知識點四 窯具材料(1 / 2)

3.新型窯具

新型窯具有堇青石-鈦酸鋁質,堇青石-氧化鋯質,鈦酸鋁-莫來石質等。

鈦酸鋁是低膨脹陶瓷耐火材料,工業應用隻是近十年的事情,其熔點1860℃,使用溫度可達1600℃,比一般的低膨脹材料(堇青石、鋰輝石、磷酸鋯)使用溫度高,而膨脹係數極低,接近於零。鈦酸鋁可與堇青石、莫來石、碳化矽、氮化矽等多種材料複合而用於不同種類的窯具材質。

(二)國內窯具材料現狀

國內窯具材料的發展經曆過程為黏土質、半堇青石質、高鋁質、黏土結合碳化矽質、堇青石-莫來石質、莫來石(包括矽線石)質、氮化矽結合碳化矽、矽線石-碳化矽以及熔融石英質窯具等,目前國內陶瓷工業所用窯具材料,仍以黏土質為主。高鋁質窯具的用量也不少,一般壽命為十多次到數十次。黏土質的熱膨脹係數大,熱震穩定性差;高鋁質的因強度低而造成斷裂或開裂,因耐火度低而造成軟化、變形以及穩定性差;碳化矽棚板窯具,雖然使用效果好,但產品成本高,價格貴;堇青石窯具成本不太高,熱膨脹係數較小,但荷重軟化點低;莫來石窯具高溫性能好,機械強度高,但價格高。所以生產集堇青石、莫來石優點於一體的製品作為窯具材料是理想的途徑。

1.鎂鋁矽係材料

(1)堇青石-莫來石窯具 傳統的鋁矽質窯具抗熱震性較差,影響其使用壽命,為了改善其抗熱震性,在矽鋁係統中引入鎂質原料,使其在燒成時生成低膨脹係數的堇青石,從而改善窯具的物理性能。目前,國內生產堇青石-莫來石窯具的專業化生產廠家不多,生產方法主要有兩種。

一步燒成法:按堇青石理論化學組成,選擇合適的原料進行配比,使其在燒成過程中產生堇青石相,從而提高窯具性能。由於條件限製,一般采用在燒成產品的窯內燒製窯具,從而使窯具材料中堇青石含量較少,大量存在的是其中間產物頑火輝石和石英。頑火輝石的熱膨脹係數很大,而石英在使用過程中由於晶型轉化而帶來體積變化,從而達不到堇青石耐火材料應有的抗熱震性,從而縮短了窯具材料的使用壽命。

二步燒成法:采用預先合成的堇青石和莫來石進行窯具生產,除可以充分發揮堇青石的優良性能外,采用莫來石熟料作骨料還可避免燒成時的二次莫來石化所導致的體積膨脹及結構疏鬆。然而,目前國內真正使用高級人工合成莫來石的廠家並不多,而多數使用焦寶石、礬土等,同時生產窯具的成型設備落後,壓機噸位偏低,從而影響了窯具材料性能的發揮。

鹹陽陶瓷研究設計院在國內首先開展了以蛇紋石或綠泥石為含鎂原料合成堇青石的工藝研究以及製作堇青石-莫來石窯具。

3.新型窯具

新型窯具有堇青石-鈦酸鋁質,堇青石-氧化鋯質,鈦酸鋁-莫來石質等。

鈦酸鋁是低膨脹陶瓷耐火材料,工業應用隻是近十年的事情,其熔點1860℃,使用溫度可達1600℃,比一般的低膨脹材料(堇青石、鋰輝石、磷酸鋯)使用溫度高,而膨脹係數極低,接近於零。鈦酸鋁可與堇青石、莫來石、碳化矽、氮化矽等多種材料複合而用於不同種類的窯具材質。

(二)國內窯具材料現狀

國內窯具材料的發展經曆過程為黏土質、半堇青石質、高鋁質、黏土結合碳化矽質、堇青石-莫來石質、莫來石(包括矽線石)質、氮化矽結合碳化矽、矽線石-碳化矽以及熔融石英質窯具等,目前國內陶瓷工業所用窯具材料,仍以黏土質為主。高鋁質窯具的用量也不少,一般壽命為十多次到數十次。黏土質的熱膨脹係數大,熱震穩定性差;高鋁質的因強度低而造成斷裂或開裂,因耐火度低而造成軟化、變形以及穩定性差;碳化矽棚板窯具,雖然使用效果好,但產品成本高,價格貴;堇青石窯具成本不太高,熱膨脹係數較小,但荷重軟化點低;莫來石窯具高溫性能好,機械強度高,但價格高。所以生產集堇青石、莫來石優點於一體的製品作為窯具材料是理想的途徑。