化、自动化程度较低。
3.陶瓷生产周期较长。陶瓷产品的生产周期,是指从原材料投入生产开始,经过各道工序加工直到成品出产为止,所经过的全部日历时间。
4.陶瓷生产过程中辅助材料如石膏模型、匣钵等消耗量大。
5.陶瓷生产需要消耗大量的能源。
6.运输是陶瓷企业生产过程的重要环节。陶瓷生产过程使用的原料品种繁多,生产出的半成品、成品及产生的余料、废料等,具有数量多运输量大的特点。
7.陶瓷生产过程中产生的烟气、粉尘、固体废料和工业废水污染环境较严重。目前我国陶瓷工业所使用的窑炉多以煤和重油作为能源,会排出不少的烟气,企业对此要严格控制烟尘浓度和二氧化硫浓度,使之符合国家允许的排放标准。力争采用煤气烧窑,减少对大气的污染。
8.陶瓷生产过程的专业化和协作水平较低。长期以来,陶瓷工业企业问的相互协作配合水平不高,大而全、小而全的“全能”工厂比重大,辅助性服务方面的专业化、社会化程度低。
陶瓷的历史
夏朝以前
从 传说 中的黄帝尧舜及至夏朝(约公元前21世纪——公元前16世纪),是以彩陶来标志其发展的。其中有较为典型的仰韶文化、以及在甘肃发现的稍晚的马家窑与齐家文化等等,解放后在西安半坡史前遗址出土了大量制作精美的彩陶器,令人叹为观止。相传尧传天下于舜,舜传天下于夏禹,禹则传给其子,开始了所谓的 “家天下”。夏传至桀,暴虐无道,商汤将之放遂,自立为帝,所以以征讨得天下者,自汤开始。商得天下后统治达六百余年(约公元前16世纪——公元前11世纪前后),一直到纣王。后被武王征伐,纣王自杀,于是天下归于周。周朝的统治时期大致在公元前11世纪至公元前221年,事实上的有效统治在公元前771 年就已结束。公元前475年——公元前221年称为战国时期,至公元前221年,秦朝崛起,大一统之中国开始,但秦王朝只持续到公前206年,就被汉朝所取代。在这千数百年间,除日用餐饮器皿之外,祭祀礼仪所用之物也大为发展。
汉朝
从公元前206年至公元220年之间的汉朝,艺术家和工匠们的创作材料不再以玉器和金属为主,陶器受到了更为确切的重视。在这一时期,烧造技艺有所发展,较为坚致的釉陶普遍出现,汉字中开始出现“瓷”字。同时,通过新疆、波斯至叙利亚的通商路线,中国与罗马帝国开始交往,促使东西方文化往来交流,从此一时期的陶瓷器物中也可以看出外来影响的端倪。佛教也至此时传入我国。
六朝时期
六朝时期(公元220年——581年),迅速兴起的佛教艺术对陶瓷也产生了相应的影响,在此季作品造型上留有明显痕迹。公元581年隋朝夺取了权力,结束了长期的南北分裂局面,但它只统治到公元618年就被唐所取代。
唐朝
唐代(公元618年至公元970年)被分认为是中国艺术史上的一个伟大时期。陶瓷的工艺技术改进巨大,许多精细瓷器品种大量出现,即使用当今的技术鉴测标准来衡量,它们也算得上是真正的优质瓷器。唐末大乱,英雄竟起,接踵而来的是一个朝代争夺局面,即五代,这种局面一直持续到公元960年。连年战乱中却出现了一个陶瓷新品种——柴窑瓷(萧窑),质地之优被广为传颂,但传世者极为罕见。
宋朝
陶瓷业至宋代(公元960——1279年)得到了蓬勃发展,并开始对欧洲及南洋诸国大量输出。以钧、汝、官、哥、定为代表的众多有各自特色的名窑在全国各地兴起,产品在色品种日趋丰富。由于东北的(辽)契丹族和(金)女真族的入侵,宋的统治者被迫南迁,再后则被蒙古族所灭。公元1280年,元朝建立,枢府窑出现,景德镇开始成为中国陶瓷产业中心,其名声远扬世界各地。景德镇集贤沐古窑生产的白瓷与釉下蓝色纹饰形成鲜明对比,青花瓷自此起兴文化在以后的各个历史时期也一直深受人们的喜爱。
明朝
明朝统治从1368年开始,直到1644年。这一时期,景德镇的陶瓷制造业在世界上是绝对最好的,在工艺技术和艺术水平上独占突出地位,尤其是青花瓷达到了登峰造极的地步。此外,福建的德化窑、浙江的龙泉窑、河北的磁州窑也都以各自风格迥异的优质陶瓷蜚声于世。随着明朝最后一个皇帝的自杀身亡,公元1644年李自成率领农民起义军攻入北京。从吴三桂召满清大军入关到1911年清室覆灭,满清统治垂二百余年。其中康熙、雍正、乾隆三代被认为是整个清朝统治下陶瓷业最为辉煌的时期,工艺技术较为复杂的产品多有出现,各种颜色釉及釉上彩异常丰富。到清代晚期,政府腐败,国运衰落,人民贫困,中国的陶瓷制造业日趋退化。
民国时期
1.氧化钙陶瓷(calcia ceramics)
氧化钙陶瓷(calcia ceramics)是指以氧化钙为主要成分的陶瓷。
性质:氧化钙具有NaCl型晶体结构,密度为3.08~3.40g/cm,熔点为2570℃,具有热力学稳定性,能在高温(2000℃)下使用,与高活性金属熔体的反应小,受氧或杂质元素的污染少。制品具有良好的抗熔融金属侵蚀性和抗熔融磷酸钙侵蚀的作用。可用干压法成型,也可注浆成型。
应用:
1)它抗金属侵蚀性优良,是冶炼有色金属,如高纯度铂、铀的重要容器;
2)经二氧化钛稳定化的氧化钙砖,可用作熔融磷酸盐矿的回转窑内衬材料;
3)从热力学的稳定性来看,CaO 超过SiO2、MgO、Al2O3和ZrO2等,在氧化物中最高。这种性质表明,它可作为熔融金属、合金用的坩埚;
4)在金属熔化过程中,可使用CaO质取样器和保护管,多用在高钛合金等活性金属熔体的质量管理或温度控制中;
5)CaO陶瓷在冶金方面的用途除上述之外,也适用于电弧熔化用的保温套或平衡实验角的容器等。
氧化钙有两个缺点:
①容易与空气中的水份或碳酸气发生反应;
②与氧化铁等氧化物在高温下能发生熔融反应。这种熔渣化作用,是陶瓷易腐蚀和强度低的原因,这些缺点也使得氧化钙陶瓷难以广泛应用。CaO作为陶瓷还处在初级阶段,它具有两面性,有时稳定,有时不稳定。今后可以通过原料、成形、烧成等技术的进步,更好地筹划其用途,使其真正加入陶瓷行列。
2.锆英石陶瓷(zircon ceramics)
锆英石陶瓷(zircon ceramics)是指以锆英石(ZrSiO4)为主要成分的陶瓷。
性质:锆英石(ZrSiO4)陶瓷具有良好的抗热震性、耐酸性、化学稳定性,但耐碱性不佳。锆英石陶瓷的热膨胀系数和导热系数较低,其抗弯强度可保持在1200~1400℃而不下降,但其力学性能较差,生产工艺与一般特种陶瓷相似。
应用:
1)锆英石作为酸性耐火材料,已在生产玻璃球及玻璃纤维的低碱铝硼硅酸盐玻璃窑炉上得到了广泛应用,锆英石陶瓷具有高的介电性能及机械性能,还可以用作电绝缘体及火花塞等;
2)主要用于制作高强度高温电瓷、瓷舟、坩埚、高温窑炉用的承烧板、熔制玻璃炉的炉衬、红外辐射陶瓷等;
3)可以制成薄壁制品—坩埚、热电偶套管、喷咀,厚壁制品—研钵等;
4)研究表明,锆英石具有化学稳定性、机械稳定性、热稳定性和辐射稳定性,对U、Pu、Am、Np、Nd、Pa等锕系元素具有较好的包容能力,是固化钢系高放射性废物(HLW )理想的介质材料;
有关锆英石陶瓷的生产工艺与其力学性能之间关系的研究尚未见报道,在一定程度上妨碍了对其性能进一步深入的研究,使锆英石陶瓷的应用受到了一定的限制。
3.氧化锂陶瓷(lithia ceramics)
氧化锂陶瓷(lithia ceramics)是指主要成分为Li2O、Al2O3、SiO2的陶瓷制品。自然界中含Li2O的主要矿物原料有锂辉石、透锂长石、锂磷铝石、锂云母和锂霞石。
性质:氧化锂陶瓷制品的主晶相为锂霞石(Li2O·Al2O3·2SiO2)和锂辉石(Li2O·Al2O3·4SiO2),其特点是热膨胀系数低(100~1000℃范围内为-0.03×10/℃~ 4.08×10/℃),抗热震性良好。Li2O是一种网络外体氧化物,有加强玻璃网络的作用,可有效提高玻璃的化学稳定性。
应用:可用于制作电炉(特别是感应电炉)的衬砖、热电偶保护管、恒温零件、实验室器皿、烹饪用具等。Li2O-A12O3-SiO2(LAS)系材料是典型的低膨胀陶瓷,可用作抗热震材料,Li2O还可以作陶瓷结合剂,在玻璃工业中也具有潜在的使用价值。
4.氧化铈陶瓷(ceria ceramics)
氧化铈陶瓷(ceria ceramics)是指以氧化铈为主要成分的陶瓷。
性能:该制品的比重为7.73,熔点为2600℃,它在还原气氛下会变成Ce2O3,熔点由2600℃降到1690℃。700℃时的电阻率为2×10欧姆·厘米,1200℃时为20欧姆·厘米。我国工业化生产氧化铈常用的工艺技术有如下几种:
1)化学氧化法,包括空气氧化法和高锰酸钾氧化法;
2)焙烧氧化法;
3)萃取分离法。
应用:
1)可作为加热元件、熔炼金属及半导体的坩埚、热电偶套管等;
2)可作为氮化硅陶瓷的烧结助剂,还可对钛酸铝复相陶瓷进行改性,并且CeO2是一种较为理想的增韧稳定剂;
3)加入99.99% CeO2的稀土三基色荧光粉是制作节能灯的发光材料,其光效高,显色好,寿命长;
4)用质量分数大于99%的CeO2制成的高铈抛光粉硬度高,粒度小而均匀,晶体具有棱角,适合于玻璃的高速抛光;
5)用98%的CeO2作为玻璃脱色剂和澄清剂,可提高玻璃的质量和性能,使玻璃更为实用;
6)氧化铈陶瓷,其热稳定性差,对气氛敏感性也强,因而在一定程度上限制了它的使用。
5.氧化钍陶瓷(thoria ceramics)
氧化钍陶瓷(thoria ceramics)是指ThO2为主要成分的陶瓷。
性质:纯氧化钍为立方晶系,萤石型结构,氧化钍陶瓷制品热膨胀系数较大,25~1000℃时为9.2×10/℃;导热率较小,100℃时为0.105 J/(cm·s·℃),热稳定性较差,但熔融温度高,高温导电性能好,有放射性。成型方法可采用注浆成型(加10%聚乙烯醇水溶液作悬浮剂)或压制成型(加20%四氯化钍作黏结剂)。
应用:主要用作熔炼锇、纯铑和精炼镭的坩埚,也可作为加热元件,用于探照灯光源,白炽灯纱罩,或作为核燃料,还可用作电子管阴极、电弧熔融用电极等。