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陶瓷的显微结构及性能


2.3.4 铅溶出量
1、概念
含铅的釉料、彩料在酸液作用下可溶性铅会溶出来。 由于铅元素及其氧化物对人体健康有害(对儿童影响大,血液/升 ≤12.7mg),中国高级日用瓷产品质量标准中规定“与食物接触的表面,画 面铅溶出量不得超过百万分之七”。
2.测定方法
( 1 )样品的浸泡:按要求取样和处理后,在4%的醋酸溶液中,在22±2℃ 温度浸泡24小时±10分钟; (2)测定浸泡液体积,准确至2%; (3)测定浸泡液中铅的溶出量。
3.降低铅溶出量的措施:关键在于提高釉料、彩料的化学稳定性
(1)合理的釉料、彩料配比。无论釉中铅含量多少,当釉中按每摩尔SiO2所 含网络外体氧化物总量<0.75摩尔时,各种铅硅酸盐与铅碱硅酸盐的铅溶出 量均较低; (2)工艺控制。彩烤时加强通风,单层装窑,适当提高彩烤温度,均为降低 铅溶出量的有效措施; (3)无铅釉虽能消除铅溶出,但使釉彩光泽性差,用铋代替铅,但铋太贵, 来源困难,也难实施。
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2.3.2 瓷器的透光度
• 照射在瓷器表面光线的镜面投射光强度决定其透明的特性 1.测定方法:光电透明度计 用国际标准光源以平行光束垂直投射于被测瓷片的平面上, 其透过光线使接收器——硒光电池产生光电效应,得到的读数称 为该瓷片的透光度。 细瓷透光度Ir(1mm厚坯透光百分数)2%~20%。 2.影响瓷器透光度的主要因素 减弱透射光线的主要原因是瓷胎内部的散射损失和光的吸收。 1)原料成分及制品组成:化学成分中着色成分越多透光度越 小;制品的相组成中折射率的差别越小,散射损失越小,透光度 越高;晶相粒子和气孔大小越接近可见光波长(0.3-0.7μm), 散射损失越大,透光度越低。 2)制品厚度 3)工艺因素:例如配料中的长石的数量、烧成的温度等。 3.提高透光度的措施 1)增加玻璃相 2)减少气孔 3)加入MgO
2.3.1 瓷器的白度
• 照射在瓷器表面光线的反射光强度决定其白度。 1.测定方法:用光电白度计 利用照射在瓷器表面光线的反射光,使硒光电池产生电 流,来测定反射光强度并同规定化学纯硫酸钡样片白度 (100%)比较,得到的读数称为该瓷器的白度。 2.影响瓷器白度的主要因素 原料纯度:原料杂质中着色氧化物,如氧化铁 (Fe2O3)、氧化钛(TiO2)和氧化锰(MnO)等。 工艺因素:烧成气氛和釉层封闭前烧尽碳素。 3.提高白度的措施 1)含氧化钛坯料中加0.02~0.04%CoO以其青蓝色与钛铁尖晶 石的棕色互为补色; 2)引入一定量滑石,Fe2+和Mg2+半径相近,形成固熔体,使铁 以亚铁盐形式存在; 3)加入Ca3(PO4)2,因为在硅酸盐玻璃中少量Fe2+呈浅绿色, Fe3+以[FeO4]存在强烈着色,在磷酸盐玻璃中Fe2+高达2%-3 %也无色, Fe3+ 以[FeO6]存在几乎未着色。
第二章
陶瓷的显微结构及性能
2.1 显微结构概念 2.2 瓷胎的显微结构 2.3 瓷器的性质
2.1 显微结构概念
• 显微结构是指在不同类型显微镜下观察到的材料组织结 构。是构成材料的组成和制备工艺过程诸因素的综合反 应。
• 显微结构分析的任务:
1.根据材料研究和生产过程中原料、半制品、成品的显微 结构,对它们的品质进行评价。 2.通过对材料或制品中缺陷的检测,从显微结构上找出缺 陷产生的原因,提出改善和防止的措施,对生产进行控 制。 3.从显微结构和物理化学的基本观点出发,研究设计新材 料或中间产品,以求获得较为理想的显微结构并具有预 期优良性能的材料和制品。 4.研究工艺条件对显微结构形成的影响规律,促使工艺条 件更加合理化,改善材料的使用性能。
2.3.3瓷器的光泽度
• 光泽度是瓷器釉层表面的一种特征 • 照射在瓷器表面光线的镜面反射光强度决定光泽度 1.测定方法:光电光泽计 用照射在釉表面子镜面反射方向的反光量,并规定折射率为 1.567的黑色玻璃的反光量为100%,将被测瓷片的反光能力与此 黑色玻璃反光能力相比较得到的数据,作为瓷器的光泽度。 2.影响因素: 釉的组成(釉表面平滑程度、折射率)和工艺因素均影响光 度。 n:釉层折射率,n越高,R越大 (n-1)2 镜面反射率 R= (n+1)2 3.提高光泽度措施 釉应具有: 1)较高折射率,加入高折射率的氧化物; 2)较高始熔点,可减少釉向坯体渗透、减少釉面针孔; 3)较低高温粘度,粘度降低,流动性提高,可避免釉的波纹和 桔釉,有利于气体排出,减少釉层内微小气孔量;
2.2 瓷胎的显微结构
瓷胎:陶瓷坯体经过高温烧成瓷化后,称为瓷胎。 晶相:晶相构成陶瓷体的骨架,使制品具有一定强度和防止制品 在高温下塌陷变形,其中主晶相的性质和晶界的性质与材料的性 质关系极大。 玻璃相:玻璃相的作用是填充晶粒间隙,粘结晶粒,使陶瓷材料 致密化,赋予制品透光性,降低烧成温度,促进烧结。 气相:气相的存在对于陶瓷体通常是有害的因素,使坯体的强度 降低,使瓷胎透光度降低。
高岭石 偏高岭石
3( Al2O3 2SiO2 ) 950℃3Al2O3 2SiO2+4SiO2
偏高岭石 (一次)莫来石 无定形石英
SiO2 573℃ SiO2
ΔV=+0.82%
• 1000℃~1200 ℃ 长石开始熔融,坯体内液相增多,粘度降低。
• 1200 ℃~1400 ℃ 形成二次莫来石,部分石英颗粒被长石溶解,增加了玻 璃相粘度,无定形石英转变为方石英。
2.3 瓷器的性质
衡量日用细瓷的质量分为外观质量和内在质量
外观质量 白度 透光度 釉面光泽度 尺寸规格及 装饰等 内在质量 热稳定性:经受从200℃到20℃水中急冷一次未裂。 致密度 机械强度 硬度 坯釉结合性 产品表面铅溶出量等 一般要求在60-70%,高白瓷>80% 一般细瓷透光度为 Ir 为2-20% 高级细瓷光泽度≥114度
• 影响显微结构的因素 原料及其配比、粒度大小及形状和烧成温度、 气氛、压力等。
2.3 瓷器的性质
• 决定瓷器性质的基本因素: • 1.瓷胎的化学组成以及瓷胎组成中各个岩相的特 点及其分布情况; • 2.制瓷原料的加工,如选料、陈腐、研磨细度等; • 3.坯料的制备和成形方法; • 4.烧成制度。
长石瓷瓷胎的显微结构: 莫来石、残余石英晶体、玻璃相、气孔。
原 料 配 比
粘土 40-60% 长石 20-30% 石英 20-30%
1250-1400℃
玻璃 40-60%
莫来石 20-30%
相 残余石英 20-30 组 成 %
少量气孔
长石瓷显微2 2H 2 O 550~℃ Al2 O3 2SiO2+2H 2 O 650
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