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傳統陶瓷

放大字體  縮小字體 發布日期:2006-08-16

傳統陶瓷材料的主要成分是硅酸鹽,自然界存在大量天然的硅酸鹽,如巖石、砂子、粘土、土壤等,還有許多礦物如云母、滑石、石棉、高嶺石、鋯英石、綠柱石、石英等,它們都屬于天然的硅酸鹽。此外,人們為了滿足生產和生活的需要,生產了大量人造硅酸鹽,主要有玻璃、水泥、各種陶瓷、磚瓦、耐火磚、水玻璃以及某些分子篩等。硅酸鹽制品性質穩定,熔點較高,難溶于水,有很廣泛的用途。

硅酸鹽制品一般都是以粘土(高嶺土)、石英和長石為原料。粘土的化學組成為Al2O3·2SiO2·2H2O,石英為SiO2,長石為K2O·Al2O3·6SiO2(鉀長石)Na2O·Al2O3·6SiO2(鈉長石)。這些原料中都含有SiO2,因此在硅酸鹽晶體結構中,硅與氧的結合是最重要的。

硅酸鹽材料是一種多相結構物質,其中含有晶態部分和非晶態部分,但以晶態為主。硅酸鹽晶體中硅氧四面體[SiO4] 是硅酸鹽結構的基本單元。在硅氧四面體中,硅原子以sp3雜化軌道與氧原子成鍵,SiO鍵鍵長為162pm,比起Si4 O2-的離子半徑之和有所縮短,故SiO鍵的結合是比較強的。

[SiO4]四面體的每個頂點上的O2-只能為兩個[SiO4]四面體所公用,按照[SiO4]四面體公用頂點的不同,可將硅酸鹽分為四大類:分立型、鏈型、層型和骨架型,列于表7-5中。圖7-12示出了一些分立型、鏈型(單鏈和雙鏈)、層型和骨架型的硅酸鹽骨架。

硅酸鹽中除了SiO2外,還含有Al2O3。由于Al3 的半徑與Si4 相近,所以Al3 可以置換硅氧四面體中的Si4 ,形成鋁氧四面體[AlO4]。由于鋁是 3價的,因此置換后必然要引進其他陽離子以保持電荷平衡。

硅酸鹽都需要高溫燒結。粘土在高溫下先脫水,然后轉化為莫來石(3Al2O3·2SiO2),耐火材料基本上由石英、莫來石和玻璃構成。

 
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