化学课题 陶瓷VIP专享VIP免费

陶瓷的“前世今生”化学研究小组：雷欣雨刘一涵王年念王蔚王欣然一、陶器的烧制（一）陶瓷介绍陶瓷是陶器和瓷器的总称。陶瓷材料的成份主要是氧化硅、氧化铝、氧化钾、氧化钠、氧化钙、氧化镁、氧化铁、氧化钛等。常见的陶瓷原料有粘土、石英、钾钠长石等。陶瓷原料是地球原有的大量资源黏土经过淬取而成。烧至700度可成陶器能装水；烧至1230度则瓷化，可完全不吸水且耐高温耐腐蚀。陶瓷作为我国璀璨文化的象征其制作过程也是十分复杂的。首先是配泥，配泥的目的，一方面是为了清除杂质，另一方面是把产地来源不同，成型和煅烧性能不同的土搭配成符合制作者所需要的、具有一定烧成温度范围的、能和釉及煅烧温度相呼应的熟土。入窑焙烧是制陶器的关键工序，烧成温度一般为1000〜1200°C。通过制陶原料中本身含有呈色元素和人为控制火焰的性质，就可以制出五彩斑斓的陶瓷器。这里我们主要介绍彩陶和在白陶基础上加工而成的釉陶。1.彩陶彩陶花纹是陶坯未入窑焙烧前，用铁、锰等颜料在坯体上绘画纹饰，入窑后用氧化焰烧成，这样的花纹不易脱落。还有一种彩陶是在陶器烧成后进行彩绘的，称“烧后彩绘陶”，彩色易剥落。秦始皇陵兵马俑即为彩绘陶，因此，出土后的陶俑颜色不易保留。2.白陶白陶是用高岭土烧成的白色陶器，胎质细腻坚硬，烧成温度在1000C左右。人们还创烧了表面施釉的陶器，称釉陶。常见的有两种，一是胎呈灰色，胎质坚硬，器表带有灰色透明青釉，烧成温度达1200C的釉陶。其物理性能已接近瓷器，吸水率很低，火候1200C，这种釉陶被称为原始青瓷。另一种是胎呈红色，表面施绿、黄、黄褐色的低温釉，釉料中有铅作助熔剂，因之称铅釉陶器。在西汉晚期已经出现。唐三彩便是低温釉陶的代表作。在陶窑中陶器不再直接在火焰上烧烤，火力也比较均匀，减少了陶器的龟裂和变形。烧陶工艺中，还有控制烧成气氛的能力问题。烧成气氛是指窑内气体的组成和氧化，或还原的能力。陶窑密封不严时，空气中含有的氧将坯体所含物质氧化，陶器烧成后呈红色或橙黄色；陶窑密封较好，气体中含有一氧化碳，具有将所含的铁质还原为氧化亚铁的能力，烧成后的陶器呈灰色或深灰色。?拗土里莊化化学变化-排陆机癒水z.旗圮汗我少.r孑匕率士彗大*朴"-—MSU°C-机化代薫代孵氧碑砥分肿结晶水分孵扌非除；倉硯酶赵耳硫酵盍t対角业乩藝氧化锚分擀E-尿型轻宝：石英足耳品型（二）普通陶瓷坯体在烧成过程中的物进化学变化】一缠舍变H千匕彭解2”幵士威液年目权固寺邑为容轆花开5曲断緖品糕I4”幵三应低珈硅醛尊1”幡相毎増寻茲晶傅士凹吕岳大聋晶体扩撫*固忌描分用更为均匀1、低温阶段低温阶段（室温〜300°C）也可称干燥阶段。进入烧成窑炉的坯体一般已经过干燥，但仍含有一定数量的残余水分（约2%以下）。本阶段的主要作用是排坯体内的残余水分，其温度一般在300C以下。本阶段坯体内基本不发生化学变化，故对气氛性质无特殊要求。2、中温阶段中温阶段（300〜〜〜950C）又称分解与氧化阶段，是陶瓷烧成过程的关键阶段之一。瓷坯中所含的有机物、碳酸盐、硫酸盐以及铁的氧化物等，大都要在此阶段发生氧化与分解，此外还伴随有晶型转变、结构水排除和一些物理变化。（1）氧化反应①碳素和有机物的氧化陶瓷坯釉原料一般含有不同程度的有机物和碳素，压制成型时,坯体中有时加入了有机添加剂，坯体表面沾有润滑油。此外燃烧烟气中未燃尽的碳粒可能沉积在坯体表面。这些物质在加热时均会发生氧化反应。其反应式为：C有机物+O2-CO2f（350C以上）C碳素+O2-CO2f（约600C以上）S+O2-SO2（250〜〜920C）②铁的化学物氧化FeS2+O2-FeS+SO2f（350〜〜〜450°C）4FeS+7O2-2FeO3+4SO2（500〜〜800C）FeS2是一种十分有害的物质，应在此阶段把它全部氧化成Fe2O3。否则，一旦釉面熔融、气孔封闭，再进行氧化、逸出的SO2气体就可能使制品起泡；而生成的Fe2O3又易使制品表面污染成黄、黑色。保涸阶段冷却3.分解反应（1）结晶水的分解、排除坯料中各种粘土原料和其它含水矿物（如滑石、云母等），在此阶段进行结晶水的排除。（2）碳酸盐的分解陶瓷坯体中含有碳酸盐类物质，其分解温度一般在1050C以下，其主要反应为：MgCO3-MgO+CO2f（...