玻璃的结构-化工与材料工程系.PPT

* 傳統的手工製陶技術 (4)陶板法：把泥團壓成一定厚度的薄片，利用此泥片圍成理想的形狀，以泥漿粘合各板塊，就是一個簡單的器皿了。在陶板成形時，要注意厚簿及乾溼度，否則在燒成時容易產成裂痕，甚至破裂。 (5)注漿法：利用石膏模吸水的特質，讓泥漿接近石膏模的部分先行凝結，到了一定厚度，倒出多餘泥水，留下一個中空坯體，再仔細取出整修，這是注漿法大致過程。 (6)旋坯法：種成型法也是需要石膏模子，把中空石膏模固定在旋坯機上，丟入泥團，利用機器旋壓。靜置十數分鐘坯體表面的水分被石膏模吸收，就可輕易取下坯體加以整修。 (7)高壓法：這方法是工業用途了，在泥片上以高壓沖模的方式，或是泥漿高壓射出的方式，使得泥土成型。 * 施 釉 (1)釉的成份：釉是土石所製作的，其成分有長石、石英、石灰、石、砂土、草木等物質研製而成，其主要成份是氧化矽、氧化鋁、氧化鈣、氧化鉀及其它種微量金屬礦物。 (2)釉藥的製作：黏土本身即可作為釉藥，而目前釉石原料多來自國外，各工廠自行以球磨機攪拌混合均勻製成釉藥。 * 上釉的方式 A.浸泡法：把坯體很快地浸入釉漿中或倒入坯體中，放置適當時間後取出，使釉勻吸著在坯體表面。 B.杓淋法：用茶杯、勺子等較小的容器盛釉順著坯體周圍自上而下慢慢地澆釉。 C.描塗法：用毛筆或刷子沾釉後，細緻地描繪或大筆地塗刷在坯體上。 D.噴霧法：是在生產極薄精巧的器皿時用的一種上釉法。 E.轉印法：即將花紙貼在坯器上，有以電燒，使花紋轉寫在坯器上。 * 燒 成 燒成可分為素燒及釉燒，素燒的溫度大約在800℃上下，釉燒的溫度大約在1200℃上下。 氧化燒及還原燒：火的作用，除了溫度之外。火的燃燒直接影響了窯中、土中、釉料中空氣的成份，其中與燃燒最有直接關係的大概就是氧了。在燒製的過程中，阻絕窯中氧氣的供應，使坯體中所含之氧被迫析出形成缺氧的化合物。稱之還原燒。而提供多量的空氣，讓氧與火暢快結合，不影嚮坯體及釉藥中氧的成份，則稱之氧化燒。 燒結原理及工藝 燒結是陶瓷坯體在高溫下的緻密化過程和現象的總稱。 燒結過程分析 (a)顆粒間的鬆散接觸；(b)顆粒之間形成頸部；(c)晶界向小晶粒方向移動並逐漸消失，晶粒逐漸長大；(d)顆粒互相堆積形成多晶聚合體 陶瓷的燒結類型可以分為氣相燒結、固相燒結、液相燒結三類。 陶瓷的燒結過程一般分為五個階段： (1)低溫階段（室溫至300℃左右） (2)中溫階段（亦稱分解氧化階段，300 ?至950?C） (3)高溫階段（950?C至燒成溫度） (4)保溫階段 (5)冷卻階段 陶瓷的燒結類型 常壓燒結是指在大氣中燒結，即不抽真空、不加壓力、也不加任何保護氣氛在電阻爐中進行燒結，因而常壓燒結又稱為無壓燒結。 陶瓷的燒結類型 熱壓(HP)燒結是指在給素坯加熱的同時進行加壓，以增大粉體顆粒間的接觸應力，加大緻密化的動力，使顆粒通過塑性流動進行重新排列，改善堆積狀況。 熱等靜壓(HIP)燒結工藝是將粉體素坯或將裝入包套的粉料放入高壓容器中，在高溫和勻衡壓力的作用下，將其燒結為緻密的陶瓷體。 氣氛燒結防止製品在燒結過程中氧化，保證製品的成分、結構和性能，需在爐膛內通入一定量的某種氣體。這種在特定氣氛下進行的燒結稱為“氣氛燒結”。 反應燒結是通過多孔坯體同氣相或液相發生化學反應，使坯體質量增加，孔隙減少，並燒結成具有一定強度和尺寸精度的成品的一種燒結工藝。 * * * * 玻璃的結構 SiO2 玻璃 含有修飾子的玻璃結構，中間綠色圓圈為修飾子，白色為橋接氧(bridging oxygen, BO)，粉紅色為非橋接氧(non-bridging oxygen, NBO) 。 Si O O O O + Li+ Li2O Si O O O Si O O- O O = 2 Li+ Si O O- O Li+ -O Li+ Si O O- O- Li+ -O Li+ SiO2 玻璃 * 單獨B2O3可以形成玻璃，此玻璃的單元結構為[BO3]平面結構。硼原子在中間，接三個橋接氧，稱之為BO3 unit，而BO3 unit互相連接形成三維的玻璃結構。當Li2O修飾子時加入時，結構上的變化與SiO2不同。鋰離子起先不會打斷橋接氧，而是產生四配位的硼。也就是由BO3 unit轉成BO4 unit。我們可將結構變化由下圖表示 + Li2O 2 Li+ B O O O O B B O O O O O 因此玻璃中鋰離子越多，BO4 unit越多。由於BO4 unit帶一負電荷，需要一帶正電的Li+靠近達到電荷平衡。但是此種轉換過程不會一直下去。當Li2O含量超過33.3mol%時，再增加Li2O含量將造成BO4 unit轉換成含一個非橋接氧的BO3 unit，此種轉換將一直進行直到玻璃中所有硼原子皆為含一個