日用陶瓷的分类及吸水率的测定

姚春梅　杨光敏

（长春师范大学物理学院，吉林长春 130032）

【摘要】随着社会的发展陶瓷制备工艺越来越精湛，陶瓷的质量也有了显著的提高，通过对陶瓷制备原理的分析，使人们更加清晰认识陶瓷，从而更好的扩展陶瓷的应用领域。陶瓷作为应用广泛的一种材料，陶瓷的质量备受人们的关注，而陶瓷的吸水率是判断陶瓷质量的重要指标之一。本文根据陶瓷结构和性能对陶瓷进行分类，并且通过实验来测量了陶瓷的吸水率。

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关键词陶瓷；分类；制备；吸水率

1　陶瓷的分类

1.1　普通陶瓷

1.1.1日用陶瓷

包括陶瓷砂锅，细炻餐具。产品热稳定性好，基本上没有镉，铅溶出，具有多种款式及规格，主要用于烹饪，餐饮用具。

1.1.2　建筑陶瓷

包括釉面砖，细炻砖，仿石砖，瓷砖，劈离砖和釉面砖等。该产品具有良好的耐腐蚀性和耐用性，其品种和规格繁多（5厘米～100厘米间长度），主要用于建筑物的外墙及室内外装饰领域。

1.2　特种陶瓷

1.2.1　氧化物陶瓷

各种各样的氧化物陶瓷，占据了陶器家族非常重要的地位。最常见的是使用陶瓷。

氧化物氧化铝，二氧化硅，氧化镁，ZrO3，氧化铈，氧化钙。 Cr2O3和莫莱石（3Al2O3.2SiO4）和尖晶石（MgAl2O3）等。陶瓷Al2O3和SiO2相当于金属材料中的钢和铝被广泛使用。

（1）氧化铝陶瓷

氧化铝作为主要成分的陶瓷被称为的氧化铝陶瓷。氧化铝陶瓷具有热稳定性和化学稳定性，电绝缘性，压电性，化学吸收性，生物相容性，吸音和光传输等有价值的性能和功用。

（2）氧化锆陶瓷

纯二氧化锆为白色，含杂质时呈黄色或灰色，一般含有HfO2，不易分离。氧化锆陶瓷具有高电阻，高抗弯强度和高耐磨性，优异的隔热，热膨胀系数接近于钢等优点，被广泛应用于结构陶瓷领域。

1.2.2　碳化物陶瓷

碳化物陶瓷一般具有比氧化物陶瓷更高的熔点。常用的是碳化硅，碳化硼。碳化物陶瓷在制备过程中具有气体保护的作用。碳化硅（SIC）是一种典型的共价键结合化合物，它不存在于自然界中，是由合成的陶瓷材料。因特殊硬度的碳化硅，最初用于各种如砂轮，砂布，砂及各种加工材料磨具，大规模使用和重型机械行业工具，后来由于在冶炼钢铁部件和热还原剂。碳化硼陶瓷是一种仅次于金刚石和立方氮化硼的超硬材料，这是由其特殊的晶体结构所决定的。这种晶体结构形式决定了碳化硼具有超硬、高熔点(2450℃)、密度低(2.55g/cm3)等一系列的优良物理化学性能。

2　陶瓷的制备

2.1　粉体的制备

坯料制备

用机械或物理方法或化学制备粉料，在制备胚料过程中，要控制胚料的大小，形状，纯度，脱气和脱水，配料成份的百分比，并均匀混合的要求。根据成型工艺的不同要求，胚料可以是粉状，糊状或可塑泥团。制备的方法粉碎法气流粉碎法合成法。

2.2　成型

2.2.1　注浆成型

（1）基本注浆方法

基本注浆法可分为单面注浆和双面注浆两种。

（2）强化注浆方法

强化注浆可以分为A真空注浆 B离心注浆 C压力注浆

2.2.2　可塑成型

可塑成型是对具有一定可塑变形能力的泥料进行加工成型的方法。

（1）滚压成型

成型时，盛放着泥料的石膏模型和滚压头分别绕自己的轴线以一定的速度同方向旋转。滚压头在转动的同时，逐渐靠近石膏模型，并对泥料进行滚压成型。

（2）塑压成型

它是将可塑泥料放在模型内在常温下压制成坯的方法。

2.2.3　压制成型

粉料含水量为3-7%时为干压成型；粉料含水量为8-15%时为半干压成型。

2.3　烧结

2.3.1　概念

陶瓷的烧结过程一般分为五个阶段：

（1）低温阶段（室温至300℃左右）；

（2）中温阶段（亦称分解氧化阶段，300 °至950°C）；

（3）高温阶段（950°C至烧成温度）；

（4）保温阶段；

（5）冷却阶段。

2.3.2　几种常见的烧结方法

（1）常任烧结或称无压烧结

常压烧结就是在大气中烧结。即不抽真空也不加任何保护气氛在电阻炉中进行烧纨这种方法适用于烧结氧化物陶瓷。

（2）热压烧结(HP)

热压烧结即是同时加温加压(机械压力而不是气压)的烧结方法，加压方式一般都是单轮向加压。热压时的压力不能太高。如石墨模具的最大使用压力为70MPa，一般热压时的最高额定区力为50MPa。而冷压成型的压力可达200MPa。甚至更高。热压烧结的加热方式仍为电附加热，加压方式为液压传动加载。

（3）热等静压(HIP)

尽管热压烧结有很多优点。但由于是单轴向加压。故只能制得外形简单如片状或环状的样品。另外，对非等轴晶系的样品(如广一周。O3等)热压后片状或住状晶粒严重择优取向而产生各向异性。热等赞底是综合了冷等静压、热压烧结和无压烧结法三者优点的烧结方法。

（4）热等静压烧结

（5）真空烧结

（6）其他烧结方法

3　陶瓷吸水率的测量

3.1　陶瓷的吸水率

陶瓷的吸水率就是指陶瓷本身重量与吸水饱和后重量的比值，是陶瓷对水的吸附渗透能力。陶瓷的吸水率和陶瓷的配方以及烧成温度有很大的关系，不同的配方和不同的温度都会造成吸水率的变化。

3.2　主要技术指标

真空度：10ｋPa±1ｋPa

注水时间：0-99分钟连续可调

浸泡时间：0-120分钟连续可调

重复性误差：＜3％

电源：220V 50Hz

3.3　仪器介绍

该仪器采用机电一体化结构，由真空容器。水循环式真空泵、进水电磁阀、放水阀、盛水器及数字化控制器组成。该仪器采用真空法可以对日用陶瓷、建筑卫生陶瓷、电磁的吸水率进行测量。满足中华人民共和国国家标准GB/T3810.3-2006“建筑卫生陶瓷吸水率测定方法”，同时也满足GB3299-82“日用陶瓷吸水率测定方法”的测定条件。

3.4　实验原理

该仪器采用数字化全自动程序控制系统，根据国家标准对吸水率测定方法的要求设定好真空度的上下限、保压时间、进水时间和浸泡时间，自动完成整个测试过程。

W=(G1-G0)/G0*100%

3.5　实验操作步骤

（1）设定真空压力（出厂时已调节好，不用再调节）

（2）设定好时间程序，在断电时设定，单位为分钟（m）

A.设定真空保持时间（5m）

B.设定好浸泡时间T（5m）

（3）放置试样

将已烘至恒重的试样，称重G0，然后将试样放置在真空容器中再加入适当水直至水面高出试样，盖上密封盖子。

（4）测量

取出试样，用已吸水饱和的不擦干试样表面的水，然后进行称量G1