鋁元素是陶瓷化學組成中僅次于矽的重要存在,但在傳統陶瓷工藝中,講陶瓷原料并不單列氧化鋁(Al2O3)。這是為什麼呢?當然不是因為氧化鋁(Al2O3)不重要。
在自然界的諸多礦石中,以氧化鋁(Al2O3)晶體存在的天然剛玉,非常罕見,品相好的剛玉都是以紅寶石、藍寶石等尊貴身份存在。
寶石級剛玉
陶瓷工業生産中能大量使用的,都是生産加工出來的氧化鋁粉。當然,由于物理化學性能的優越性,α- Al2O3粉被稱為剛玉粉,α- Al2O3陶瓷也被稱為剛玉。
氧化鋁粉
氧化鋁(aluminiumoxide),化學式Al2O3。是一種高硬度的化合物,熔點為2054℃,沸點為2980℃,在高溫下可電離的離子晶體,常用于制造耐火材料。例如高鋁磚、輥棒。
剛玉在摩氏硬度表中位列第9級。硬度高,比重大,人造氧化鋁陶瓷的比重也能達到3.6g/cm3因此是研磨工具的好材料。例如,球磨罐、球石。
氧化鋁球磨罐和球石
氧化鋁陶瓷
工業氧化鋁是由鋁礬土(Al2O3·3H2O)和硬水鋁石爐煉制備的,對于純度要求高的Al2O3,一般用化學方法制備。
鋁土礦
氧化鋁在生産特種陶瓷中有重要作用,在日用陶瓷、建築陶瓷等普通陶瓷生産中主要用于釉料中。例如:在仿古磚生産中,仿古釉大量用到α- Al2O3粉。氧化鋁粉對于釉的耐火度、啞光度、硬度、白度以及燒成範圍都有重要意義。并且,配方中使和氧化鋁粉引入Al2O3與使用高嶺土、球土等效果大不相同。
由于氧化鋁粉成本高,即使普通工業級的也在數千元/噸,并用考慮到工藝性能要求,在普通陶瓷坯體中并不用氧化鋁粉引入Al2O3。這就涉及到最重要的陶瓷原料——黏土。
陶瓷被稱為土與火的藝術,充分說明了黏土的重要性。
在現代陶瓷生産中,生産工藝及設備的改進,以及陶瓷添加劑的應用,尚且離不開黏土,在古代陶瓷生産中,黏土甚至是唯一的陶瓷原料。
黏土是陶瓷中Al2O3的主要來源,高嶺土、蒙脫石、葉蠟石、鋁釩土等常見類型黏土中均富含Al2O3。
幾種常用黏土的鋁含量
高嶺土
葉蠟石
生産中,想要提高陶瓷坯體配方中的鋁含量,通常都是在滿足工藝性能的前提下增加黏土的添加量。可使制品燒成溫度更高,強度更大,膨脹系數更小。
硬度僅次于金剛石的剛玉竟然出自柔軟的黏土,而黏土的柔軟恰恰産生了良好的可塑性,能夠很好的結合砂石類瘠性原料,從而為陶瓷成型提供了良好的生坯強度。
如果說氧化鋁的剛性為陶瓷提供了筋骨,黏土的柔性便為陶瓷賦予肌肉。
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