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传统陶瓷

/traditional ceramics/
条目作者李月明

李月明

最后更新 2023-04-22
浏览 349
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以黏土、长石、石英等天然矿物为原料,经适当的配比、粉碎、混炼、成型并在高温下烧成的上釉或不上釉的陶瓷制品。

英文名称
traditional ceramics
所属学科
材料科学与工程

从微观结构上看,是由结晶相、玻璃相、气相组成的复杂多相系统。传统陶瓷的性能主要包括光泽度、透光度、白度、机械强度、表面硬度、热稳定性、吸湿膨胀、电学性能以及铅镉溶出量等。

传统陶瓷主要用于日常生活和生产中,根据用途分为:①日用陶瓷,即人们日常生活用的陶瓷制品。主要有餐具、茶具、咖啡具、酒具、文具、容具、耐热烹饪具及美术陈设制品等。②建筑陶瓷,用于房屋、道路、给排水和庭园等各种土木建筑工程用的陶瓷制品,主要有陶瓷墙地砖、饰面瓦、建筑琉璃制品和陶管等。③卫生陶瓷,用于卫生设施的陶瓷产品,主要有洗面器、便器、洗涤器、浴盆、水槽等。④化工陶瓷,主要是用于制造化工产品中耐酸腐蚀部件的陶瓷,品种有泵、鼓风机、印板机、阀门、容器、塔类、填料、耐酸耐温砖等。⑤化学陶瓷,具有优良的耐化学腐蚀性和耐热震性,以及高的机械强度,主要用于化学工业、制药工业和化学试验室中,主要制品有坩埚、蒸发皿、漏斗、研钵、瓷管、瓷舟等。⑥电瓷,用作电绝缘的陶瓷,主要有低压电瓷和高压电瓷。

根据制品胎体的物理性能特征分为陶器瓷器两大类。①陶器,胎体基本烧结、结构不致密、吸水率大于3%、无透光性、断面粗糙无光、敲击声沉浊的陶瓷制品。陶器又分为粗陶器(吸水率大于15%,不施釉,制作粗糙)、普通陶器(吸水率不大于12%,断面颗粒较粗,气孔较大,表面施釉,制作不细)、细陶器(吸水率大于15%,断面颗粒较细,气孔较小,结构均匀,制作精细)3类。②瓷器,胎体烧结玻化或部分玻化、吸水率不大于3%、有一定透光性、断面细腻呈贝壳状或石状、敲击声清脆的陶瓷制品。瓷器又分为炻瓷器,吸水率小于3%,透光性差,通常胎体较厚,呈色,断面呈石状;普通瓷器,吸水率小于1%,有一定透光性, 断面呈石状或贝壳状;细瓷器,吸水率小于0.5%,透光性好,断面细腻,呈贝壳状。

根据材质主要分为:①长石质陶瓷,以长石为主要助熔剂的长石-高岭土-石英系统瓷。②绢云母质陶瓷,以绢云母为主要助熔剂的绢云母-石英-高岭土系统瓷。③磷酸盐质瓷,即以磷酸钙作助熔剂的磷酸盐-高岭土-石英-长石系统瓷,因磷酸盐可由骨磷或骨灰引入,习惯又称为骨灰瓷。④镁质瓷,即以氧化镁为主要助熔剂的铝硅酸盐为主晶相的瓷,又称滑石瓷。⑤其他,包括锂质陶瓷、硅灰石质陶瓷、叶蜡石质陶瓷、石灰质陶瓷、透辉石质陶瓷及高石英瓷等。

传统陶瓷生产使用天然矿物原料和一些化工原料,根据其工艺特性可分为:①可塑性原料,主要有软质黏土和硬质黏土,如高岭土(图1)、膨润土等。赋予坯料可塑性与结合性,保证干坯强度及烧后的各种使用性能,是坯体成型的基础,也是黏土质陶瓷的成瓷基础。②瘠性原料,包括石英、熟料、废瓷粉以及熔剂原料等加水后不具可塑性的原料。可以降低坯料的黏性与可塑性,降低坯料的干燥收缩率,缩短干燥时间,减少坯体干燥变形和开裂。③熔剂原料,包括长石、石灰石、方解石、白云石、滑石、硅灰石、霞石、锂辉石,伟晶花岗岩等。烧成时,它们在较低的烧成温度下出现液相(玻璃相),溶解部分石英和黏土分解产物,降低烧成温度。陶瓷釉料还常常需要各种特殊的熔剂原料,包括碳酸钡、氧化锌、氢氧化铝和一些着色化合物等化工原料。

图1 高岭土(内蒙古博物院矿石展)图1 高岭土(内蒙古博物院矿石展)

传统陶瓷的主要制造工艺过程为坯、釉料制备,成型,干燥,黏接,修坯,施釉,烧成,装饰等。

传统陶瓷根据成型方法不同其坯料制备方法也有所不同,有塑性坯料、注浆坯料和干压坯料等工艺。①塑性坯料制备,通常是将原料按照坯体配方比例加入球磨机中加水进行球磨制成泥浆,也有将原料分别粉碎成满足细度要求的粉体后直接倒入化浆池中搅拌制成泥浆,泥浆经过过筛、除铁、压滤脱水、真空粗练泥、陈腐、再真空练泥而制成塑法成型坯料。②注浆坯料制备,将压滤脱水后泥料加入适量的电解质和水直接化浆,再经过真空脱泡制成注浆用泥浆。③干压坯料制备,将球磨或化浆后的泥浆通过喷雾干燥塔进行脱水制成满足干压成型水分要求的粉体。

釉料制备分生料釉和熔块釉的制备。生料釉就是不使用熔块,直接将各种原料通过球磨机混合、磨细制成釉浆。熔块釉则是将部分易溶于水或者氧化铅等有毒原料和部分釉用生料一起先熔制成玻璃状的熔块,再将熔块和其余的生料通过球磨粉碎混合的方式制成熔块釉料。

将坯料制成具有一定形状和规格的坯体(图2)的操作过程。根据坯料含水率,传统陶瓷成型方法有:①可塑成型,在外力作用下,使可塑坯料发生塑性变形而制成坯体的方法。坯料含水率一般为21%~27%,主要有可塑滚压、旋压、挤压、车坯、塑压、注塑、轧膜、手工拉坯、雕塑、印坯、雕镶等。②注浆成型,将泥浆注入石膏模或多孔模型内,借助模型的吸水能力而成形的方法。泥浆含水率一般为35%~45%,基本的注浆方法有空心注浆(单面注浆)和实心注浆(双面注浆)。强化注浆的方法有离心注浆、压力注浆、真空脱泡压力注浆、真空注浆、成组浇注、电泳注浆等。③压制成型,按压力施加形式,分为干压法和等静压法。干压法是机械力作用在钢模后再传至粉料上,从而达到成型目的,适合于陶瓷砖成型。根据含水率可分为半干压法(含水率8%~15%)和干压法(含水率4%~7%)。等静压法是机械力通过液体介质或气体介质施于弹性软模,再均衡传至粉料上,从而压实成型的方法。适合于成型浅型、敞口的日用陶瓷,尤其适用于鱼盘、其他大型盘类等扁平状制品。日用陶瓷等静压成形粉料含水率一般为1.5%~3%。可塑成型和注浆成型一般采用石膏模具,压制成型一般采用金属模具。

图2 瓷器泥坯(上海博物馆中国陶瓷器陈列室)图2 瓷器泥坯(上海博物馆中国陶瓷器陈列室)

排除成型后的坯体中水分的工艺过程。经干燥后坯体水分一般低于1%。干燥方法主要有自然干燥和人工干燥。人工干燥有热空气干燥、工频电干燥和辐射干燥等,其中辐射干燥有高频干燥、微波干燥和红外干燥等。

①黏接,将制品的零件坯体黏到主体坯体上的工艺过程,有干法黏接和湿法黏接两种。②修坯,将成型、干燥、黏接后的半成品进行打磨加工、挖底、打孔等,使其成为适应施釉操作和入窑烧成的精坯的工艺过程。有湿修和干修之分。③施釉,将釉浆施加到坯体表面的工艺过程(图3)。主要有釉浆施釉、静电施釉和干法施釉,其中釉浆施釉是最常用的方法,包括浸釉,浇釉,荡釉,喷釉,涂釉,刷釉,甩釉等。

图3 施釉工艺图3 施釉工艺

使成型后的生坯在一定的条件下获得具有一定矿物组成和显微结构、达到所要求的物理化学性能指标的制品的高温热处理过程。烧成是在窑炉中进行,分为一次烧成和二次烧成。一次烧成是指经成型、干燥或施釉后的生坯,在烧成窑内一次烧制成陶瓷产品的工艺过程。二次烧成是指经过成型、干燥的不施釉的生坯先在素烧窑内进行素烧制成素烧坯,再在素烧坯上施釉后进入釉烧窑内进行釉烧的工艺过程。窑炉种类繁多,主要有间歇窑和连续式窑,间歇窑有倒焰窑、梭式窑、龙窑(图4)、馒头窑、葫芦窑等,连续式窑有隧道窑、辊道窑和推板窑等。

图4 宋代浙江龙窑复原模型(上海博物馆古代陶瓷馆)图4 宋代浙江龙窑复原模型(上海博物馆古代陶瓷馆)

用工艺技术和装饰材料美化陶瓷制品的工艺。按装饰技法分为雕塑,如刻花、堆花、镂空、浮雕等;色坯与化妆土;釉面装饰有颜色釉、晶化釉、釉上彩、釉下彩、釉中彩、贵金属装饰、光泽彩、斗彩等;装饰工艺有彩绘,贴花,喷墨打印等。

  • 马铁成,缪松兰,林绍贤,等.陶瓷工艺学.2版.北京:中国轻工业出版社,2011.

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