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陶瓷结合剂中的瘠性原料——石英

陶瓷结合剂中的瘠性原料——石英 石英石网
2021-12-06
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导读:石英的化学成分是SiO2,常含有少量的杂质成分,如Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、TiO2等。

陶瓷结合剂中所用的瘠性原料主要是石英。石英的化学成分是SiO2,常含有少量的杂质成分,如Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、TiO2等。


1.石英的性质


石英的主要变体有α-石英、β-石英、α-鳞石英、β-鳞石英、γ-鳞石英、α-方石英、β-方石英、科石英、斯石英等。

石英族矿物的晶格属于架状结构,在其结构中硅和氧组成四面体,而各个四面体彼此以角顶相连。但由于硅氧四面体在空间上的连接形式有所差异,因而表现出一系列同质多象变体,而反映在某些物理性质上(如相对密度)就有所不同。

                 

石英在加热过程中的变化



2.石英的晶型转化


石英的晶型变化有纵向和横向变化两种。横向变化是高温型的缓慢转变,是不同晶型石英之间的转变,这种变化是由表面开始,逐步向内部进行,属于重建型转变,转变迟缓,需要较高温度和较长的时间才能完成,体积变化大,但由于转变速度很慢,对实际使用并不会产生太大影响。纵向变化是低温型的快速转变,转变时仅仅是SiO-O键角发生一些扭转,属于位移性转变,这种变化迅速,当达到转化温度时,晶体表里瞬间同时发生,转变容易,体积虽然变化不大,但是却对实际使用产生较大影响,破坏性强,危害性大。

实际上,再由α-石英转变α-方石英或者α-鳞石英时,无论有没有矿化剂的存在,都需要先经过半安定的方石英阶段,然后才能在不同的温度条件下继续转化下去。石英在转化为半安定方石英的过程中,石英颗粒会开裂,如果此时有矿化剂的存在,矿化剂产生的液相就会沿着裂缝侵入内部,促使半安定石英转化为鳞石英。假如无此矿化剂存在或者矿化剂很少时,就转化为方石英,而颗粒内部仍保持部分半安定方石英。上述转化均在1200℃之后明显进行,在1400℃之后强烈进行。
石英在加热或冷却过程中发生晶型转变,伴有较大的体积变化,在磨具烧成和冷却过程中,处于晶型转化温度阶段时,就适当控制升温和冷却速度,以免制品开裂。


3.石英在陶瓷结合剂中的作用


首先作为瘠性原料,调节可塑性,以降低毛坯干燥时的收缩,缩短干燥时间并防止坯体变形;

用于碳化硅磨具,石英可促使结合剂和磨粒之间形成硅酸盐层,减少碳化硅的分解,防止碳化硅磨具“黑心”也有防止碳化硅磨具烧成发红的作用;

石英可增加结合剂在高温状态下的黏度,提高磨具抵抗高温变形的能力。

石英在高温时体积发生膨胀,部分抵消坯体收缩的影响,可调整磨具的烧成收缩。

提高结合剂的脆性,使磨具的自锐作用加强,从而提高工效,减少工件烧伤。


4.石英的技术要求


用于结合剂的石英粉外观白色粉末。化学成分要求:SiO2>98%,Fe2O3<0.5%,K2O+NaO+CaO+MgO<1.5%。粒度要求120目筛筛余物为零,通过240目筛的占98%以上。

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