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技術專欄作者 | 王明華
在陶瓷的微觀結構的理論中,晶體、玻璃以及氣體是三個主要的構成。
晶體賦予陶瓷以功能,如莫來石增強力學性能;玻璃提供晶體反應條件,在高溫液相環境下,晶體可以加速反應生成;而氣泡作為一種缺陷,一直因削弱陶瓷性能而被诟病。在日用瓷長期的燒成制備情況下,實踐接近與理論,筆者認為那是正确的。不過放在建陶的較低溫快速燒成背景下,筆者以為晶體和玻璃的作用,需要重新審慎認知。
晶體
在建陶的生産中讨論晶體的生成,筆者非常質疑。
從燒成制度來看,莫來石耐火磚的燒成制度,是配料壓磚後,在1400℃的溫度下,燒成周期為24小時,保溫時間為4小時。在這個工藝,對比建陶的進窯到出窯,燒成溫度在1200左右,燒成時間約為40分鐘,筆者對莫來石的生産表示建陶方面的燒成工藝以生産莫來石晶相的說法,顯得極其蒼白無力。
莫來石
當然,耐火材料莫來石磚的燒結是固相燒結為主。建陶磚的燒成中,有不少熔劑的參與。我們再來對比另外一個産品。玻璃的燒成周期也非常的長,從進料到出料周期也非常長。
筆者所知某微晶玻璃企業生産,為了保證微晶玻璃闆内有足量的微細晶體生産,需要在低于熔制溫度1460℃,大概在1000~1100℃之間,保溫長達6小時,方能保證玻璃闆内有足夠的晶體析出,來增強闆的力學性能。同樣,對比微晶玻璃闆的燒成周期而言,建陶的燒成工藝以生産莫來石晶相的說法,也顯得非常的蒼白無力。
那麼,建陶中的晶體來自哪裡?
筆者以為,建陶中的晶體主要來自于原料裡所帶進去的晶體為主,如矽灰石、透輝石等;以及一部分自身分解所産生的無規則晶體,如葉蠟石、高嶺土等高溫分解産生的晶體;以及一部分在建陶玻璃相中,産生的極為微細的晶體,這類在玻璃相中的晶體與其說是晶體,不如說是晶核可能更為準确。因為在燒成時間、液相環境、析晶動力,筆者不認為有晶體生長長大的空間。
如果有興趣的朋友,不妨拿建陶的産品,去做些XED測試。筆者以為,在測試結果中,出現的晶體應該是非常混亂無序,且沒有很明顯的特征。但如果是加入矽灰石、透輝石等原料配料的配方,應該在相對應的晶峰有明顯特征。
玻璃相
在建陶生産過程中,玻璃相的作用應該得到更高程度的肯定。
從建陶産品的升級,從建築磚瓦到瓷片、到抛光磚、到瓷抛磚,我們發現,産品的升級基本上建立在陶—炻—瓷(可能)的道路上。而這些路徑上,産品的晶體作用筆者比較懷疑,但玻璃相,毫無疑問是逐漸增加的。
滑石
在原料的使用上,有個重要的原料可以佐證玻璃的性能提升對建陶的影響。它就是滑石。
江西黑滑石,曾經以30元/噸的價格,用150左右的運費,被拉到佛山、福建等地作為建陶原料。其配料量基本在6點左右,也就是MgO的用量在2點以内。我們完全可以想象得到,這個貨拉過去是作為熔劑性原料來生産出玻璃相的。既然瓷石類低溫料可以滿足玻璃相的數量,為何還要滑石?其真正原因應該是MgO加入到玻璃相中後,對玻璃相的性能有所改善,進而影響到了建陶産品性能,方才得到重視,因此被重金(運費)運往遠方。
同理,不少工作人員認為建陶産品中,通過增加鋁含量,可以有效提高産品性能,從而加重了對莫來石晶體的崇拜。筆者以為,鋁含量的增加,恰恰從另外一個角度反應了玻璃相的重要性。因為增加鋁含量的物料,往往細度特别小的高嶺、泥類原料,這些料本身因為細度小,很容易在短時間高溫反應條件下,被燒結成微液體,與其他物料粘結在一起,從而以膠水的形式增加了産品的強度。在釉料的發展過程中,超微石英粉的使用,正是這個理論的支撐。而高嶺土類原料,其熔點、細度都是比石英低的。
上文所述觀點,筆者在陶瓷資訊已發表多篇類似文章。希望得到讀者的驗證。畢竟,在材料化的背景下,理論知識的方向正确性,毫無疑問是極其重要的。
王明華
畢業于陝西科技大學,現就職江西陶瓷工藝美術職業技術學院材料與機械工程學院陶瓷工程專業教師。希望碎片化的知識與觀點,能夠為建陶行業添磚加瓦。
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責任編輯 / 彭 娟
圖文排版 / 唐永誼
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