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建陶烧成中,“铝”含量越高强度越大?
来源 : 陶卫网     阅读 : 11062    作者 : 王明华    2018-05-25

在陶瓷理论中,坯体配方中氧化铝对坯体的影响往往归结于坯体中氧化铝生成莫来石晶体,而针状的莫来石晶体对坯体有编织增强增韧作用。因而往往铝较高的配方,力学性能较低铝配方好。人们也理所当然地将铝含量提升导致的强度的改善归到晶体的功劳上。笔者对这个说法不赞同。

如果是日用瓷或卫浴瓷,经过长时间的烧制过程,铝含量的提高导致莫来石晶体增加,从而增强陶瓷,笔者是赞同的,但建陶的生产,往往时间非常短,笔者认为,晶体固然会出现,但其他因素对坯体的增强效果,不可忽视。


高岭土在升温过程中,会发生如下变化:

Al2O3•2SiO2•2H2O→Al2O3•2SiO2+2H2O     高岭土脱水生成偏高岭

3Al2O3•2SiO2→3Al2O3•2SiO2+4SiO2      偏高岭生成莫来石和无定形石英


在这个过程中,偏高岭自身分解生成的莫来石具有母矿结构,即莫来石也是高岭土结构,生成片状的莫来石。在继续升温的过程中,高岭土及长石类矿物生成玻璃相,然后玻璃相中,氧化铝及二氧化硅按3:2的比例,生成析出针状的莫来石,也就是完美的莫来石晶体。

我们知道,如果是日用瓷,其中的玻璃相含量是非常高的,而且高温段时间很长,因此,有大量的完美针状莫来石从玻璃相中析出,因而对日用瓷进行检测,是很容易在结构中发现漂亮的莫来石晶体,而建陶产品,尤其是炻器类建陶,其结构中的晶体,无论是数量还是形状,都远不如日用瓷。

因此,笔者推测,建陶烧成中,氧化铝对陶瓷的强度增强方面,应该可能是三个因素的积累之和。


1、晶体的影响。在建陶烧成过程中,虽然周期很短,但不可避免,还是有晶体的影响。一些原料中带入的晶体,如硅灰石、透辉石等;还有一些就是新生成的晶体,如偏高岭分解得到的莫来石。当然,也许有些从液相中新生成的晶体。这些晶体也是笔者非常质疑的部分。它的数量及生成程度肯定不如日用瓷产品,因而不能完全借用日用瓷的生产理论去指导建陶生产,但它肯定存在。


2、体积堆积密度。可以提高坯体中氧化铝的引入原料,基本上是高岭土类。而高岭土类原料的一个特点,就是粒度小。塑性好的高岭土的大部分的颗粒尺寸在2微米左右。这样的原料引入,可以很好地填充坯体内部空隙,使得坯体的堆积密度得以提升,减少内部气孔的数量,从而可以直接提升坯体强度。


3、坯体内部烧结点的提升。当原料被处理成微细原料时,其反应烧成温度就会下降。坯体中铝含量的提升,往往意味着高岭土量的增加。这些微细高岭土在球磨过程中,大家可以设想,石英被球磨到200目时,颗粒大概是74微米左右。74微米的石英与2微米的粘土接触时,毫无疑问,其接触点比74微米的石英和74微米的瓷石的接触点的数量会多得多。而在高温时,这些接触点会反应生成少量液相。而这些液相的存在,就如胶水,可以很好地提高建陶的力学性能。这个液相接触点增多导致建陶产品强度提高,也是笔者比较青睐的一个增强理论。


在实际生产过程中,配方所引申出来的反应,是可以很好地解读具体生产。但制备过程中,由于工艺的不同,制备方式也会很大地影响到产品的性能。这是笔者个人揣测,没有具体形象的数据和图表,仅供参考。

(责任编辑/唐永谊)

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