蘇永超:淺述陶瓷和瓷器的區別和粘土的性能

2020-12-20 人民網河南頻道

  

   一、陶瓷和瓷器的區別

  通俗地講:用陶土燒制的器皿叫陶器,用瓷土燒制的器皿叫瓷器,陶瓷則是陶器熾器和瓷器的總稱。凡是用陶土和瓷土這兩種不同性質的粘土為原料,經過配料成型乾燥焙燒等工藝流程製成的器物都可以叫陶瓷。

  陶瓷包括的範圍較廣,有些能耐水,有些能耐酸,廣泛應用於建築化工電力機械等工業及日用裝飾街方面。此外,用粘土以外的其他原料,依陶瓷製造的工藝方法製成的製品,也叫做陶瓷,如塊滑石瓷、金屬陶瓷、電容器陶瓷、磁性瓷等。廣泛應用於無線電、原子能、火箭半導體等工業。目前,將所有陶瓷製品通稱為「無機非金屬固體材料」。

  從結構上看,一般陶瓷製品是由結晶物質,玻璃物質和氣泡所構成的複雜系統。這些物質在數量上的變化,對陶瓷的性質起著一定程度的影響。

  陶瓷的老祖宗是「矽酸鹽」,習慣也稱「矽酸鹽陶瓷」,由於現代陶瓷發展的非常快,人們進行了大量的試驗來改進矽酸鹽陶瓷,不斷提高配方中氧化鋁的含量,加入許多純度較高的人工合成化合物去代替天然原料,來提高陶瓷的強度,耐高溫性和其它性能,後來發現,完全不用天然原料,完全不含矽酸鹽,也可以做成陶瓷,而且性能更為優越。於是歷來完全由矽酸統治著的陶瓷家族,發生了變化,現出了完全嶄新的不屬「矽酸鹽」的現代陶瓷。

  確切地說「陶瓷」的定義為:陶瓷是由天然或人工合成的粉狀化合物,經過在形和高溫燒結製成的,由金屬和非金屬無素的無機化合物構成的多晶固體材料。不論是傳統的矽酸鹽陶瓷,還是現代陶瓷,都包括在這個範圍裡。

  我們日常生活中經常用到瓷器,如吃飯的瓷碗,喝水的瓷杯,衛生間用的瓷面磚,洗臉池便池等。那麼你知道什麼叫瓷器嗎?瓷器這個概念,長期以來,是指採用天然的矽酸鹽礦物原料中的粘土、長石、石英等,經過加工處理,成型,燒成等生產工藝而製成具有緻密堅硬的器物。簡言之,即上釉或不上釉的粘土類製品,其特點是坯體潔白、細密,較薄者呈半透明,音響清徹,斷面具不吸水性。可分為硬質瓷和軟質瓷兩大類,前者燒成溫度較高,物理化學性能和機械強度較好,如化學瓷電瓷,我國的日用瓷和藝術瓷等。後者燒成溫度較低,如骨灰瓷。

  隨著科學技術的進步和工業生產的發展,逐步擴大了制瓷原料的範圍,出現了不用或只用少量的矽酸鹽礦物原料的製成品,這些製品的製造過程和傳統瓷器基本相同,因此人們也把它們稱為瓷器。這樣,瓷器這個概念包括的範圍就擴大了。

  「陶瓷」是人們慣用的統稱,其實陶瓷與瓷無論從外表和本質上都有區別。

  陶的出現比瓷早,根據史籍記載,幾千年前,我國就在燒制陶器。史書載述:「神農耕而作陶」,足見遠古時代,我國便有了陶器。從出土文物考證,早在新石器時代,即公元前3500年至1500年間,我國便已經有了彩陶工藝。公元前1500年至1000年間,又有了青黃釉的陶器。直到魏晉時代,才進一步創造了瓷器。

  陶與瓷的構造也不同,陶器胎體原料是粘土或青土。精陶器製作原料除粘土外,還加入有適量的長石和石英,泥料要經過充分陳腐和捏練。瓷的原料主要是瓷土、粘土、瓷石、長石、石英等。原料要經過精選、淘洗、粗粉碎、細粉碎、攪拌、除鐵質等工序之後,再經過壓濾、脫水、陳腐、捏練才能製造瓷坯。他們的燒成溫度也各有差異,陶器入窯後,在攝氏900~1200℃溫度下燒成,低的只有600-700攝氏度。瓷器一般則在1300-1400℃的高溫之下燒成。與其相應,陶的釉彩屬低溫釉,瓷器用的釉屬高溫釉。瓷和陶的物理特性了迥然不同,瓷器較之陶器胎體堅硬密實,敲擊聲清脆洪亮,吸水率小而顏色潔白、半透明,化學穩定性好,機械強度較高。而陶器質地較疏,敲擊聲啞,吸水率高,其顏色有雜色屬不透明體,化學穩定性差,機械強度也差。

  瓷器與陶器的根本區別在於:瓷器的坯體是完全燒結的,氣孔率很小,機械強度大。燒成溫度較高;而陶器坯體燒結程度較差,氣孔率較大,燒成溫度較低。如果把瓷器打破,它的斷面卻顯得粗糙、疏鬆。

  廣義地講,瓷器是從陶器發展而來的,可以說沒有陶器的發明與發展就不可能有瓷器。瓷器出現以後,陶器還是在繼續生產,不是有了「瓷」而代替了「陶」,而是各自獨立發展。

  二、粘土有哪些性能?它在陶瓷中的作用是什麼?

  ①粘土具有可塑性。粘土與適量的水混合以後形成泥團,這種泥團在外力的作用下產生變形但不開裂,當外力去掉以後,仍然保持其形狀不變。粘土的這種性質稱為可塑性。可塑性是塑性法成形的基礎。

  ②粘土的結合性。粘土塑性泥團乾燥後,變得堅實,具有一定的強度,能夠維持粘土顆粒之間的相互結合而不散,這種現象說明粘土有一定的結合性能。這種性能我們稱為粘土的結合性。如果粘土和非可塑性物料混練在一起。也具有上述性能,我們說粘土對其他物料也有一定的結合能力。粘土的這種性質,保證坯體有一定的乾燥強度,是坯體乾燥、修理、上釉能夠進行的基礎.也是配料調節泥料性質的重要因素。

  ③顆粒度。顆粒度是各種不同粘土礦物特徵性質之一,一股粘土礦物的顆粒平均在5 μ m到lμ m之間,大部分在2μm以下。這一部分直接影響到粘土的可塑性、幹噪收縮、孔隙度和強度,以及燒成收縮和燒結性等。因此,顆粒組成對粘土的工業技術性質影響很大。

  ④吸附性。由於粘土顆粒具有很大的表面積與表面能,所以許多粘土都是良好的吸附劑。粘土能從溶液中吸附酸與鹼.也可以使有色物質溶液脫色,漂白土是釉脂工業中良好的漂白劑。

  利用粘土的吸附能力對有機色劑陽離子結合的生牢固程度,是粘土礦物色劑研究法的基礎。色劑研究是粘土礦物鑑定方法之一。

  ⑤乾燥收縮與燒成。收縮什麼是乾燥收縮呢?塑性泥料乾燥後,因水分蒸發,空隙減少,顆粒之間的蹁縮短而產生體積收縮,稱為乾燥收縮。

  什麼是燒成收縮呢?燒結以後,由於粒土中產生液相填充在空隙中,以及某些結晶物質生成,又使體積進一步收縮,稱為燒成收縮。兩種收縮構成粘土的總收縮。

  ⑥粘土燒後顏色。粘土因有機物質和其他雜質礦物存在,被看成各種顏色,如灰、淺灰、黃、褐、紫、綠、黑等色。對燒後顏色影響最大的為鐵鐵化合物。粘土因Fe:O,含量的不同,燒後可以被著成以下顏色.:

   Fe 20,的含量(%)看成色澤

   0.8 白色

   1.3 灰色

   2.7 澆黃色

   4.2 黃色

   5.5 淺紅色

   8.5 紅色

   10.5 深紅色

   Fe20,含量應在0.5%以下為宜。

  由此可見,粘土的燒後呈色,是陶瓷工業原料選擇的重要條件之。

  ⑦粘土的燒結性。燒結性是粘土的重要燒後物性特徵.它決定著粘土在陶瓷生產中的適用性,作為選擇燒成溫度,確定燒成範圍的主要參考性能指標。什麼叫粘土的燒結性呢?就是當粘土被加熱到一定溫度時(一般超過1000℃),由於易熔物的熔融而開始出現液相,液相填充在未熔顆粒之間的空隙中,靠其表現而張力作用的拉緊力,使粘土的氣孔率下降,密度提高,體積收縮,變得緻密堅實,在氣孔率下降到最低值, 密度達到最大值時的狀態稱為燒結狀態,燒結時對應的溫度稱為燒結溫度,燒結溫度因粘土而異,一般低於熔融溫度幾十至幾百不等。

  什麼叫燒結範圍呢?粘土燒結後,溫度繼續上升時,會出現一個穩定階段。在此階段中,氣孔率與體積密度不發生顯著變化。持續一段時間後,當溫度繼續升高時,氣孔率又開始逐漸增大.密度逐漸下降,出現過燒膨脹。從開始燒結到過燒膨脹之間的溫度間隔稱為燒結範圍,這個範圍的大小通過實驗來確定。

  粘土的燒結範圍在陶瓷生產中十分重要,它是制定燒成制度,選擇適當燒成溫度.決定坯料配方,選擇窯爐等的參考依據之一。

  ⑧耐火度。耐火度是耐火材料的重要技術指標.它表徵材料抵抗高溫作用而不軟化的性能。在一定程度上它指出了材料最高使用溫度,並作為衡量材料在高溫使用時承受高溫程度的標準。

  由於天然粘土是多成分的混合物.沒有一定的熔點,只能隨著溫度的上升在一定溫度範圍內逐漸軟化熔融.直至全部變為玻璃態物質。耐火度測定的方法是用粘土製成三角錐,在加熱後錐頂軟化。並彎倒在錐腳,這時的溫度即粘土的耐火度。

  Al:O。提高粘土的耐火度,鹼性氧化物降低粘土的耐火度,A1203,siO:比值越大,粘土的耐火度越高。

  坯體的成型是藉助於粘土的可塑性,注坯泥漿則賴於粘土的細分散性而獲得良好的懸浮性與穩定性,故配料中必須用一定量的粘土。

   ①粘土是瓷坯組成中Al:O。的主要來源,是坯體耐火性質的主要依靠

   ②粘土富有可塑性,在瓷坯中用以對一些非可塑性原料(長石、石英等)產生結合能力。使瓷坯在乾燥過程中避免變形與開裂的缺陷,並產生了強度。同時因粘土的粒子很細.而非可塑性原料的粒子較粗,二看相混,可得堆積密度很高的坯體結構。③坯泥在加熱到1000℃以上時,由於脫水後粘土礦物——高嶺石分解,而有莫來石結晶生成,並賦予坯體的強度。

  100℃3,Al 203·2Si02)——3Al 20 3·2Si02+4Si02以上。

  結束語:粘土在引進位瓷胎體過程中起了重要的作用,從久遠的制瓷經歷數萬年的發展直到今天,仍是制瓷胎的最基本的原料。

  

   (作者簡介:蘇永超,男,漢族,1965年出生,河南省禹州市神垕鎮人,大專學歷,河南省工藝美術師,河南省工藝美術協會會員。其自1986年被招進河南省禹州市鈞美一廠,從事陶瓷生產;1993年到神垕鎮晉家鈞窯跟隨其嶽父(中國首屆陶瓷大師、中國鈞瓷泰鬥)晉佩章大師學習鈞瓷生產的各種工藝技術。此期間,其燒出的作品曾多次獲獎,並被多家部門和鈞瓷愛好者收藏。鈞瓷《益壽瓶》被中央文史館收藏。1.8m鈞瓷大花瓶被省文史館選送到國家文史館收存。《天球瓶》被新加坡人收藏。鈞瓷鋪耳尊在2005年「中國鈞瓷」精品展會上被評為「中國鈞瓷」精品獎。《鈞瓷梅瓶》在第十一屆中國工藝美術大師作品及國際藝術精品博覽會上獲得2010」天工藝苑·百花杯中國工藝美術精品獎優秀獎。鈞瓷《菊花尊》在第九屆中國陶瓷藝術設計與創新評比河南陶瓷藝術大賽中獲金獎。鈞瓷《三足爐》、《象鼻活環瓶》、《鋪耳尊》在河南省首屆鈞瓷藏家珍品展上獲得金獎。)

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