精細(xì)陶瓷——第一章：常用陶瓷原料及特性

1、第一節(jié)、天然礦物原料第一節(jié)、天然礦物原料第一章第一章 常用陶瓷原料及特性常用陶瓷原料及特性主要包括：主要包括：粘土粘土石英石英長石長石降低成本降低成本1、粘土類原料的定義、粘土類原料的定義 粘土是自然界中存在的松散的、膏粘土是自然界中存在的松散的、膏狀、多種微細(xì)礦物的混合體，其主要狀、多種微細(xì)礦物的混合體，其主要成份是含水的鋁硅酸鹽礦物。成份是含水的鋁硅酸鹽礦物。 外觀上，粘土有白、灰、黃、黑、外觀上，粘土有白、灰、黃、黑、紅等各種顏色。在硬度上，有的粘土紅等各種顏色。在硬度上，有的粘土很柔軟，可在水中分散開來，有的粘很柔軟，可在水中分散開來，有的粘土則具有較大的硬度，呈石塊狀。土則具有較大的

2、硬度，呈石塊狀。 一、粘土類原料一、粘土類原料 2、粘土的組成、粘土的組成 粘土的化學(xué)組成粘土的化學(xué)組成 化學(xué)組成為化學(xué)組成為SiO2，Al2O3 和結(jié)晶水和結(jié)晶水 (x Al2O3y SiO2zH2O)。隨著地質(zhì)生成條件的不同，同時會含隨著地質(zhì)生成條件的不同，同時會含有少量的堿土金屬氧化物有少量的堿土金屬氧化物Fe2O3、TiO2等。等。 粘土的化學(xué)組成在一定程度上反映其粘土的化學(xué)組成在一定程度上反映其工藝性質(zhì)，對陶瓷材料的性能和制備工工藝性質(zhì)，對陶瓷材料的性能和制備工藝有很大影響：藝有很大影響：粘結(jié)性粘結(jié)性 可塑性可塑性燒結(jié)性燒結(jié)性 粘土中粘土中SiO2含量高，尤其是含有含量高，尤其是含有

3、較多游離石英，將使粘土的可塑性降較多游離石英，將使粘土的可塑性降低。低。 但在干燥過程中的收縮會小，在超但在干燥過程中的收縮會小，在超過過1450時，石英為強(qiáng)的易熔物，與時，石英為強(qiáng)的易熔物，與粘土物質(zhì)中的其他成份易生成低共熔粘土物質(zhì)中的其他成份易生成低共熔物，降低耐火度，但在陶瓷坯體燒成物，降低耐火度，但在陶瓷坯體燒成過程中有利于陶瓷燒結(jié)。過程中有利于陶瓷燒結(jié)。 i)石英石英(SiO2) ii)Fe2O3、TiO2等等 nFe2O3、TiO2等是粘土類陶瓷原料中等是粘土類陶瓷原料中有害的雜質(zhì)成份，它們以各種礦物有害的雜質(zhì)成份，它們以各種礦物的形式存在于粘土中。這些礦物雜的形式存在于粘土中。這

4、些礦物雜質(zhì)的存在質(zhì)的存在,使坯體在燒成時產(chǎn)生熔洞使坯體在燒成時產(chǎn)生熔洞、鼓脹、斑點(diǎn)或其他缺陷，同時影、鼓脹、斑點(diǎn)或其他缺陷，同時影響瓷體的電絕緣性，而且不同的雜響瓷體的電絕緣性，而且不同的雜質(zhì)將使瓷體顯示不同的顏色，對日質(zhì)將使瓷體顯示不同的顏色，對日用陶瓷會產(chǎn)生斑點(diǎn)和瓷體顏色的變用陶瓷會產(chǎn)生斑點(diǎn)和瓷體顏色的變化。化。iii)氧化鋁氧化鋁(Al2O3) 粘土中粘土中Al2O3含量高，如在含量高，如在35%以以上，說明坯體難以燒結(jié)，同時也降上，說明坯體難以燒結(jié)，同時也降低粘土的可塑性。低粘土的可塑性。v）碳酸鹽及硫酸鹽）碳酸鹽及硫酸鹽 n方解石（方解石（CaCO3）、菱鎂礦）、菱鎂礦(MgCO3)

5、，石膏，石膏(CaSO42H2O)、明礬石、明礬石(K2SO4Al2 (SO4) 36H2O)及可溶性硫及可溶性硫酸鹽酸鹽K2SO4、Na2SO4等。等。n硫酸鹽在氧化氣氛中的分解溫度較高硫酸鹽在氧化氣氛中的分解溫度較高，容易引起坯泡。石膏還會和粘土溶，容易引起坯泡。石膏還會和粘土溶化形成綠色玻璃質(zhì)熔洞，這些都是對化形成綠色玻璃質(zhì)熔洞，這些都是對陶瓷材料性能不利的成分。陶瓷材料性能不利的成分。2)粘土的礦物組成粘土的礦物組成 n粘土礦物為典型的層狀硅酸鹽結(jié)構(gòu)粘土礦物為典型的層狀硅酸鹽結(jié)構(gòu)，在自然界中，粘土類礦物很少以，在自然界中，粘土類礦物很少以單礦物出現(xiàn)，經(jīng)常是由數(shù)種礦物共單礦物出現(xiàn)，經(jīng)常是

6、由數(shù)種礦物共生而形成的多礦物組織。生而形成的多礦物組織。常見的粘土類礦物有三大類：常見的粘土類礦物有三大類：即高嶺石、微晶高嶺石（或稱蒙脫石即高嶺石、微晶高嶺石（或稱蒙脫石）、水云母。）、水云母。 i)高嶺石類高嶺石類 n高嶺是江西景德鎮(zhèn)附近的一個地名，高嶺是江西景德鎮(zhèn)附近的一個地名，在那里首先發(fā)現(xiàn)適合于制造陶瓷的粘在那里首先發(fā)現(xiàn)適合于制造陶瓷的粘土，現(xiàn)在國際上都將這類粘土稱之為土，現(xiàn)在國際上都將這類粘土稱之為高嶺土高嶺土(Kaolinite)，高嶺石是高嶺土，高嶺石是高嶺土中 的 主 要 礦 物 成 份 ， 化 學(xué) 式 為中 的 主 要 礦 物 成 份 ， 化 學(xué) 式 為Al2O32SiO2

7、2H2O，理論化學(xué)成分為，理論化學(xué)成分為Al2O3 39.5%、SiO2 46.54%、H2O 13.96%。n高嶺石晶體呈白色，外形一般是六方鱗高嶺石晶體呈白色，外形一般是六方鱗片狀、粒狀、也有桿狀的。一般高嶺石片狀、粒狀、也有桿狀的。一般高嶺石顆粒平均尺寸為顆粒平均尺寸為0.33微米，比重為微米，比重為2.412.63kg/cm3。加水后稍有吸水膨。加水后稍有吸水膨脹效應(yīng)，在水中分散性不大，離子交換脹效應(yīng)，在水中分散性不大，離子交換容量為容量為1015毫克當(dāng)量毫克當(dāng)量/100克粘土?？苏惩痢儆诖祟惖V物的還有多水高嶺石、片狀屬于此類礦物的還有多水高嶺石、片狀高嶺石、珍珠陶土等。高嶺石、珍珠

8、陶土等。 n高嶺石礦物系由一層高嶺石礦物系由一層SiO4四面體和一四面體和一層層AlO2 (OH) 4八面體組成，四面體的八面體組成，四面體的頂端均指向頂端均指向AlO2 (OH) 4八面體，并和八面體，并和八面體共有八面體共有O原子，以此進(jìn)行連接，構(gòu)原子，以此進(jìn)行連接，構(gòu)成結(jié)構(gòu)單位層。這種結(jié)構(gòu)單位層在成結(jié)構(gòu)單位層。這種結(jié)構(gòu)單位層在c軸軸方向一層層重重疊排列，在方向一層層重重疊排列，在a、b軸方軸方向無限的展開，從而構(gòu)成片狀高嶺石向無限的展開，從而構(gòu)成片狀高嶺石晶體，單位層厚度為晶體，單位層厚度為7.25埃。埃。高嶺石礦物的結(jié)構(gòu)高嶺石礦物的結(jié)構(gòu) 高嶺石層間由高嶺石層間由O和和OH重疊在一重疊在

9、一起，層與層之間由氫鍵連接著。雖起，層與層之間由氫鍵連接著。雖然氫鍵結(jié)合力較弱，但與蒙脫石類然氫鍵結(jié)合力較弱，但與蒙脫石類層間層間O晶面的連接比起來，結(jié)合力要晶面的連接比起來，結(jié)合力要強(qiáng)一些，因此，高嶺石和蒙脫石相強(qiáng)一些，因此，高嶺石和蒙脫石相比不易解理與粉碎。比不易解理與粉碎。 ii)蒙脫石類蒙脫石類(微晶高嶺石微晶高嶺石) n蒙脫石是另一種常見的粘土礦物。蒙脫石是另一種常見的粘土礦物。以蒙脫石為主的粘土礦物也稱之為以蒙脫石為主的粘土礦物也稱之為膨潤土。蒙脫石的理論化學(xué)通式為膨潤土。蒙脫石的理論化學(xué)通式為Al2O34SiO2nH2O（n通常大于通常大于2)，晶體結(jié)構(gòu)式為晶體結(jié)構(gòu)式為Al4(S

10、i8O20)(OH)4nH2O。n蒙脫石最突出的特性是能吸收大量蒙脫石最突出的特性是能吸收大量的水，體積膨脹，這種特性稱之為的水，體積膨脹，這種特性稱之為膨潤性。蒙脫石的這種特性是由其膨潤性。蒙脫石的這種特性是由其層間結(jié)構(gòu)所決定，層間結(jié)構(gòu)所決定，n圖圖12為蒙脫石的結(jié)構(gòu)示意圖為蒙脫石的結(jié)構(gòu)示意圖n蒙脫石結(jié)構(gòu)中，每個晶層的兩端都蒙脫石結(jié)構(gòu)中，每個晶層的兩端都是硅氧四面體層，中間層夾著一個是硅氧四面體層，中間層夾著一個鋁氧八面體層，層之間氧層與氧層鋁氧八面體層，層之間氧層與氧層的結(jié)合力很小，所以水或其他極性的結(jié)合力很小，所以水或其他極性分子很容易進(jìn)入晶層中間，引起沿分子很容易進(jìn)入晶層中間，引起沿c

11、軸方向膨脹。此外蒙脫石易解理、軸方向膨脹。此外蒙脫石易解理、碎裂成微小顆粒。碎裂成微小顆粒。n蒙脫石的陽離子交換能力很強(qiáng)，這是蒙脫石的陽離子交換能力很強(qiáng)，這是因?yàn)榫Ц裰兴拿骟w層的因?yàn)榫Ц裰兴拿骟w層的Si4+小部分被小部分被Al3+、P5+置換，八面體層中的置換，八面體層中的Al3+常被常被Mg2+、Fe3+、Zn2+、Li+等離等離子置換。這樣使得晶格中電價(jià)不平衡子置換。這樣使得晶格中電價(jià)不平衡，促使晶層之間吸附陽離子，如，促使晶層之間吸附陽離子，如Ca2+、Na+等。由于吸附離子，晶層之間等。由于吸附離子，晶層之間的距離增加，更容易吸收水分子而膨的距離增加，更容易吸收水分子而膨脹。這些離子被

12、置換時，又增強(qiáng)蒙脫脹。這些離子被置換時，又增強(qiáng)蒙脫石的陽離子交換能力。石的陽離子交換能力。iii)伊利石類伊利石類 n伊利石是常見的一種水云母類硅酸伊利石是常見的一種水云母類硅酸鹽礦物，它的晶體結(jié)構(gòu)式是鹽礦物，它的晶體結(jié)構(gòu)式是K2 (Al，F(xiàn)e。Mg)4 (Si,Al8O(OH)2nH2O，化，化學(xué)式為學(xué)式為(K2O3Al2O36SiO22H2O)nH2O。 3、粘土的工藝性質(zhì)、粘土的工藝性質(zhì) n粘土的礦物組成、化學(xué)成份和晶體粘土的礦物組成、化學(xué)成份和晶體結(jié)構(gòu)決定了粘土的性質(zhì)。結(jié)構(gòu)決定了粘土的性質(zhì)。n粘土的可塑性粘土的可塑性n粘土的觸變性粘土的觸變性n粘土的結(jié)合性粘土的結(jié)合性n干燥收縮和燒成收

13、縮干燥收縮和燒成收縮n吸附性吸附性n粘土的燒結(jié)性粘土的燒結(jié)性1)粘土的可塑性粘土的可塑性 n粘土與適量的水混練以后形成泥團(tuán)粘土與適量的水混練以后形成泥團(tuán)，這種泥團(tuán)在外力的作用下產(chǎn)生變，這種泥團(tuán)在外力的作用下產(chǎn)生變形但不開裂，當(dāng)外力去掉以后，仍形但不開裂，當(dāng)外力去掉以后，仍然能保持其原有形狀，粘土的這種然能保持其原有形狀，粘土的這種性質(zhì)稱之為粘土的可塑性，可塑性性質(zhì)稱之為粘土的可塑性，可塑性是陶瓷塑性成型的基礎(chǔ)。是陶瓷塑性成型的基礎(chǔ)。影響粘土可塑性的因素影響粘土可塑性的因素 i)粘土的顆粒越細(xì)，比表面就越大，分散程粘土的顆粒越細(xì)，比表面就越大，分散程度就越高，可塑性就越好。度就越高，可塑性就越好

14、。ii)粘土與水之間必須按照一定的數(shù)量比例配粘土與水之間必須按照一定的數(shù)量比例配合，才能產(chǎn)生好的可塑性。水量不夠，可合，才能產(chǎn)生好的可塑性。水量不夠，可塑性體現(xiàn)不出來或不完全，過多則變?yōu)槟嗨苄泽w現(xiàn)不出來或不完全，過多則變?yōu)槟酀{又失去可塑性。漿又失去可塑性。iii)粘土礦物中的無機(jī)雜質(zhì)成份，將會降低粘粘土礦物中的無機(jī)雜質(zhì)成份，將會降低粘土的可塑性土的可塑性 ，某些有機(jī)雜質(zhì)反而會增加粘，某些有機(jī)雜質(zhì)反而會增加粘土的可塑性。土的可塑性。2)粘土的觸變性粘土的觸變性 n粘土泥漿或泥團(tuán)受到振動或攪拌時粘土泥漿或泥團(tuán)受到振動或攪拌時，粘度會降低而流動性增加，靜置，粘度會降低而流動性增加，靜置后逐漸恢復(fù)原狀

15、。后逐漸恢復(fù)原狀。n此外，泥料在放置一段時間后，在此外，泥料在放置一段時間后，在維持原有水分的情況下也會出現(xiàn)變維持原有水分的情況下也會出現(xiàn)變稠和固化現(xiàn)象。這種性質(zhì)統(tǒng)稱為粘稠和固化現(xiàn)象。這種性質(zhì)統(tǒng)稱為粘土的土的觸變性觸變性。 n在陶瓷生產(chǎn)中，希望泥料有一定觸在陶瓷生產(chǎn)中，希望泥料有一定觸變性。但是，觸變性過大，泥漿在變性。但是，觸變性過大，泥漿在管道中不利輸送，注漿成型后易變管道中不利輸送，注漿成型后易變形，坯料觸變性過小時生坯強(qiáng)度不形，坯料觸變性過小時生坯強(qiáng)度不夠，影響脫模與修坯。夠，影響脫模與修坯。 3)粘土的結(jié)合性粘土的結(jié)合性 n粘土塑性泥團(tuán)干燥后，變得堅(jiān)實(shí)，粘土塑性泥團(tuán)干燥后，變得堅(jiān)實(shí)，

16、具有一定的強(qiáng)度，能夠維持粘土顆具有一定的強(qiáng)度，能夠維持粘土顆粒之間的相互結(jié)合而不分散，這就粒之間的相互結(jié)合而不分散，這就是粘土的結(jié)合性。是粘土的結(jié)合性。 4)顆粒度顆粒度 n顆粒度是各種粘土礦物的主要特征之一顆粒度是各種粘土礦物的主要特征之一。n一般，粘土礦物的顆粒平均尺寸在一般，粘土礦物的顆粒平均尺寸在15微米，大部分在微米，大部分在2微米以下，而這一部微米以下，而這一部分直接影響到粘土的可塑性，坯體的干分直接影響到粘土的可塑性，坯體的干燥收縮、孔隙度和強(qiáng)度，以及燒成收縮燥收縮、孔隙度和強(qiáng)度，以及燒成收縮和燒結(jié)性等。因此顆粒尺寸對粘土的工和燒結(jié)性等。因此顆粒尺寸對粘土的工藝性能有很大影響。藝

17、性能有很大影響。5)吸附性吸附性 n由于粘土顆粒具有很大的表面積與由于粘土顆粒具有很大的表面積與表面能，所以許多粘土都是良好的表面能，所以許多粘土都是良好的吸附劑。粘土能從溶液中吸附酸與吸附劑。粘土能從溶液中吸附酸與堿，也可以使有色物質(zhì)溶液脫色，堿，也可以使有色物質(zhì)溶液脫色，漂白粘土是油脂工業(yè)中良好的漂白漂白粘土是油脂工業(yè)中良好的漂白劑。劑。 6)干燥收縮和燒成收縮干燥收縮和燒成收縮 n塑性泥料干燥后，因其水分蒸發(fā)，孔隙減少，塑性泥料干燥后，因其水分蒸發(fā)，孔隙減少，顆粒之間的距離縮短而產(chǎn)生體積收縮，稱之為顆粒之間的距離縮短而產(chǎn)生體積收縮，稱之為干燥收縮，燒結(jié)后，由于粘土顆粒中產(chǎn)生液相干燥收縮，

18、燒結(jié)后，由于粘土顆粒中產(chǎn)生液相填充在孔隙中，以及某些結(jié)晶物質(zhì)生成，又使填充在孔隙中，以及某些結(jié)晶物質(zhì)生成，又使體積進(jìn)一步收縮，稱之為燒成收縮，兩種收縮體積進(jìn)一步收縮，稱之為燒成收縮，兩種收縮構(gòu)成粘土的總收縮。構(gòu)成粘土的總收縮。n 7)粘土的燒結(jié)性粘土的燒結(jié)性 n粘土的燒結(jié)性是粘土的重要特性之粘土的燒結(jié)性是粘土的重要特性之一，它決定著粘土在陶瓷生產(chǎn)中的一，它決定著粘土在陶瓷生產(chǎn)中的適用性，作為選擇燒成溫度，確定適用性，作為選擇燒成溫度，確定燒成范圍的主要參考性能指標(biāo)。燒成范圍的主要參考性能指標(biāo)。 世界陶瓷最大生產(chǎn)國，占50份額。2007年有9830家企業(yè)，總產(chǎn)值2342億元。我國工業(yè)的快速發(fā)展，

19、有些地方黏土資源已面臨短缺。二、石英類原料二、石英類原料 n石英是重要的陶瓷原料之一。石英石英是重要的陶瓷原料之一。石英是一種結(jié)晶狀的是一種結(jié)晶狀的SiO2礦物，存在的礦物，存在的形態(tài)很多，以原生狀態(tài)存在的有水形態(tài)很多，以原生狀態(tài)存在的有水晶、脈石英、瑪瑙，以次生狀態(tài)存晶、脈石英、瑪瑙，以次生狀態(tài)存在的有砂巖、粉砂、蛋白石、燧石在的有砂巖、粉砂、蛋白石、燧石等，以變質(zhì)狀態(tài)存在的有石英巖和等，以變質(zhì)狀態(tài)存在的有石英巖和碧玉等。碧玉等。 1、石英原料的性質(zhì)、石英原料的性質(zhì) 1)化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì) 石英的化學(xué)成份隨其所含的雜質(zhì)而石英的化學(xué)成份隨其所含的雜質(zhì)而異。脈石英和石英巖中異。脈石英和石英巖中Si

20、O2的含量的含量很高（約很高（約9799），而石英砂中），而石英砂中SiO2含量較低。含量較低。 2)比重比重 n石英原料的比重隨其晶型的不同而石英原料的比重隨其晶型的不同而變化，變化，n石英為石英為 2.65，n方石英為方石英為 2.33，n鱗石英為鱗石英為2.33。 2、石英的晶型及其轉(zhuǎn)化、石英的晶型及其轉(zhuǎn)化 n石英是由石英是由SiO4-4互相以頂點(diǎn)連接而互相以頂點(diǎn)連接而成的三維空間架狀結(jié)構(gòu)。連接后在成的三維空間架狀結(jié)構(gòu)。連接后在三維空間擴(kuò)展，由于它們以共價(jià)鍵三維空間擴(kuò)展，由于它們以共價(jià)鍵連接，連接之后又很緊密，因而空連接，連接之后又很緊密，因而空隙很小，其它離子不易侵入網(wǎng)穴中隙很小，其它

21、離子不易侵入網(wǎng)穴中，則使晶體純凈，硬度與強(qiáng)度高，則使晶體純凈，硬度與強(qiáng)度高，熔融溫度也高。熔融溫度也高。按照按照SiO4-4的連接方式，石英的連接方式，石英有三種存在形態(tài)有三種存在形態(tài)8種變體；種變體； 石英石英 870以下以下 鱗石英鱗石英 1170以下以下方石英方石英 1713以下以下 石英晶型轉(zhuǎn)化中的體積變化石英晶型轉(zhuǎn)化中的體積變化n預(yù)先煅燒塊狀石英，然后急速冷卻預(yù)先煅燒塊狀石英，然后急速冷卻，使組織破壞，利于石英的破碎。，使組織破壞，利于石英的破碎。n在制品燒成和冷卻時，在處于晶型在制品燒成和冷卻時，在處于晶型轉(zhuǎn)化的溫度階段，應(yīng)適當(dāng)控制升溫轉(zhuǎn)化的溫度階段，應(yīng)適當(dāng)控制升溫與冷卻速度，防止

22、制品的開裂。與冷卻速度，防止制品的開裂。 3、石英在坯、釉中的作用、石英在坯、釉中的作用 n石英在陶瓷制備中起著骨架作用石英在陶瓷制備中起著骨架作用,防止防止坯體軟化變形。坯體軟化變形。n石英熔化在釉層中，同樣起著網(wǎng)絡(luò)骨石英熔化在釉層中，同樣起著網(wǎng)絡(luò)骨架作用，能改善釉面性能，提高陶瓷架作用，能改善釉面性能，提高陶瓷的機(jī)械強(qiáng)度，電瓷的絕緣性能及陶瓷的機(jī)械強(qiáng)度，電瓷的絕緣性能及陶瓷的化學(xué)穩(wěn)定性，抗腐蝕性等。的化學(xué)穩(wěn)定性，抗腐蝕性等。三長石類原料三長石類原料 n長石是陶瓷生產(chǎn)中的主要溶劑性原料。在燒成長石是陶瓷生產(chǎn)中的主要溶劑性原料。在燒成過程中，長石熔融（過程中，長石熔融（8%mol(C+t),(

23、c+t+m),(t+m)ZrO2部分穩(wěn)部分穩(wěn)定氧化鋯（定氧化鋯（partially Stabilized Zirconia, PSZ） Y2O3 質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù) 512.5% 亞穩(wěn)亞穩(wěn)t-ZrO2四方氧化鋯多晶體四方氧化鋯多晶體（Tetragonal Zirconia Polycrystals, TZP) Y2O3 23%mol穩(wěn)定劑的種類和數(shù)量穩(wěn)定劑的種類和數(shù)量應(yīng)力狀態(tài)應(yīng)力狀態(tài)3)超純、超細(xì)超純、超細(xì)ZrO2粉的制備粉的制備 工業(yè)用的工業(yè)用的ZrO2是從天然鋯英石礦是從天然鋯英石礦物中分離出來的，所以粉料的粒度較大物中分離出來的，所以粉料的粒度較大，純度也不高，一般用在鋯質(zhì)耐火材料，純度也

24、不高，一般用在鋯質(zhì)耐火材料上上。 氯氧化鋯直接高溫煅燒氯氧化鋯直接高溫煅燒 -氧化鋯氧化鋯 在精細(xì)陶瓷中一般采用超在精細(xì)陶瓷中一般采用超細(xì)氧化鋯細(xì)氧化鋯粉粉，目前主要采用中和共沉淀目前主要采用中和共沉淀法，加入穩(wěn)法，加入穩(wěn)定劑。定劑。 溶液過濾共沉淀壓濾清洗煅燒噴霧干燥廣東華旺 300350元/公斤東方鋯業(yè)江西微億（泛美亞）河北鵬達(dá)焦作市維鈉精細(xì)陶瓷有限公司日本 TOSOH 8001000元/公斤 國內(nèi)氧化鋯陶瓷粉體生產(chǎn)現(xiàn)狀國內(nèi)氧化鋯陶瓷粉體生產(chǎn)現(xiàn)狀市場價(jià)格：市場價(jià)格：150元元/公斤公斤工業(yè)氧化鋯：工業(yè)氧化鋯：50元元/公斤公斤成型性能、成型性能、 燒結(jié)溫度、燒結(jié)溫度、 強(qiáng)度和密度強(qiáng)度和密度

25、Zirconia Back Plate DFM RevisedRaw Material MixingMaterial Preparation in Tape FormCut to Size/ShapeDebinding & Sintering No 1Sintering No 2Black ColoringHigh Temp Vacuum Furnace Cnc Machining of Openings & EdgesRough GrindingLapping/PolishLaser EngravingInspection/PackingZirconia Back Plate

26、 DFM Revised Japanese Powder(DKKK) & CCTC Datasheet and Characteristics Comparison項(xiàng)目項(xiàng)目 Item單位單位 Unit檢測方法檢測方法 Inspection MethodDKKK DataCCTC Data粉體的成份 Compositions of the powderY2O3%熒光X射線 fluorescence X-ray 5.655.55Al2O3%熒光X射線 fluorescence X-ray 0.250.24Fe2O3%ICP分析 ICP analysis0.0060.007Na2O%ICP分

27、析 ICP analysis0.0070.006SiO2%ICP分析 ICP analysis0.0070.008粉體的物理特性 The Physical Charecteristics of the powderIg. Loss%1000，1h （含水）（with H2O ）0.730.51H2O %110，1h0.30.32比表面積 BETm2/g比表面積檢測儀 BET analyzer13.213.5微晶尺寸 Crystallite sizenmTEM檢測 TEM inspection2725粒子尺寸（D50） Particle size (D50)mMS2000激光粒度儀 MS2000

28、 Laser particle size analyzer0.480.46燒結(jié)體的物理性能 The physical charecteristics of the sintered body密度 sintered densityg/cm3排水法 Displacement method of water6.05 6.08 吸水率 water absorption%煮沸法 boiling method00抗彎曲強(qiáng)度 bending strength Mpa萬能力學(xué)試驗(yàn)機(jī) Universal mechanical testing machine11001095表面維氏硬度Surface vicker

29、-hardnessHV維氏硬度檢測儀 Vicker Hardness Tester1250-13201220-13003氧化鈦氧化鈦(TiO2) 氧化鈦是生產(chǎn)、制備陶瓷電容器的主氧化鈦是生產(chǎn)、制備陶瓷電容器的主要原料要原料, 也是合成一系列鐵電和非鐵電鈦酸鹽也是合成一系列鐵電和非鐵電鈦酸鹽的主要原料。的主要原料。 每年約每年約400萬噸的產(chǎn)量，已成為世界無萬噸的產(chǎn)量，已成為世界無機(jī)化工產(chǎn)品中三種最大銷售值商品之一機(jī)化工產(chǎn)品中三種最大銷售值商品之一，僅次于合成氨和磷酸，名列第三位，僅次于合成氨和磷酸，名列第三位。 1)氧化鈦的性質(zhì)氧化鈦的性質(zhì) n氧化鈦是一種細(xì)分散的白色代黃粉末，氧化鈦是一種細(xì)分

30、散的白色代黃粉末，有多種變體，常見的有三種即銳鈦礦、有多種變體，常見的有三種即銳鈦礦、板鈦礦、金紅石。板鈦礦、金紅石。n由于氧化鈦反射全部的可見光波長，所由于氧化鈦反射全部的可見光波長，所以有高度的白色，因此氧化鈦又稱之為以有高度的白色，因此氧化鈦又稱之為鈦白粉。被認(rèn)為是目前世界上性能最好鈦白粉。被認(rèn)為是目前世界上性能最好的一種白色顏料，廣泛應(yīng)用于涂料、塑的一種白色顏料，廣泛應(yīng)用于涂料、塑料、造紙、印刷油墨、化纖和橡膠等工料、造紙、印刷油墨、化纖和橡膠等工業(yè)業(yè).TiO2的三種形態(tài)中，以金紅石性能最的三種形態(tài)中，以金紅石性能最好，特別是它的介電常數(shù)很大。好，特別是它的介電常數(shù)很大。銳鈦礦、板鈦礦

31、銳鈦礦、板鈦礦TiO2分別在分別在915和和650轉(zhuǎn)化為金紅石，并伴有體積收轉(zhuǎn)化為金紅石，并伴有體積收縮?？s。因此，在使用因此，在使用TiO2前都要在前都要在11001300煅燒煅燒TiO2，以保正所有的，以保正所有的TiO2都轉(zhuǎn)化為金紅石型結(jié)構(gòu)。都轉(zhuǎn)化為金紅石型結(jié)構(gòu)。 金紅石的煅燒制度對電性能影響很大。金紅石的煅燒制度對電性能影響很大。 n在煅燒或燒成金紅石瓷和其它含鈦在煅燒或燒成金紅石瓷和其它含鈦瓷時，氣氛或雜質(zhì)的影響，可使部瓷時，氣氛或雜質(zhì)的影響，可使部分氧化鈦失氧：分氧化鈦失氧： a)在還原氣氛或弱還原氣氛在還原氣氛或弱還原氣氛 b)燒成時的高溫分解燒成時的高溫分解 nTiO2 TiO

32、2-x+ 1/2xO2c)原料中所含的雜質(zhì)原料中所含的雜質(zhì) n原料中所含的雜質(zhì)原料中所含的雜質(zhì)Mg、Al、Si、Fe等，大部分能與等，大部分能與Ti4+起置換反應(yīng)，起置換反應(yīng)，進(jìn)入晶格內(nèi)，影響到進(jìn)入晶格內(nèi)，影響到TiO2的性能。的性能。 2)TiO2的制備的制備 金紅石在自然界中很少見。金紅石在自然界中很少見。人工提取氧化鈦的方法有很多種，人工提取氧化鈦的方法有很多種，但工業(yè)上常用的還是硫酸水解法和氯但工業(yè)上常用的還是硫酸水解法和氯化法?；ā?硫酸法硫酸法將含鈦的礦石中加入硫酸，再水解將含鈦的礦石中加入硫酸，再水解FeOTiO2 + 2H2SO4 = TiOSO4 + FeSO4 + 2H2

33、OTiOSO4 + nH2O = TiO2nH2O + H2SO4 nTiO2nH2O = TiO2 + nH2O 氯化法是于氯化法是于1959年由美國杜邦公司首先實(shí)現(xiàn)年由美國杜邦公司首先實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的。該法是將天然金紅石或高鈦渣粉料工業(yè)化的。該法是將天然金紅石或高鈦渣粉料與焦炭或石油焦混合后進(jìn)行高溫氯化，生成四與焦炭或石油焦混合后進(jìn)行高溫氯化，生成四氯化鈦，再經(jīng)高溫氧化生成二氧化鈦，最后經(jīng)氯化鈦，再經(jīng)高溫氧化生成二氧化鈦，最后經(jīng)過濾、水洗、干燥和粉碎而得到鈦白粉產(chǎn)品。過濾、水洗、干燥和粉碎而得到鈦白粉產(chǎn)品。90年代以前，硫酸法一直占據(jù)鈦白粉工業(yè)的主導(dǎo)地年代以前，硫酸法一直占據(jù)鈦白粉工業(yè)的主導(dǎo)地

34、位，位，1992年后，轉(zhuǎn)為氯化法占主導(dǎo)地位。目前世界上年后，轉(zhuǎn)為氯化法占主導(dǎo)地位。目前世界上新建或改擴(kuò)建鈦白粉廠多以氯化法為主，杜邦公司全新建或改擴(kuò)建鈦白粉廠多以氯化法為主，杜邦公司全部采用氯化法。氯化法鈦白粉生產(chǎn)在技術(shù)上有一定難部采用氯化法。氯化法鈦白粉生產(chǎn)在技術(shù)上有一定難度，基本由少數(shù)幾個大公司所壟斷。度，基本由少數(shù)幾個大公司所壟斷。4.碳化物陶瓷原料碳化物陶瓷原料（carbide ceramic powder) n碳化物通式：碳化物通式：MexCy (Me:金屬元素金屬元素) 熔點(diǎn)都非常高，熔點(diǎn)都非常高，許多碳化物的熔點(diǎn)都許多碳化物的熔點(diǎn)都在在3000以上，是一類非常耐高溫的材以上，是一

35、類非常耐高溫的材料。料。碳化物的硬度高，特別是碳化物的硬度高，特別是B4C，僅次于金，僅次于金剛石和立方氮化硼。剛石和立方氮化硼。 n在高溫下，所有碳化物都會被氧化。在高溫下，所有碳化物都會被氧化。n都具有較小的電阻率和較高的導(dǎo)熱率。都具有較小的電阻率和較高的導(dǎo)熱率。常用碳化物原料常用碳化物原料（SiC、TiC、B4C） 碳化硅（碳化硅（SiC），），高溫強(qiáng)度高、抗氧化性能好、高溫強(qiáng)度高、抗氧化性能好、 抗腐蝕性能好、導(dǎo)熱系數(shù)高、抗腐蝕性能好、導(dǎo)熱系數(shù)高、 熱膨脹系數(shù)小和抗熱震性好等一系列優(yōu)點(diǎn)。熱膨脹系數(shù)小和抗熱震性好等一系列優(yōu)點(diǎn)。 i)SiC的晶型的晶型 SiC有多種變體，主要有兩種晶型：有

36、多種變體，主要有兩種晶型：SiC，屬六方晶系，是高溫穩(wěn)定型。，屬六方晶系，是高溫穩(wěn)定型。SiC，屬等軸晶系，是低溫型。，屬等軸晶系，是低溫型。SiC SiC 2100左右，速度很慢，左右，速度很慢， 2400轉(zhuǎn)變迅速。轉(zhuǎn)變迅速。 ii)SiC粉的合成粉的合成 工業(yè)上常用的工業(yè)上常用的SiC合成方法合成方法:用碳還原二氧化硅，即將石英砂（用碳還原二氧化硅，即將石英砂（SiO2）加焦炭直接通電還原，反應(yīng)溫度通常在加焦炭直接通電還原，反應(yīng)溫度通常在1900以上；以上；SiO2 + 3C SiC + 2CO產(chǎn)量很大，價(jià)格低產(chǎn)量很大，價(jià)格低30005000元元/噸噸b) 碳化鈦碳化鈦 TiC1) 性質(zhì)性

37、質(zhì)TiC -面心立方晶體結(jié)構(gòu)面心立方晶體結(jié)構(gòu)密度：密度：4.9-3.93 g/cm3硬度：硬度：910（莫氏硬度（莫氏硬度良好的化學(xué)穩(wěn)定性良好的化學(xué)穩(wěn)定性2制備方法制備方法工業(yè)上利用工業(yè)上利用TiO2與與C反應(yīng)反應(yīng)2TiO2 + CTi2O3 + COTi2O3 + C 2TiO + COTiO + 2C TiC + COc) 碳化硼碳化硼1)性質(zhì)性質(zhì) B4C: 六方晶系六方晶系顯微硬度：顯微硬度：50000MPa 金剛石：金剛石：80000100000MPa高高B含量：核材料含量：核材料抗氧化能力差抗氧化能力差2) 制備方法制備方法 碳熱法碳熱法2B2O3 + 7C B4C + 6CO5.氮化物陶瓷原料氮化物陶瓷原料(nitride ceramic powder） 常用氮化物原料常用氮化物原料 作為陶瓷材料用的氮化物主要有作為陶瓷材料用的氮化物主要有Si3N4、BN、TiN、AlN等。等。 (1).氮化硅氮化硅Si3N4