陶瓷烧制工艺说明书

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1、陶瓷烧制工艺说明书小组成员：学生姓名.方伟伟学号0900102124 学牛姓名 黄文富 学号0900102135 学生姓名.杜荣烈学号0900102136 学牛姓名 何浩东 学号0900102137 学牛姓名.丁笠 学号0900107230 学牛姓名李军 学号09008021152012年05月10日目录引言12 陶瓷的传统烧制工艺.23 陶瓷的现代烧制工艺3.1 陶瓷粉体的制备3.2 陶瓷的烧结3.3 陶瓷的成型3.3.1 注浆成型33.2 注浆成型操作注意事项3.4 陶瓷的精加工3.4.1 界面反应抛光4 结语5 参考资料1引言中国 是瓷器 的故乡，瓷器的发明是中华民族对世界文明的伟大贡献

2、，在英 文中“瓷器（china）与中国（China ）同为一词。大约在公元前16世纪的商 代中期，中国就出现了早期的瓷器，经过发展形成了“定，邢，哥，汝，钧”等 名噪一时的各类瓷器，其中有些直至今日仍旧享有盛誉。在物质文明高度发达 的现代，瓷器也已经越来越多的朝功能性方面发展，在瓷器的制造过程中，现 代机械及工艺也占着越来越重要的戏份。故而，笔者将秉着传承与发展中华优 秀文明的原则，对陶瓷烧制的传统工艺与现代工艺做一简要的论述，以弘扬古 朴、典雅的华夏美德。以下对陶瓷传统与现代制作工艺加以介绍:2陶瓷的传统烧制工艺传统的陶瓷烧制分工极其细致，最核心的包括拉坯、利坯、画坯、施釉和烧窑等五项工序。

3、如下：拉坯利坯画坯施釉烧窑为了能让读者真正了解陶瓷的传统烧制工艺，笔者将从陶瓷原材料的采集 到陶瓷成品的整个烧制工艺做简一介绍。（一）米集瓷石瓷土：瓷器都是以瓷石和瓷土（高岭土）为基本原料烧制 而成的。天工开物陶埏篇说：“土出婺源、祁门两山：一名高梁山，出粳米土，其性坚硬；一名开化山，出糯米土。其性粢软。两土相合，瓷器即 成。”所谓糯米土即指高岭土。高岭土是陶瓷制品的坯体和釉料以及粘土质耐火材料的重要原料。它是我 国瓷都景德镇古代瓷工首先发现并应用的瓷器原料，因为最早发现其产地是江 西景德镇以东四十五公里处的高岭村而得名。现在已成为全世界制瓷原料的通 用术语。也就是说“高岭土”已是世界同类粘土

4、的统一名称，这是我国瓷工对世 界的一个大贡献。关于高岭土的来源，颇具迷人色彩。传说高岭村里有一对虽贫穷但心地极 为善良的高姓夫妇，在一年冬天，北风呼啸，滴水成冰，一个衣衫破旧的白发 老人晕倒在高家屋檐，高氏夫妇发现后，将其扶进屋给其暧身，并借熬粥给他 喝老人临走时，指点高家夫妇去高岭山山顶，不停息地一连挖九九八一锄，会有奇迹发生依照老人所言，高氏夫妇在锄下发现了“白色的糯米粉”， 并以其所授和高岭村的村民一起上山采泥、做坯、烧瓷。做的瓷器坚挺、洁 白、莹润可爱。景德镇自从采用高岭土配制瓷器后，出产的瓷器洁白无瑕，更为精美。1712年法国传教士昂特雷柯莱曾向国外介绍过高岭的瓷土，于是高岭土从此便

5、 名声远扬，身价百倍。（二）粉碎磨细瓷石瓷土：将采集到的 瓷石瓷土利用专门工具进行粉碎磨 细。例如在古代用巨碾或巨石锤在石臼内把原料舂细。（三）拉坯：也叫做坯，是成型的最初阶段，也是器物的雏形制作。它 是将制备好的泥料放在坯车上，用轮制成型方法制成具有一定形状和尺寸的坯 件。（四）利坯：即“修坯”。它是利用工具将经过印坯工艺后的粗厚不平、 规格不齐的粗坯经过两次旋削，使之厚度适当、表里一致。（五）画青花：俗称 画坯。它是用青花料在坯胎上绘画，打青花箍或写 青花字，最后上釉烧成。坯胎成型后，匠师们据不同时代不同地域不同人物的 审美需要进行装饰绘纹，方法多种多样，如刻、划、印、绘画、雕塑等。（六）

6、施釉：俗称刹合坯。它是在器坯内外上一层玻璃质釉、使之光 润。其方法有蘸、浇、吹、荡、涂等。我们日常使用的陶瓷器，一般都穿着一 身光润、平滑的衣裳，特别是日用陶瓷，对“衣裳”更为讲究，有的洁白如玉， 有的五彩缤纷，十分美观。陶瓷的这种衣裳，名叫“釉”。在不同时期所用的釉料不同，上釉的方法也不同。按釉面特征分类，白釉是元朝蒙古民族人喜欢，颜色釉是以其五彩缤纷受 到人们的欢迎，结晶釉的纹样变幻美丽动人，窑变纹釉琳琅满目，美不胜收， 裂纹釉清晰古朴、高雅别致。除上述外，现代的还有无光釉、乳浊釉、食盐釉 等。近年来，随着科学技术的发展，出现了千姿百态的流动釉、神奇莫测的变 色釉、霞光闪烁的彩虹釉、贵如明

7、珠的夜光釉等新品种。其中较为出名的：它盛行于唐代的陶器，以黄、褐、绿为基本釉色，后来 人们习惯地把这类陶器称为“唐三彩”。唐三彩是一种低温釉陶器，在色釉中加入不同的金属氧化物，经过焙烧， 便形成浅黄、赭黄、浅绿、深绿、天蓝、褐红、茄紫等多种色彩，但多以黄、 褐、绿三色为主。唐三彩的色釉有浓淡变化、互相浸润、斑驳淋漓的效果。在 色彩的相互辉映中，显出堂皇富丽的艺术魅力。唐三彩用于随葬，做为明器， 因为它的胎质松脆，防水性能差，实用性远不如当时已经出现的青瓷和白瓷。（七）烧窑：是成瓷的最后一道关键工序。它是将装有成坯的匣钵按窑位 置放在窑床上，用松柴或槎柴烧至 1270-1300度，采取先氧化焰，

8、后还原焰的 方法，分溜火、紧火、净火三个阶段，用一天一夜（24 小时）的时间，把匣钵内 的坯胎烧成瓷胎。一件完美的瓷器烧制成功与窑的形状，装瓷匣钵入窑后的摆 放位置、烧成温度的高低、窑内火焰燃烧的化学变量等都有极大关系。经过几 天的烧炼，窑内的瓷坯已变成了件件精美的瓷器。3 陶瓷的现代烧制工艺虽然随着现代工艺的发展，塑料、钢铁等新型材料制品在生活中用途越来 越广。但陶瓷在日常生活中所扮演的角色已然举足轻重，举凡食、衣、住、 行、育、乐、装置艺术都有，例如饮食方面的盘子、碗、汤匙，装饰方面的衣扣、袖扣，住宅方面的瓷砖、屋瓦等等。瓷器也已经越来越多的朝功能 性方面发展，在瓷器的制造过程中，现代机械

9、及工艺也占有了更重要的戏份， 故而笔者将从陶瓷的四个工艺程序对陶瓷的烧制进行详细论述。3.1 陶瓷粉体的制备陶瓷粉体的制备通常采用传统的烧结粉碎法，但这种方法耗时长、能耗 高、污染大。此外，还有化学沉淀法、溶胶凝胶法、熔剂蒸发法、水热法、乳 化液法、喷雾热分解法、蒸发一凝聚法、气相化学反应法等，这些方法各有特 点。但近年来，自蔓延燃烧技术作为陶瓷粉料的一种新的制备方法愈来愈显示 出其优越性。自蔓延燃烧技术是利用反应物之间高化学反应热的自加热和自传导作用来 合成材料的一种技术。SHS技术是基于放热化学反应的基本原理，利用外部能 量诱发局部化学反应（点燃），形成化学反应前沿（燃烧波），此后，化学反

10、应在 自身放热的支持下继续进行，表现为燃烧波蔓延至整个体系，最后合成所需的 材料。这是一种高放热反应，参与反应的物质一般在固固，固气介质中进 行，最终产物一般是固态。其主要特征是反应只需局部点火引发燃烧波，并使其在原料中传播以实现系统的合成过程。SHS技术制备陶瓷粉体的工艺流程:口車:忑离加门戎一 札嗣曲. 八涓性贰测寸蚩迟SH5同缶幽瓷龄隔的丄艺锻荐图国内外SHS技术的研究现状表明:利用SHS技术合成陶瓷粉体具有一般烧结 法所不具备的优点，如反应速度快、时间短、产品纯度高、污染小等。由此可 见，利用该种技术为合成粉体材料开辟了一条新的途径。但是人们对SHS到支 术研究掌握还不够成熟，其燃烧速

11、度和反应过程难以控制，产品致密度不高， 故该技术广泛应用于生产还有一定难度，还需要广大材料工作者进一步研究开 拓。随着SHS过程理论的进一步深入研究，利用计算机模拟SHS具体过程的进 一步完善，可以预计，SHS技术在材料科学与工程中的应用将会进一步扩展， 工业化进程也会进一步加快。3.2陶瓷的烧结现代工艺的陶瓷烧结的方法主要有：（1）普通热烧结（2）电炉热压烧结（3）等离子体烧结（4）微波烧结（5）自蔓延烧结。从烧结的不同类型作为区别，其又分为：（1）固相烧结：坯体在固态情况 下达到致密化的烧结过程。（2）烧结（Liquid Phase Sintering，简写为 LPS）是指在烧结包含多种粉

12、末的坯体中，烧结温度至少高于其中的一种粉末的 熔融温度，从而在烧结过程中而出现液相的烧结过程。基于实践中对液相烧结 的认识比较少，笔者将着重对其展开论述，以期能对实践有所裨益。液相烧结过程的致密化机理：（一）、颗粒重排（Particles Re-arrangement）在LPS烧结过程中，颗粒间的液相膜起润滑作用。颗粒重排向减少气孔的 方向进行，同时减小系统的表面自由能。当坯体的密度增加时，由于周围颗粒 的紧密接触，颗粒进一步重排的阻力增加，直至形成紧密堆积结构。（二）、溶解-沉淀（disolvation浓度Concentration(a) LPS烧结溶解-沉淀阶段的两晶粒接触示意图.物质迁移

13、的三个路径，1：溶质的外扩散(口)，2和4：溶解物组分(0和4)向晶粒接触区域流动，以 及3：在接触区域的溶解-再沉淀。(b) 三个组分液相所对应浓度梯度作为r的函数，其中rc是接触半径，h 是液相膜厚度(三) 、气孔排除在烧结中期，相互连续的气孔通道开始收缩，形成封闭的气孔，根据材料 体系的不同，密度范围从0.9至0.95。实际上，LPS烧结比SSS烧结可以在较 低的密度发生这种气孔封闭。气孔封闭后，LPS烧结进入最后阶段。封闭气孔 通常包含来源于烧结气氛和液态蒸汽的气体物质。烧结过程有液相存在的烧结烧结参数对烧结样品性能的影响(1) 颗粒尺寸大小：在一定温度下，半径为-的一列球形颗粒所需要

14、的 烧结时间为t，半径为r的另一列排列相同的球形颗粒烧结时间为t，则有关2 2系式如果颗粒尺寸从1 pm减小到0.01 pm，则烧结时间降低106到108数量 级。同时，小的颗粒尺寸可以使烧结体的密度提高，可降低烧结温度、减少烧 结时间。2)粉体结块和团聚：是指一小部分质量的颗粒通过表面力和/或固体桥接 作用结合在一起；团聚：是指颗粒经过牢固结合和/或严重反应形成的粗大颗 粒。结块和团聚形成的粗大颗粒都是通过表面力结合。(3)颗粒形状颗粒形状和液相体积含量对颗粒之间作用力的影响只有在大量液相存在的情况下，才能使这些具有一定棱角形状的陶瓷粉体 之间形成较高的结合强度。（4）颗粒尺寸分布：颗粒尺寸

15、分布对最终烧结样品密度的影响可以通过分 析有关的动力学过程来研究，即分析由不同尺寸分布的坯体内部，在烧结过程 中“拉出气孔”（pore drag）和晶粒生长驱动力之间力的平衡作用。3.3陶瓷的成型陶瓷的成型方法有很多，主要包括：（1）可塑成型（2）旋压成型（3）滚 压成型（4）挤压成型（5）注射成型（6）塑压成型（7）轧膜成型（8）注浆 成型。注浆成型是一种适应性大，生产效率高的成型方法。凡是大型、形状复 杂、不规则或薄胎等制品，均可采用注浆成型法来生产，因此注浆成型在日常 陶瓷、工业美术瓷、卫生洁具瓷及现代陶瓷等领域得到广泛应用。故而，笔者 将对“注浆成型”法进行较为深入的介绍。3.3.1注

16、浆成型所谓注浆成型，就是指注浆成型是利用石膏模的吸水性，将具有流动性的 泥浆注入石膏模内，使泥浆分散地粘附在模型上，形成和模型相同形状的坯泥 层，并随时间的延长而逐渐增厚，当达到一定厚度时，经干燥收缩而与模壁脱 离，然后脱模取出，坯体制成。注浆成型操作过程根据产品种类、泥浆性质不同大体需经过以下几道工序：以下就主要工序给予说明：(1) 合模：在合模前应先将模型的工作表面清扫干净，不得留有干泥或灰 尘。并检查模子工作表面是否光洁，有无空洞和润滑油迹。如正常即可进行合 模，装配好的模型如有较大缝隙，用软泥将合缝处的缝隙堵死，以免漏浆。使 用时模型不宜过干过湿，其水量一般控制在4%6%。(2) 注浆

17、：对于单面注浆而言，将料浆注满模型即可，等泥层增厚到需要的 厚度时，倒掉模型 内多余的泥浆，为避免倒掉后少量残余的泥浆在坯体内表面的不均匀分布，生 产上还需要对倒掉泥浆后的带坯模型进行甩浆以保证残余泥浆分布均匀，避免 泥缕产生。对于双面注浆，须陆续补充泥浆，直到模型内的空穴泥浆全部变成 坯体。无需倒浆和甩浆。(3) 青坯干燥：刚形成的注件由于含水量较高，强度较低而不能立即脱 模，需带模干燥一定时间，这种干燥称为青坯干燥，在青坯干燥期间，由于水 分的蒸发及模子的继续吸水，注件水分不断下降，坯体收缩并与模型脱离，同 时强度也逐渐提高，这时即可脱模。(4) 脱模：脱模后坯体应轻拿轻放、放平、放正、放

18、稳、并防止振动。(5) 粘接：粘接是制造壶、杯及有些小口花瓶、坛等日用瓷和艺术瓷、卫 生瓷等不能一体成形的坯体所必需经过的工序，粘接过程是指用一定稠度的粘 接泥浆将各自成形好的部件粘 接在一起。对于粘接工艺，要注意以下几个方面。 各部件的软硬程度(含水率)。在粘接时，各部件的软硬程度并不强求一 致，但是含水率尽量接近。一般说来，零件坯件应比主体坯件稍硬一些，以防 止变形，但也不能相差太大，否则会因含水量不同而收缩不一致引起裂坯缺 陷。实践表明，两者之间水分含量相差不应超过2%3%。 粘接泥浆。粘接泥浆一般和坯体的组成一致，这样才不会由于两者膨胀 系数不一致导致裂纹，同时，还要控制好泥浆的粘度和

19、流动性，一般流动性要 好，相对密度调节至2.0以上，这样的泥浆粘接后才不会开裂。 粘接接触面。根据粘接接触面不同，可以将粘接分为滑面粘接和麻面粘 接。所谓麻面粘接是指两接触面有锯齿状刀子划成锯齿状，这样可以增加接触 面积，使粘接口更牢固。麻面粘接的麻面程度还可根据坯体含水率而定，如坯 体含水率低，则麻面程度可深一些；如含水率高，则可浅一些。粘接完后，要 将多余的泥浆刮走。同时，为了防止开裂和变形，一般在粘接处粘上软布或 纸。(6) 修坯：对于粘接完的坯体，由于其表面不太光滑，边口有毛边，有的还 留有模缝迹，而且有些产品还需进一步加工，如挖底、打孔等等，因此需要进 一步加工修平，称之为修坯。修坯

20、是对立体半成品进行打磨加工，使其成为能适应施釉操作和入窑烧成 的精坯。修坯是注浆成形和可塑成形工业中一项必要的工作。它对坯体表面品 质影响很大，应足够重视。修坯有湿修与干修之分。湿修是在坯体含水很多，尚在湿软的情况下进 行，适合器形较复杂或需经湿接的坯体，此时操作较容易而且修坯刀子不易磨 损，其缺点是容易在搬动及操作过程中使坯件受伤而引起变形，对提高品质不 利。干修是在坯体含水量降 6%-10%或干燥后水分更低(2%)的情况下进行。此 时坯体强度增高，可减少因搬动受伤而引起的变形，对提高品质有利，其缺点 是粉尘较大，而且对修坯刀的阻力较大，容易跳刀，修坯刀的磨损也较大，操 作技术较难掌握。干修

21、时由于坯含水率低，可用泡沫塑料、抹布、帚子等蘸水 进行修坯，也可用小刀、筛网等直接干修。修坯采用的刮刀种类很多，制品不 同，其采用的形状也不同。例如卫生瓷的修坯刮刀，按其形状分，可分为平刮 刀、圆刮刀、月牙刮刀三种。(7) 所谓干坯找裂，就是在干坯上抹上油(煤油等)来寻找裂纹，它是陶瓷 行业中一个传统的经验做法，其操作要求如下： 抹油找裂的坯体必须是经过干燥的全干坯体，半干的坯体或含水量较高 的坯体效果不好。 抹油开始前，先用海绵蘸清水将需抹油部位擦一下，然后用扁笔蘸油抹 擦水部位，边抹边用灯照，并集中精力观察，一般有裂纹处，裂纹会迅速吸 油，形成一条黑色痕迹。一旦有这种现象，需要用刮刀一层层

22、刮坯体，直到黑 色痕迹消失为止。这种裂纹如太深则不能修补。抹油找裂的经验做法关键是 “三到”，即笔到、灯到、眼到，要集中精力找裂。 找裂也不是整个坯体都抹油，一般是粘口部位、湿坯有粘裂的地方及有 疑问的地方。 从擦水、抹油到观察，时间愈短愈好，拖的时间过长则不容易发现裂 纹。修坯和粘接在日用陶瓷和卫生瓷形成工序中长期以来是用手工操作，效率 低，需要大量人工，如何实现修坯与粘接机械化是亟待解决的问题。国内外有 不少机械修坯和粘接机，但仍然跟不上成形工艺的发展。今后，随着自动修坯 机和粘接机的发展，将使整个成形工艺的自动化推向新的水平。同时，采用新 的成形工艺，以免去修坯和粘接工序。将是陶瓷成形工

23、艺的发展趋势。 33.2注浆成型操作注意事项 新制成的泥浆应至少存放（陈腐）一天以上再使用，用前须继续搅拌5 10min。 泥浆温度应不低于10-12度；冬天泥浆过冷，影响泥浆的流动性；故在 冬天注浆车间应有暖气设备，维持室内温度在20-25度。 石膏模应按顺序轮换使用，使模型湿度保持一致。对于空心注浆每次注 坯后，泥浆在模中的停留时间须严格控制。 泥料注入模型时，应沿着漏斗徐徐而又连续不断地一次注满，使模内的 空气充分逸出。注坯时最好模子置于转盘上，一面注，一面用手使之回转，这 样可借助离心力的作用，促进泥层的生成和均匀一致，减低坯内气泡，减少烧 成变形。在实心注浆时，泥浆注入后应将模型稍微

24、振动，使泥浆流满各处。同时也 有利于泥浆内的气泡散逸。 石膏模内壁在注浆前最好喷一层薄釉渣和撒一层滑石粉，以防粘模。 从空心注浆后倒出来的的余浆和修整而得的废浆，既有一些解凝剂，也 从模型上混入一些硫酸钙。回收使用时，要先加水搅拌，洗去这些可溶盐类， 然后过筛压滤与新浆料配用。 注浆坯体脱模后要轻拿轻放，放平、放正、放稳，并防止振动。高足或 器型特殊的坯体，最好放在托板上。3.4 陶瓷的精加工功能陶瓷的精密加工方法：（ 1）单点金刚石车削（ 2） ELID 超精密磨削 技术（3） ECD磨削技术（4）快速可更新研磨/抛光技术（5）火花磨削（6）孔 加工技术。由于超精密抛光是超精密机械加工方法中

25、精度最高 ，表面质量也最 好的加工方法。 因此，目前超精密抛光通常作为功能陶瓷元器件基片的最终加 工方法 ，而平面抛光成为各种元件基片最常用也是最重要的加工方式 。故 而，笔者将对其进行较为详细的论述。由于抛光过程的复杂性和不可视性，往往是通过特定的实验条件下获得的 实验结果来说明抛光的机理。对于脆性材料的抛光机理，归纳起来主要有如下 解释：一般认为抛光是以磨粒的微小塑性切削生成切屑为主体而进行的(如图1 所示)。在切除过程中会由于局部高温，高压而使工件与磨粒，加工液及抛光 盘之间存在着直接的化学作用并在工件表面产生反应生成物。由于这些作用的 重迭，以及抛光液、磨粒及抛光盘的力学作用，生成物不

26、断被除去而使表面平 滑化随着新的抛光工艺的出现，抛光机理也各有不同。工件微小切屈陶11 抛光加工的模型3.4.1界面反应抛光当工件与磨粒摩擦界面处于高温高压状态时，工件表面容易形成一层化合物, 在表层深度极浅的反应物很容易通过研抛去除，终可高效地获得表面粗糙度为 数纳米以下的完美表面，要有化学机械抛光和水合抛光两种方法。水合抛光，利用过热水蒸气分子和水作用工件表面，在界面上形成水合化 层如(Al2O3.xH2O),借助过热水蒸气不是用游离磨粒或在一个大气压的水蒸气环 境条件下利用外来的摩擦力从工件表面上将这水合化层分离、去除，去除量是 数Ao所以可获得无划痕平滑光泽无畸变的洁净表面且抛光速度显

27、著提高。團3水合抛光装逍示意團|一本蒸气塩生器2. ：fh乳抛光盘4一裁荷乳保持寵昌蒸汽喷瞄7一加热器的扁心凸轮4结语通过这次的实践，我们大致地了解了瓷器的生产过程。但是这也仅仅是皮毛而 已，从中我们了解了中华文化的源远流长，博大精深。这是智慧的中华名族的 劳动成果，汗水结晶。虽然在物质文明高度发展的今天，它似乎有些慢得不合 时宜，但是不管是纯手工还是机械造，作为新时代，新世纪的青年人的我们， 是不是该怀着一份骄傲和责任心去继承和发扬这一文化瑰宝呢？参考文献1 谢志鹏，刘伟.高技术陶瓷产品的精密注射成型制备技术的应用与发展J. 中国陶瓷工业.2010,(05):45.2 谢志鹏，刘伟，杨现锋.

28、陶瓷注射成型制备技术的研究与进展J.中国材料 进展. 2011,(01):146.3 雅菁,刘志锋，赵丹，周彩楼，辛颖，刘超.注射成型氧化铝陶瓷工艺研究J. 中国陶瓷.2007,(05):72.4 罗威，肖建中，武彬.粉末处理对陶瓷注射成形的影响J.中国陶瓷.2007，(02):159.5 常志华，米镇涛，张香文.陶瓷的注射成型技术J,化工进展. 1999,(05):34.6 丁宝桐.精细陶瓷粉生产技术J.无机盐工业.1986,(05):98.7 雅菁,刘志锋，周彩楼，辛颖,赵丹.陶瓷注射成型的关键技术及其研究现状 J.材料导报.2007,(01):214.8 谢志鹏，杨现锋，霖林.先进陶瓷的精密注射成型 EB/OL. ilename=HNQG200603015，2012-04-22.9 齐敏.唐山市陶瓷出口贸易发展中存在的问题及对策研究 EB/OL. 39.nh&dbcode=CMFD&dbname=CMFD2008，2012-04-22.