陶瓷(Ceramics),陶器和瓷器的總稱。陶瓷的傳統(tǒng)概念是指所有以粘土等無機(jī)非金屬礦物為原料的人工工業(yè)產(chǎn)品。它包括由粘土或含有粘土的混合物經(jīng)混煉,成形,煅燒而制成的各種制品。由最粗糙的土器到最精細(xì)的精陶和瓷器都屬于它的范圍。對于它的主要原料是取之于自然界的硅酸鹽礦物(如粘土、長石、石英等),因此與玻璃、水泥、搪瓷、耐火材料等工業(yè),同屬于“硅酸鹽工業(yè)”(Silicate Industry)的范疇。
隨著近代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,近百年來又出現(xiàn)了許多新的陶瓷品種。它們不再使用或很少使用粘土、長石、石英等傳統(tǒng)陶瓷原料,而是使用其他特殊原料,甚至擴(kuò)大到非硅酸鹽,非氧化物的范圍,并且出現(xiàn)了許多新的工藝。美國和歐洲一些國家的文獻(xiàn)已將“Ceramic”一詞理解為各種無機(jī)非金屬固體材料的通稱。因此陶瓷的含義實(shí)際上已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越過去狹窄的傳統(tǒng)觀念了。
迄今為止,陶瓷器的界說似可概括地作如下描述:陶瓷是用鋁硅酸鹽礦物或某些氧化物等為主要原料,依照人的意圖通過特定的化學(xué)工藝在高溫下以一定的溫度和氣氛制成的具有一定型式的工藝巖石。表面可施釉或不施釉,若干瓷質(zhì)還具有不同程度的半透明度,通體是由一種或多種晶體或與無定形膠結(jié)物及氣孔或與熟料包裹體等微觀結(jié)構(gòu)組成。
陶瓷工業(yè)是硅酸鹽工業(yè)的主要分支之一,屬于無機(jī)化學(xué)工業(yè)范圍.但現(xiàn)代科學(xué)高度綜合,互相滲透,從整個(gè)陶瓷工業(yè)制造工藝的內(nèi)容來分析,它的錯(cuò)綜復(fù)雜與牽涉之廣,顯然不是僅用無機(jī)化學(xué)的理論所能概括的。
陶瓷制品的品種繁多,它們之間的化學(xué)成分.礦物組成,物理性質(zhì),以及制造方法,常;ハ嘟咏诲e(cuò),無明顯的界限,而在應(yīng)用上卻有很大的區(qū)別。因此很難硬性地歸納為幾個(gè)系統(tǒng),詳細(xì)的分類法各家說法不一,到現(xiàn)在國際上還沒有一個(gè)統(tǒng)一的分類方法。常用的有如下兩種從不同角度出發(fā)的分類法:
(一)按用途的不同分類 1.日用陶瓷:如餐具、茶具、缸,壇、盆。罐等。 2.藝術(shù)陶瓷:如花瓶、雕塑品.陳設(shè)品等。 3.工業(yè)陶瓷:指應(yīng)用于各種工業(yè)的陶瓷制品。又分以下6各方面: (1)、建筑一衛(wèi)生陶瓷: 如磚瓦,排水管、面磚,外墻磚,衛(wèi)生潔其等; (2)、化工陶瓷: 用于各種化學(xué)工業(yè)的耐酸容器、管道,塔、泵、閥以及搪砌反應(yīng)鍋的耐酸磚、灰等; (3)、化學(xué)瓷: 用于化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的瓷坩堝、蒸發(fā)皿,燃燒舟,研體等; (4)、電瓷: 用于電力工業(yè)高低壓輸電線路上的絕緣子。電機(jī)用套管,支柱絕緣于、低壓電器和照明用絕緣子,以及 電訊用絕緣子,無線電用絕緣子等; (5)、耐火材科: 用于各種高溫工業(yè)窯爐的耐火材料; (6)、特種陶瓷: 甩于各種現(xiàn)代工業(yè)和尖端科學(xué)技術(shù)的特種陶瓷制品,有高鋁氧質(zhì)瓷、鎂石質(zhì)瓷、鈦鎂石質(zhì)瓷、鋯英 石質(zhì)瓷、鋰質(zhì)瓷、以及磁性瓷、金屬陶瓷等。
(二)按所用原料及坯體的致密程度分類可分為: 土器 (brickware or terra-cotta), 陶器 (potttery),炻器 (stone Ware),半瓷器 (semivitreous china),以至瓷器(130relain),原料是從粗到精,坯體是從粗松多孔,遙步到達(dá)致密,燒結(jié),燒成溫度也是遂漸從低趨高。
土器是最原始最低級的陶瓷器,一般以一種易熔粘土制造。在某些情況下也可以在粘土中加入熟料或砂與之混合,以減少收縮。這些制品的燒成溫度變動(dòng)很大,要依據(jù)粘土的化學(xué)組成所含雜質(zhì)的性質(zhì)與多少而定。以之制造磚瓦,如氣孔率過高,則坯體的抗凍性能不好,過低叉不易掛住砂漿,所以吸水率一般要保持5~15%之間。燒成后坯體的顏色,決定于粘土中著色氧化物的含量和燒成氣氛,在氧化焰中燒成多呈黃色或紅色,在還原焰中燒成則多呈青色或黑色。
我國建筑材料中的青磚,即是用含有Fe2O3的黃色或紅色粘土為原料,在臨近止火時(shí)用還原焰煅燒,使Fe203還原為FeON成青色,陶器可分為普通陶器( cmmon,pottery)和精陶器(Fine earthenware)兩類。普通陶器即指土陶盆.罐、缸、甕.以及耐火磚等具有多孔性著色坯體的制品。精陶器坯體吸水率仍有4~1 2%,因此有滲透性,沒有半透明性,一般白色,也有有色的。釉多采用含鉛和硼的易熔釉。它與炻器比較,因熔劑宙量較少,燒成溫度不超過1300℃,所以坯體增未充分燒結(jié);與瓷器比較,對原料的要求較低,坯料的可塑性較大,燒成溫度較低。不易變形,因而可以簡化制品的成形,裝缽和其他工序。但精陶的機(jī)械強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度比瓷器.炻器要小,同時(shí)它的釉比上述制品的釉要軟,當(dāng)它的釉層損壞時(shí),多孔的坯體即容易沾污,而影響衛(wèi)生。
精陶按坯體組成的不同,又可分為:粘土質(zhì)、石灰質(zhì),長石質(zhì)、熟料質(zhì)等四種。粘土質(zhì)精陶接近普通陶器。石灰質(zhì)精陶以石灰石為熔劑,其制造過程與長石質(zhì)精陶相似,而質(zhì)量不及長石質(zhì)精陶,因之近年來已很少生產(chǎn),而為長石質(zhì)精陶所取代。長石質(zhì)精陶又稱硬質(zhì)精陶,以長石為熔劑。是陶器中最完美和使用最廣的一種。近世很多國家用以大量生產(chǎn)日用餐具(杯、碟盤予等)及衛(wèi)生陶器以代替價(jià)昂的瓷器。熱料精陶是在精陶坯料中加入一定量熟料,目的是減少收縮,避免廢品。這種坯料多應(yīng)用于大型和厚胎制品(如浴盆,太的盥洗盆等)。
炻器在我國古籍上稱“石胎瓷”,坯體致密,已完全燒結(jié)(sintering),這一點(diǎn)已很接近瓷器。但它還沒有玻化(Vitrification),仍有2%以下的吸水率,坯體不透明,有白色的,而多數(shù)允許在燒后呈現(xiàn)顏色,所以對原料純度的要求不及瓷器那樣高,原料取給容易。炻器具有很高的強(qiáng)度和良好的熱穩(wěn)定性,很適應(yīng)于現(xiàn)代機(jī)械化洗滌,并能順利地通過從冰箱到烤爐的溫度急變,在國際市場上由于旅游業(yè)的發(fā)達(dá)和飲食的社會化,炻器比之搪陶具有更大的銷售量。
半瓷器的坯料接近于瓷器坯料,但燒后仍有3~5%的吸水率(真瓷器 true porceiain,吸水率在0.5%以下),所以它的使用性能不及瓷器,比精陶則要好些。
瓷器是陶瓷器發(fā)展的更高階段。它的特征是坯體已完全燒結(jié),完全;,因此很致密,對液體和氣體都無滲透性,胎薄處星半透明,斷面呈貝殼狀,以舌頭去舔,感到光滑而不被粘。操|(zhì)瓷 (hard porcetain) 具有陶瓷器中最好的性能。用以制造高級日用器皿,電瓷、化學(xué)瓷等。
軟質(zhì)瓷 (soft porcelain) 的熔劑較多,燒成溫度較低,因此機(jī)械強(qiáng)度不及硬質(zhì)瓷,熱穩(wěn)定性也較低,但其透明度高,富于裝飾性,所以多用于制造藝術(shù)陳設(shè)瓷。至于熔塊瓷 (Fritted porcelain) 與骨灰磁 (bone china),它們的燒成溫度與軟質(zhì)瓷相近,其優(yōu)缺點(diǎn)也與軟質(zhì)瓷相似,應(yīng)同屬軟質(zhì)瓷的范圍。這兩類瓷器由于生產(chǎn)中的難度較大(坯體的可塑性和干燥強(qiáng)度都很差,燒成時(shí)變形嚴(yán)重),成本較高,生產(chǎn)并不普遍。英國是骨灰瓷的著名產(chǎn)地,我國唐山也有骨灰瓷生產(chǎn)。
特種陶瓷是隨著現(xiàn)代電器,無線電、航空、原子能、冶金、機(jī)械、化學(xué)等工業(yè)以及電子計(jì)算機(jī)、空間技術(shù)、新能源開發(fā)等尖端科學(xué)技術(shù)的飛躍發(fā)展而發(fā)展起來的。這些陶瓷所用的主要原料不再是粘土,長石,石英,有的坯休也使用一些粘土或長石,然而更多的是采用純粹的氧化物和具有特殊性能的原料,制造工藝與性能要求也各不相同。
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