一、陶瓷的概念與分類

“陶瓷”是陶和瓷的總稱,是一種人類生產和生活中不可缺少的材料和製品,它在人類生產的曆史上已有數千年的曆史。傳統上,陶瓷的概念是指所有以黏土為主要原料與其他天然礦物原料經過適當的配比、粉碎、成型並在高溫焙燒情況下經過一係列的物理化學反應後,形成的堅硬物質,如我們常見的日用陶瓷製品、建築陶瓷和電瓷等,亦稱為傳統陶瓷。由於它的主要原料是取之於自然界的矽酸鹽礦物(如黏土、長石、石英等),所以可歸屬於矽酸鹽類材料和製品。陶瓷工業可與玻璃、水泥、搪瓷、耐火材料等工業同屬“矽酸鹽工業”的範疇。

隨著科學的發展和社會文明的進步,人們對陶瓷製品的要求越來越高,不僅要求其具有良好的機械性能,而且要具有聲、光、電、熱、磁等特殊性能,由此新型陶瓷應運而生。為了與傳統陶瓷相區別,人們將具有這些特殊性能的陶瓷材料冠以“先進”、“精細”、“高性能”、“特種”等詞。這類陶瓷是采用高度精選或人工合成的原料,通過結構設計、精確的化學計量、合適的成型方法和燒成製度而達到特定的性能,再經過加工處理使之符合使用尺寸精度要求的一種無機非金屬材料,它在原料、組成和生產工藝等方麵與傳統陶瓷有很大的不同。因此,廣義的陶瓷概念已是用陶瓷生產方法製造的無機非金屬固體材料和製品的通稱。

國際上通用的陶瓷(Ceramics)一詞在各國並沒有統一的界限。在歐洲某些國家中,陶瓷一詞是指包括各種陶瓷在內的廣義的陶瓷。如德國陶瓷協會認為:“陶瓷是化學工業或化學生產工藝的一個分支,包括陶瓷材料和器物的製造或進一步加工成陶瓷製品(元件)。陶瓷材料屬於無機非金屬材料,最少含30%結晶體。一般是在室溫中將原料成型通過800℃以上的高溫處理,以獲得這種材料的典型性質。有時也在高溫下成型,甚至可經過熔化及析晶等過程。”而在美國和日本等國卻把Ceramics一詞看成包括各種矽酸鹽材料和製品在內的無機非金屬材料的通稱,不僅指陶瓷,還包括水泥、玻璃、搪瓷等材料。我們也必須認識到,科學技術的不斷發展,必然對陶瓷的界說產生影響,開發出新的領域,突破舊的界限,向更新的範圍過渡。

日用陶瓷是品種繁多的陶瓷製品中最古老和常用的傳統陶瓷。這一類陶瓷製品具有最廣泛的實用性和欣賞性,也是陶瓷科學技術和工藝美術有機結合的產物。日用陶瓷製品的界說似可概括地描述為:“用鋁矽酸鹽礦物或某些氧化物等為主要原料,依照人類意願,通過特定的化學工藝在高溫下以一定的溫度和氣氛(氧化、炭化、氮化等)製成的工藝岩石,滿足生活上、生產上和工程技術上使用要求,絕大多數基本上不吸水。按其用途有的製成器物後,表麵施有相當悅目的各種光潤釉或特定釉和某些裝飾。若幹瓷質還具有不同程度的半透明度。通體由一種或多種晶體、無定形膠結物及氣孔或與熟料包裹體等種種微觀結構相組成。”

陶瓷製品種類繁多,為了便於掌握各種製品的特征,需要進行分類。但由於分類時,各人從不同的角度出發,有的按其材料的結構和基本物理性能來分類,有的按其所用原料、組成或用途來分類,故有多種分類方法,國際上尚無統一的方案。為了便於學習,現介紹兩種比較普遍的分類法。

(一)按陶瓷概念和用途來分類

我們可將陶瓷製品分為兩大類:即普通陶瓷和特種陶瓷。

普通陶瓷即為陶瓷概念中的傳統陶瓷,這一類陶瓷製品是人們生活和生產中最常見和使用的陶瓷製品,根據其使用領域不同,又可分為日用陶瓷(包括藝術陳列陶瓷)、建築衛生陶瓷、化工陶瓷、化學瓷、電瓷及其他工業用陶瓷。這類陶瓷製品所用的原料基本相同,生產工藝技術亦相近,是典型的傳統陶瓷生產工藝,隻是根據需要製成適於不同使用要求的製品,是本書的主要研究對象。

普通陶瓷以外的廣義陶瓷概念中所涉及的陶瓷材料和製品即為特種陶瓷。特種陶瓷是用於各種現代工業和尖端科學技術所需的陶瓷製品,其所用的原料和所需的生產工藝技術已與普通陶瓷有較大的不同和發展,有的國家稱之為“精密陶瓷”(Fineceramics)。特種陶瓷又可根據其性能及用途的不同細分為結構材料用陶瓷和功能陶瓷。結構材料用陶瓷主要是用於耐磨損、高強度、耐熱、耐熱衝擊、硬質、高剛性、低熱膨脹性和隔熱等結構陶瓷材料;功能陶瓷中包括電磁功能、光學功能和生物-化學功能等陶瓷製品和材料,此外還有核能陶瓷和其他功能材料等。

可以看出,上述的分類方法僅是考慮到陶瓷品種的發展和應用的不同,以俗成的方法來區別,兩類陶瓷之間並沒有嚴格的界限。有的陶瓷品種完全可以一種多用,無需拘泥於屬於哪一類。

(二)按坯體的物理性能分類

按陶瓷製品坯體的本質,即坯體結構及其相應的基本物理性能的不同來分類,是較為科學的一種分類方法。這種分類法按照陶瓷坯體的結構不同和所標誌的坯體致密度的不同,把所有陶瓷製品分為兩大類:陶器和瓷器。陶器是一種坯體結構較疏鬆、致密度較差的陶瓷製品,通常有一定吸水率,斷麵粗糙無光,沒有半透明性,敲之聲音粗啞;瓷器的坯體致密,基本上不吸水,有一定的半透明性,斷麵成石狀或貝殼狀。

陶器和瓷器根據其性能及特征的差別還可分成幾小類。我國國家標準(GB5001—1985)日用陶瓷的分類。

除此以外,陶器和瓷器還可根據其所用原料和胎質的成分不同分成不同的陶瓷器,其詳細分類。