Bài giảng Vật liệu gốm sứ - Huỳnh Ngọc Minh (Phần 1)

Bieân soaïn: Huyønh Ngoïc Minh

1

CHÖÔNG 1:

MÔÛ ÑAÀU

PHÂN LOẠI VẬT LIỆU GỐM SỨ

Nhöõng phöông phaùp phaân loaïi chuû yeáu laø:

 Theo thaønh phaàn hoùa vaø thaønh phaàn pha: vaät lieäu heä

Al₂O₃-SiO₂, heä MgO-SiO₂, heä Al₂O₃-SiO₂-CaO, thuûy

tinh...

 Theo ñoä xoáp cuûa vaät lieäu: vaät lieäu xoáp, sít ñaëc, keát khoái...

 Theo caáu truùc haït vaät lieäu: goám thoâ, goám mòn...

 Theo coâng duïng cuûa vaät lieäu: goám xaây döïng, goám myõ

thuaät, goám kyõ thuaät...

 Theo truyeàn thoáng hình thaønh: ñaát nung, saønh, söù, baùn söù,

fajans, malorca...

 Theo thaønh phaàn khoaùng chính trong saûn phaåm: goám

mulit, goám corund...

3

PHÂN LOẠI VẬT LIỆU GỐM SỨ

4

CÁC NHÓM SẢN PHẨM GỐM SỨ

 Vật liệu từ các hợp chất silicat

 Vật liệu từ oxyt tinh khiết

 Đơn tinh thể

 Các loại nitrid, carbid, borid và silicid

 Gốm thủy tinh

 Vật liệu điện kỹ thuật (sứ cách điện, bán dẫn, sợi

quang dẫn

 Lớp phủ gốm tạo thành trong môi trường plasma

5

PHÂN LOẠI CERAMIC THEO CHỨC NĂNG

PHÂN LOẠI CERAMIC THEO CHỨC NĂNG (TT)

Ñoà noäi thaát

VẬT LIỆU SILICAT

SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ

❖ Sơ đồ công nghệ cho gốm sứ, và vật liệu chịu lửa bao gồm các

công đoạn chính:

Nguyên liệu

Nghiền, trộn phối liệu

Tạo hình

Sấy

Nung

❖ Trong sản xuất sứ, còn thêm công đoạn tráng men và trang

trí.

❖ Tuøy thuoäc vaøo chuûng loaïi saûn phaåm, coù theå coù coâng ngheä nung saûn

phaåm moät laàn hoaëc hai laàn. Neáu keå tôùi nung maøu trang trí treân men,

saûn phaåm coù theå phaûi qua löûa laàn thöù ba hoaëc nhieàu hôn.

5/1/2022

VẬT LIỆU SILICAT

10

SÔ ÑOÀ QT SAÛN

H₂O

XUAÁT MOÄT SOÁ SAÛN

PHAÅM GOÁM THEO

CAÙC PP TAÏO HÌNH

KHAÙC NHAU

Nghieàn troän

Saáy phun

Kho boät khoâ

EÙp taïo hình

Saáy

Maùy nghieàn troän

Beå huyeàn phuø

Maùy nghieàn troän

(hoà roùt)

Beå huyeàn phuø

Bôm

Loïc eùp

Roùt vaøo khuoân

Moäc

Ñaát deûo

UÛ

Taïo hình

Saáy

Traùng men

Nung

Saáy

Traùng men

Nung

Traùng men

Nung

Phaân loaïi

Kho phaân loaïi

Saûn phaåm

a)

Saûn phaåm

b)

c)

PP EÙP BAÙN KHOÂ

PP EÙP DEÛO

PP ÑOÅ ROÙT

SƠ ĐỒ QT SẢN XUẤT MỘT SỐ SẢN PHẨM GỐM

TỪ CÁC OXIT TINH KHIẾT, CARBID, SILICID

 Nguyên liệu sử dụng là các hóa chất tinh khiết, không

có nhóm đất sét, cao lanh để tạo dẻo nên phải sử dụng

các chất tạo dẻo hữu cơ.

Taïo botä oxit carbid,

silicid,borid, nitrid

Nung keát khoái

Taoï hình

Chaát taïo deûo

Saûn phaåm

CHÖÔNG 2:

NGUYEÂN LIEÄU

OÅn ñònh thaønh phaàn vaø tính chaát nguyeân lieäu luoân laø

yeâu caàu haøng ñaàu trong saûn xuaát coâng nghieäp.

Nguyeân lieäu töï nhieân: söû duïng haàu heát trong caùc vaät lieäu

ceramic truyeàn thoáng.

Nguyeân lieäu kyõ thuaät: phaàn lôùn ôû daïng oxit kyõ thuaät hoaëc

caùc chaát khi phaân huûy vì nhieät taïo caùc oxit.

PHAÂN LOAÏI NGUYEÂN LIEÄU THEO ÑAËC

TÍNH COÂNG NGHEÄ TAÏO HÌNH

15

Trong coâng ngheä vaät lieäu noùi chung, coâng ngheä goám noùi

rieâng, ngoaøi caùc tính chaát phuï thuoäc baûn chaát hoùa hoïc vaø caáu

truùc (thaønh phaàn hoùa, thaønh phaàn khoaùng), caùc nguyeân lieäu

coøn ñöôïc phaân loaïi theo vai troø cuûa noù trong quaù trình taïo

hình.

1. Nhoùm nguyeân lieäu deûo

2. Nhoùm nguyeân lieäu gầy (khoâng deûo)

3. Chaát chaûy

PHAÂN LOAÏI NGUYEÂN LIEÄU THEO ÑAËC

TÍNH COÂNG NGHEÄ TAÏO HÌNH

16

1- Nhoùm nguyeân lieäu deûo (hoaëc chaát lieân keát): ñieån hình laø

nhoùm ñaát seùt, maø tính deûo coù ñöôïc nhôø nhöõng khoaùng coù khaû

naêng taïo deûo.

2- Nhoùm nguyeân lieäu gaày (khoâng deûo): ñöôïc ñöa vaøo nhaèm

taêng ñoä beàn cô cuûa moäc thoâ, giaûm ñoä co khi saáy vaø nung. Ñieån

hình laø caùt quaéc, corund, ñaát seùt nung keát khoái (sa mốt), maûnh

goám cuøng loaïi...

3- Chaát chaûy: thuoäc veà nhoùm nguyeân lieäu gaày, tuy nhieân vai

troø chính cuûa nhoùm vaät lieäu naøy laø taïo pha loûng khi nung, giuùp

taêng nhanh quaù trình phaûn öùng vaø keát khoái. Ñieån hình cho

nhoùm naøy laø caùc loaïi traøng thaïch kieàm vaø kieàm thoå, sau ñoù laø

nhoùm nguyeân lieäu cung caáp: PbO, B₂O₃... vaø caùc oxit kieàm:

R²O (R: Na⁺, K⁺, Li⁺)

CLAY PRODUCTS

-porcelain e.g. table wares

-earthenware e.g. plant pot

plate, souvenirs

(dirty red brown, very cheap,

opaque)

(clean, light, translucency)

-bone china e.g. table wares,

souvenirs

-stoneware e.g. coffee mug,

plate, bowl

(very clean, very expensive,

very good translucency,

light, mostly ivory colour)

(cheap, heavy, opaque)

17

earthenware

stoneware

porcelain

bone china

RAW MATERIALS for Clay Products

Clay (50%)

Plasticity → formability

Must

be clean and

pure enough for

Feldspar (Flux)

(30%)

Reduction for vitrification

products

Sand (20%)

Increasing strength

temperature

Additives may be added

for improving particular properties

18

CÁC KHOÁNG SÉT

VÀ MỘT SỐ TÍNH CHẤT

 Đất sét: tên chung chỉ nguyên liệu

 -gồm các khoáng Alumo-silicat ngậm nước có cấu

trúc lớp với độ phân tán cao,

 -khi trộn nước có tính dẻo, (??? Giải thích)

 -khi nung kết khối rắn chắc.

 Trong đất sét rất nhiều khoáng, gọi chung là các

khoáng sét, cung cấp đồng thời SiO₂và Al₂O₃

 Có thể phân loại, gọi tên đất theo khoáng chính có

trong thành phần.

Giaûi thích tính deûo cuûa ñaát seùt

1- Theo quan ñieåm caáu truùc khoaùng



Ñaát seùt coù tính deûo khi trong thaønh phaàn chöùa nhöõng

khoaùng coù tính deûo. Ví duï, khoaùng montmorillonit vaø

halloysit coù lôùp nöôùc naèm giöõa caùc lôùp caáu truùc, do ñoù laøm

giaûm löïc lieân keát giöõa caùc lôùp caáu truùc. Caùc lôùp caáu truùc coù

theå tröôït ñi moät khoaûng nhaát ñònh maø caáu truùc cô baûn khoâng

bò phaù vôõ, nhôø vaäy, montmorillonit vaø halloysit coù tính deûo,

tính tröông nôû.

2- Theo quan ñieåm kích thöôùc haït



Haït ñaát seùt coù kích thöôùc raát nhoû (ñoä phaân taùn cao), coù

theå coù 20  50% khoái löôïng haït beù hôn 1m, ñoù laø kích thöôùc

heä keo. Do töông taùc ñaëc bieät trong lieân keát cuûa heä keo ñaát

seùt-nöôùc, trong ñoù nöôùc coù khaû naêng taïo lôùp voû moûng khaù

beàn quanh haït keo ñaát seùt. Söï tröôït leân nhau giöõa lôùp voû

nöôùc naøy taïo cho ñaát seùt tính deûo.

Caáu truùc caùc khoaùng seùt

 Khoaùng seùt: [SiO₄]^4-lieân

keát qua caùc

-oxy caàu: taïo maïng löôùi

phaúng voâ haïn moät hoaëc

nhieàu taàng.

-oxy khoâng cầu lieân keát vôùi

nhoùm Al-OH, trong ñoù ion

Al³⁺naèm trong hình phoái

trí cuûa nhoùm OH^-vaø oxy

khoâng taïo caàu (Al³⁺thöôøng

coù soá phoái trí VI).

 Lôùp caáu truùc qua Al³⁺

khoâng beàn baèng lieân keát

]4-.

caùc nhoùm cô sôû [SiO₄