多元復合熔劑對低溫快燒玻化磚的影響

周子松　陳賢偉　范新暉

摘 要：在“K2O-Na2O-Li2O”三元復合熔劑對配方燒成溫度及試樣性能影響的基礎上，本文深入研究了多元復合熔劑體系對產品低溫燒成性能的影響。實踐證明：采用多元復合熔劑可以解決超低溫建筑陶瓷磚燒成溫度范圍窄、產品容易變形等問題，為大幅降低陶瓷制品的燒成溫度提供了科學的技術路徑。

關鍵詞：多元復合熔劑；低溫快燒；玻化磚；影響

1 前言

建筑陶瓷是我國能源消耗大戶，節能減排、低碳環保是陶瓷行業永遠的追求，技術節能蘊含著廣闊的空間。玻化磚一般采用輥道窯一次快速燒成技術，其燒成溫度一般在1200℃左右，燒成周期為40～100min，若能在保證產品燒成周期和性能指標不變的前提下，降低燒成溫度80～120℃，仍是目前一項技術難度很高的課題。一旦研發成功再產業化推廣，至少可降低燒成能耗10%以上，節省大量能源，也大大減少了NOX、CO2等廢氣的排放，其經濟社會效益十分顯著，是當前陶瓷行業可持續發展的重要技術需求和動力。

為實現超低溫快速燒成技術，獲得性能合格的玻化磚產品，必須合理配合使用熔劑。本文采用多元復合熔劑系統，來解決超低溫建筑陶瓷磚燒成溫度范圍窄、產品容易變形等瓶頸問題。研究發現，多元復合熔劑隨著溫度的升高，堿性氧化物逐步地進入液相，液相會慢慢地出現在坯體中，明顯減小了產品的變形率，且拓寬了試樣的燒成溫度范圍。

2 二元熔劑對超低溫快燒玻化磚的影響

目前，降低建筑陶瓷玻化磚燒成溫度的主要方法是大量引入1～2種低溫熔劑（如：Na2O、K2O），使坯體在較低溫度下燒結。但此方法存在以下幾個方面的不足：

（1） 低溫坯體燒結過程中液相出現速率較快，液相量較大，產品出現快速收縮，很容易造成變形；

（2） 堿性原料本身液相粘度低，液相受溫度影響較敏感，產品燒結溫度范圍窄，產品軟榻變形難以控制；

（3） 產品堿性氧化物比例高、玻璃相比例高，導致產品脆性大、強度低，可加工性能差；

（4） 因坯體需在超低溫度下快速燒結，含堿性氧化物的原料比例大，造成瘠性料所占比例高，導致坯體結合性能降低，壓制后因起模強度較低，生坯破損率高；

（5） 稀土尾砂成份波動大，造成產品性能難以穩定。3 試驗內容

3.1 試驗方案

在總結分析國內外研究低溫燒結玻化磚試驗的基礎上，針對超低溫玻化磚在生產過程中可能出現的問題，筆者公司在研究中發現：要想使玻化磚在超低溫下快速燒結而不變形，熔劑原料需選擇多元化，同時，要科學組合熔劑原料，使得坯體能在一個較寬的燒成溫度范圍內逐漸燒結。因此，本文提出了復合熔劑及梯度熔融燒結的技術路線。項目采用多種系統的復合熔劑，分別研究了不同堿金屬氧化物用量，以及多元復合熔劑對低溫燒成產品性能的影響；利用多元復合熔劑梯度出現液相，來降低產品燒成溫度，保證產品性能，最終取得較滿意的效果。

為了解決低溫坯體燒結過程中堿性氧化物過高，液相出現速率較快，液相受溫度影響較敏感；液相量較大且粘度低，容易造成產品出現快速收縮；產品燒結溫度范圍窄，容易變形等問題。筆者采用多元復合熔劑體系，在保證較大降低產品燒結溫度的同時，使坯體在較低溫度下階梯式出現粘度較高的液相，從而來解決超低溫產品燒成溫度范圍窄、高溫變形大的難題。其具體方案如下：

（1） 以“K2O-Al2O3-SiO2”系統相圖（見圖1）中985℃低共熔點附近的配方組成為基礎配方，其組成及含量為：K2O 9.5%、Al2O3 10.9%、SiO2 79.6%。在低共熔點附近取一點（1060℃），其組成及含量為：K2O 12.20%、Al2O3 16.94%、SiO2 70.86%，經計算得出理論配方。

（2） 在理論配方基礎上研究了不同粘土和鉀鈉長石用量與配比（“K2O-Na2O”二元熔劑系統）對產品燒結性能和起模強度的影響，尋求能在低溫下燒成的基礎配方。

（3） 在基礎配方中引入第三種熔劑原料--鋰瓷石，利用多堿效應來進一步降低試樣燒成溫度。并研究了“K2O-Na2O-Li2O”三元復合熔劑體系對超低溫燒結性能的影響。

（4） 在“K2O-Na2O-Li2O”三元復合熔劑對配方燒成溫度及試樣性能影響的基礎上，深入研究四元、五元、六元復合熔劑體系（例：K2O-Na2O-Li2O-B2O3-CaO-MgO）對產品低溫燒成性能的影響。通過大量的試驗、性能測試和顯微結構觀察分析，深入研究超低溫燒結過程和機理，并優化出超低溫燒結陶瓷玻化磚的配方組成及制備工藝。

為了準確把握各陶瓷原料的物料性能，本試驗采用了熒光光譜儀分析了陶瓷原料的化學成份，其結果如表1所示。

3.2 試驗過程及工藝流程

本試驗通過系統研究不同復合熔劑，以及配方組成及工藝條件對產品起模強度、干坯強度、燒成溫度、產品變形等性能的影響，并利用XRD、SEM等測試手段揭示了超低溫瓷質磚燒成溫度范圍和燒成變形的機理。低溫快燒玻化磚的工藝流程示意圖如圖2所示。

3.3 試驗結果及分析

3.3.1“K2O-Na2O”二元復合熔劑對燒成溫度及燒成性能的影響

“K2O-Na2O”二元復合熔劑對燒成溫度的影響如圖3所示。“K2O-Na2O”二元復合熔劑對吸水率的影響如圖4所示。

從上圖3、圖4可以看出，鉀、鈉長石替換配方中稀土尾砂，可以降低配方的燒成溫度，因為稀土尾砂的熔融溫度高于鉀、鈉長石，但并不是鉀鈉長石總用量越大越好。當鉀、鈉長石總用量≦35%時，產品燒結溫度從1150℃降低到1125℃，產品的吸水率從42.5%降低到0.4%，其變化速度較大。當長石替代稀土尾砂的總量>35%時，其溫度及吸水率變化速度都較小。因此，當鉀、鈉長石引入量為35%時，可以獲得較理想的效果。

3.3.2“K2O-Na2O-Li2O”三元復合熔劑對燒成溫度及燒成性能的影響

在基礎配方中分別引入5%、10%、15%、20%、25%、30%的鋰瓷石替代基礎配方中的稀土尾砂，并研究不同用量的Li2O替代稀土尾砂后對試樣燒成性能的影響。鋰瓷石用量對吸水率的影響如圖5所示。鋰瓷石用量對抗折強度的影響如圖6所示。

鋰瓷石中的Li2O是強堿性氧化物，有很強的助熔作用。鋰是堿金屬中原子量最小的元素。因此，鋰的助熔作用大于鈉，更大于鉀。從圖5中可以看出，隨著鋰瓷石含量的增加，產品的吸水率明顯下降，燒成溫度降低。當鋰瓷石取代稀土尾砂的量為25%時，燒成溫度為1100℃就可以燒制成瓷，且吸水率小于0.5%。但當鋰瓷石引入量達到一定程度（取代量為25%）時，再增加鋰瓷石的量，對降低產品燒成溫度的效果趨于減弱，且過多的鋰瓷石引入會導致產品燒成溫度范圍減小，變形加大。

從圖6可以看出，隨著鋰瓷石的增加，坯體的抗折強度逐漸增大，當鋰瓷石取代稀土尾砂用量為25%時，產品抗折強度達到55MPa。因為鋰瓷石的加入可以降低配方的燒成溫度，促進瓷化，使得坯體強度升高。

鋰瓷石的助熔效果強烈，在高溫階段熔融，生成液相起填充坯體中氣孔，連接整個坯體的作用。鋰瓷石的加入量增加，則在高溫階段填充到坯體氣孔中的液相量也越多，使得坯體越致密，故提高了試樣的抗折強度，但當鋰瓷石的加入量過大時，不僅會增加制品的燒成收縮，而且會引起產品變形。

綜上所述，當鋰瓷石取代稀土尾砂的用量為25%時，不僅可以保證產品燒成溫度降低約30℃，產品的抗折強度達到55MPa，而且還不會引起制品燒成變形。

3.3.3“K2O-Na2O-Li2O-B2O3-CaO-MgO”等多元復合熔劑對燒成溫度及燒成性能的影響

上述試驗通過鋰瓷石的加入形成了“K2O-Na2O-Li2O”三元復合熔劑，通過對“K2O-Na2O-Li2O”三元復合熔劑對樣品性能的研究，發現選擇合適的多元堿性物質有利于液相在不同溫度段生成，可以提前進入燒結階段，并有效拓寬燒成溫度范圍，減少產品變形。

因此，試驗在“K2O-Na2O-Li2O”三元熔劑系統中分別引入不同堿土金屬原料，例如：硅灰石、滑石、硼鈣石等，來系統研究“K2O-Na2O-Li2O-B2O3-CaO-MgO”等多元復合熔劑體系對產品低溫燒結性能的影響規律。

（1） 多元熔劑系統試樣燒成溫度范圍

三元熔劑試樣的燒成溫度對性能的影響如圖7所示。六元熔劑試樣的燒成溫度對性能的影響如圖8所示。

從圖7和圖8中可以看出，“K2O-Na2O-Li2O”三元熔劑體系試樣和“K2O-Na2O-Li2O-B2O3-CaO-MgO”六元熔劑體系試樣都可以拓寬試樣的燒成溫度范圍。對比三元、六元熔劑試樣可知，六元熔劑試樣具有更低的燒成溫度（1060～1110℃）和更寬的燒成溫度范圍，可以使得試樣燒成溫度范圍拓寬到50℃，多元復合熔劑的使用有利于液相在不同溫度段生成，可以提前進入燒結階段明顯降低燒成溫度，并有效拓寬燒成溫度范圍使得液相梯度緩慢出現在坯體中。

（2） 多元熔劑體系試樣燒成變形測試

取65mm×40mm×5.5mm規格的試樣，間距為50mm，兩端架起放入電窯試燒，同等條件下測試試樣彎曲弧的高度。其示意圖如圖9所示（變形量數值取弧形底端到試樣上表面距離）。

試驗分別選取二元、三元、六元熔劑體系的試樣，并在各自的燒結溫度范圍內燒成，取在1220℃和1250℃溫度下的玻化磚產品進行燒成變形測試，變形量如表2所示。

從表2可以看出，多元復合熔劑可以明顯的減少產品在高溫燒成階段的變形量，由于試樣是在靜止的狀態下燒成的，與動態的輥道窯中燒成時相比，棍棒運動會反復修整坯體，試樣的變形會大大減小。在實際生產中，當變形量小于6mm時，玻化磚的變形生產基本可控。

從“K2O-Na2O-Li2O-B2O3-CaO-MgO”六元熔劑體系試樣的變形量與實際生產的兩個系列玻化磚產品比較可以看出，多元復合熔劑系統在降低燒結溫度的同時，可以保證玻化磚對平整度的要求。

（3） 多元熔劑體系試樣XRD、SEM分析

“K2O-Na2O-Li2O”三元熔劑體系試樣的燒成溫度范圍在1090～1130℃之間，“K2O-Na2O-Li2O-B2O3-CaO-MgO”六元熔劑體系試樣的燒成溫度范圍在1060～1110℃之間。為了比較兩種熔劑體系對試樣性能的影響，分別取兩種熔劑體系配方的燒成溫度為1090℃進行XRD和SEM分析。其XRD圖譜如圖10所示。SEM圖譜如圖11所示。

從圖10可知，三元和六元系列復合熔劑體系，試樣中主晶相都為石英和長石晶相，長石主要是析出的鈣長石和少量殘留的鉀、鈉長石晶體，因為試樣在較低的溫度下快速燒成，長石晶體比較雜，因此難以準確區分。“K2O-Na2O-Li2O-B2O3-CaO-MgO”六元系列復合熔劑體系試樣中長石晶體的量比較多，從成份分析主要是析出的鈣長石和少量殘余的部分長石晶相，六元系列復合熔劑試樣始熔點出現溫度較低，相比三元復合熔劑體系試樣，燒成溫度更低。因此，高溫物理化學反應更完全，使得試樣性能提升。

由圖11可以看出，硼鈣石和滑石引入“K2O-Na2O-Li2O”三元熔劑體系中坯體形成六元復合熔劑體系，使得坯體能夠在更低溫度下形成液相促進瓷化，坯體的微觀結構變得更加致密，坯體中氣泡比例減少，從而提高了試樣的強度。

4 結論

試驗發現，多元復合熔劑隨著溫度的升高，堿性氧化物逐步地進入液相，液相梯度出現在坯體中，明顯減小了產品的變形率，并且拓寬了試樣的燒成溫度范圍，為陶瓷行業的超低溫燒結技術研究提供了科學的試驗依據。采用多元復合熔劑可以解決超低溫建筑陶瓷磚燒成溫度范圍窄、產品容易變形等問題，為大幅降低陶瓷制品的燒成溫度提供了科學的技術路徑。

參考文獻

[1] 劉昆，周健兒，汪永清，胡海泉. 超低溫（≤1100℃）玻化磚的研究與開發[J]. 中國陶瓷工業， 2012（06）.

[2] 周健兒，劉昆，汪永清，胡海泉. 多元復合熔劑系統在超低溫（≤1100℃）玻化磚中的應用研究[C]. 第七屆亞洲陶瓷技術研討會論文摘要集， 2011.

[3] 周健兒，劉昆，汪永清，胡海泉. 鋰瓷石在超低溫玻化磚中的應用研究[J]. 陶瓷學報， 2010（04）.

[4] 廖花妹，范新暉. 影響低溫快燒玻化磚性能的因素[J]. 佛山陶瓷， 2013（06）.

[5] 楊劍，徐慶芝. 低溫快燒瓷質玻化磚配方的研制與生產[J]. 陶瓷， 2003（02）.

3.3.2“K2O-Na2O-Li2O”三元復合熔劑對燒成溫度及燒成性能的影響

在基礎配方中分別引入5%、10%、15%、20%、25%、30%的鋰瓷石替代基礎配方中的稀土尾砂，并研究不同用量的Li2O替代稀土尾砂后對試樣燒成性能的影響。鋰瓷石用量對吸水率的影響如圖5所示。鋰瓷石用量對抗折強度的影響如圖6所示。

鋰瓷石中的Li2O是強堿性氧化物，有很強的助熔作用。鋰是堿金屬中原子量最小的元素。因此，鋰的助熔作用大于鈉，更大于鉀。從圖5中可以看出，隨著鋰瓷石含量的增加，產品的吸水率明顯下降，燒成溫度降低。當鋰瓷石取代稀土尾砂的量為25%時，燒成溫度為1100℃就可以燒制成瓷，且吸水率小于0.5%。但當鋰瓷石引入量達到一定程度（取代量為25%）時，再增加鋰瓷石的量，對降低產品燒成溫度的效果趨于減弱，且過多的鋰瓷石引入會導致產品燒成溫度范圍減小，變形加大。

從圖6可以看出，隨著鋰瓷石的增加，坯體的抗折強度逐漸增大，當鋰瓷石取代稀土尾砂用量為25%時，產品抗折強度達到55MPa。因為鋰瓷石的加入可以降低配方的燒成溫度，促進瓷化，使得坯體強度升高。

鋰瓷石的助熔效果強烈，在高溫階段熔融，生成液相起填充坯體中氣孔，連接整個坯體的作用。鋰瓷石的加入量增加，則在高溫階段填充到坯體氣孔中的液相量也越多，使得坯體越致密，故提高了試樣的抗折強度，但當鋰瓷石的加入量過大時，不僅會增加制品的燒成收縮，而且會引起產品變形。

綜上所述，當鋰瓷石取代稀土尾砂的用量為25%時，不僅可以保證產品燒成溫度降低約30℃，產品的抗折強度達到55MPa，而且還不會引起制品燒成變形。

3.3.3“K2O-Na2O-Li2O-B2O3-CaO-MgO”等多元復合熔劑對燒成溫度及燒成性能的影響

上述試驗通過鋰瓷石的加入形成了“K2O-Na2O-Li2O”三元復合熔劑，通過對“K2O-Na2O-Li2O”三元復合熔劑對樣品性能的研究，發現選擇合適的多元堿性物質有利于液相在不同溫度段生成，可以提前進入燒結階段，并有效拓寬燒成溫度范圍，減少產品變形。

因此，試驗在“K2O-Na2O-Li2O”三元熔劑系統中分別引入不同堿土金屬原料，例如：硅灰石、滑石、硼鈣石等，來系統研究“K2O-Na2O-Li2O-B2O3-CaO-MgO”等多元復合熔劑體系對產品低溫燒結性能的影響規律。

（1） 多元熔劑系統試樣燒成溫度范圍

三元熔劑試樣的燒成溫度對性能的影響如圖7所示。六元熔劑試樣的燒成溫度對性能的影響如圖8所示。

從圖7和圖8中可以看出，“K2O-Na2O-Li2O”三元熔劑體系試樣和“K2O-Na2O-Li2O-B2O3-CaO-MgO”六元熔劑體系試樣都可以拓寬試樣的燒成溫度范圍。對比三元、六元熔劑試樣可知，六元熔劑試樣具有更低的燒成溫度（1060～1110℃）和更寬的燒成溫度范圍，可以使得試樣燒成溫度范圍拓寬到50℃，多元復合熔劑的使用有利于液相在不同溫度段生成，可以提前進入燒結階段明顯降低燒成溫度，并有效拓寬燒成溫度范圍使得液相梯度緩慢出現在坯體中。

（2） 多元熔劑體系試樣燒成變形測試

取65mm×40mm×5.5mm規格的試樣，間距為50mm，兩端架起放入電窯試燒，同等條件下測試試樣彎曲弧的高度。其示意圖如圖9所示（變形量數值取弧形底端到試樣上表面距離）。

試驗分別選取二元、三元、六元熔劑體系的試樣，并在各自的燒結溫度范圍內燒成，取在1220℃和1250℃溫度下的玻化磚產品進行燒成變形測試，變形量如表2所示。

從表2可以看出，多元復合熔劑可以明顯的減少產品在高溫燒成階段的變形量，由于試樣是在靜止的狀態下燒成的，與動態的輥道窯中燒成時相比，棍棒運動會反復修整坯體，試樣的變形會大大減小。在實際生產中，當變形量小于6mm時，玻化磚的變形生產基本可控。

從“K2O-Na2O-Li2O-B2O3-CaO-MgO”六元熔劑體系試樣的變形量與實際生產的兩個系列玻化磚產品比較可以看出，多元復合熔劑系統在降低燒結溫度的同時，可以保證玻化磚對平整度的要求。

（3） 多元熔劑體系試樣XRD、SEM分析

“K2O-Na2O-Li2O”三元熔劑體系試樣的燒成溫度范圍在1090～1130℃之間，“K2O-Na2O-Li2O-B2O3-CaO-MgO”六元熔劑體系試樣的燒成溫度范圍在1060～1110℃之間。為了比較兩種熔劑體系對試樣性能的影響，分別取兩種熔劑體系配方的燒成溫度為1090℃進行XRD和SEM分析。其XRD圖譜如圖10所示。SEM圖譜如圖11所示。

從圖10可知，三元和六元系列復合熔劑體系，試樣中主晶相都為石英和長石晶相，長石主要是析出的鈣長石和少量殘留的鉀、鈉長石晶體，因為試樣在較低的溫度下快速燒成，長石晶體比較雜，因此難以準確區分。“K2O-Na2O-Li2O-B2O3-CaO-MgO”六元系列復合熔劑體系試樣中長石晶體的量比較多，從成份分析主要是析出的鈣長石和少量殘余的部分長石晶相，六元系列復合熔劑試樣始熔點出現溫度較低，相比三元復合熔劑體系試樣，燒成溫度更低。因此，高溫物理化學反應更完全，使得試樣性能提升。

由圖11可以看出，硼鈣石和滑石引入“K2O-Na2O-Li2O”三元熔劑體系中坯體形成六元復合熔劑體系，使得坯體能夠在更低溫度下形成液相促進瓷化，坯體的微觀結構變得更加致密，坯體中氣泡比例減少，從而提高了試樣的強度。

4 結論

試驗發現，多元復合熔劑隨著溫度的升高，堿性氧化物逐步地進入液相，液相梯度出現在坯體中，明顯減小了產品的變形率，并且拓寬了試樣的燒成溫度范圍，為陶瓷行業的超低溫燒結技術研究提供了科學的試驗依據。采用多元復合熔劑可以解決超低溫建筑陶瓷磚燒成溫度范圍窄、產品容易變形等問題，為大幅降低陶瓷制品的燒成溫度提供了科學的技術路徑。

參考文獻

[1] 劉昆，周健兒，汪永清，胡海泉. 超低溫（≤1100℃）玻化磚的研究與開發[J]. 中國陶瓷工業， 2012（06）.

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[3] 周健兒，劉昆，汪永清，胡海泉. 鋰瓷石在超低溫玻化磚中的應用研究[J]. 陶瓷學報， 2010（04）.

[4] 廖花妹，范新暉. 影響低溫快燒玻化磚性能的因素[J]. 佛山陶瓷， 2013（06）.

[5] 楊劍，徐慶芝. 低溫快燒瓷質玻化磚配方的研制與生產[J]. 陶瓷， 2003（02）.

3.3.2“K2O-Na2O-Li2O”三元復合熔劑對燒成溫度及燒成性能的影響

在基礎配方中分別引入5%、10%、15%、20%、25%、30%的鋰瓷石替代基礎配方中的稀土尾砂，并研究不同用量的Li2O替代稀土尾砂后對試樣燒成性能的影響。鋰瓷石用量對吸水率的影響如圖5所示。鋰瓷石用量對抗折強度的影響如圖6所示。

鋰瓷石中的Li2O是強堿性氧化物，有很強的助熔作用。鋰是堿金屬中原子量最小的元素。因此，鋰的助熔作用大于鈉，更大于鉀。從圖5中可以看出，隨著鋰瓷石含量的增加，產品的吸水率明顯下降，燒成溫度降低。當鋰瓷石取代稀土尾砂的量為25%時，燒成溫度為1100℃就可以燒制成瓷，且吸水率小于0.5%。但當鋰瓷石引入量達到一定程度（取代量為25%）時，再增加鋰瓷石的量，對降低產品燒成溫度的效果趨于減弱，且過多的鋰瓷石引入會導致產品燒成溫度范圍減小，變形加大。

從圖6可以看出，隨著鋰瓷石的增加，坯體的抗折強度逐漸增大，當鋰瓷石取代稀土尾砂用量為25%時，產品抗折強度達到55MPa。因為鋰瓷石的加入可以降低配方的燒成溫度，促進瓷化，使得坯體強度升高。

鋰瓷石的助熔效果強烈，在高溫階段熔融，生成液相起填充坯體中氣孔，連接整個坯體的作用。鋰瓷石的加入量增加，則在高溫階段填充到坯體氣孔中的液相量也越多，使得坯體越致密，故提高了試樣的抗折強度，但當鋰瓷石的加入量過大時，不僅會增加制品的燒成收縮，而且會引起產品變形。

綜上所述，當鋰瓷石取代稀土尾砂的用量為25%時，不僅可以保證產品燒成溫度降低約30℃，產品的抗折強度達到55MPa，而且還不會引起制品燒成變形。

3.3.3“K2O-Na2O-Li2O-B2O3-CaO-MgO”等多元復合熔劑對燒成溫度及燒成性能的影響

上述試驗通過鋰瓷石的加入形成了“K2O-Na2O-Li2O”三元復合熔劑，通過對“K2O-Na2O-Li2O”三元復合熔劑對樣品性能的研究，發現選擇合適的多元堿性物質有利于液相在不同溫度段生成，可以提前進入燒結階段，并有效拓寬燒成溫度范圍，減少產品變形。

因此，試驗在“K2O-Na2O-Li2O”三元熔劑系統中分別引入不同堿土金屬原料，例如：硅灰石、滑石、硼鈣石等，來系統研究“K2O-Na2O-Li2O-B2O3-CaO-MgO”等多元復合熔劑體系對產品低溫燒結性能的影響規律。

（1） 多元熔劑系統試樣燒成溫度范圍

三元熔劑試樣的燒成溫度對性能的影響如圖7所示。六元熔劑試樣的燒成溫度對性能的影響如圖8所示。

從圖7和圖8中可以看出，“K2O-Na2O-Li2O”三元熔劑體系試樣和“K2O-Na2O-Li2O-B2O3-CaO-MgO”六元熔劑體系試樣都可以拓寬試樣的燒成溫度范圍。對比三元、六元熔劑試樣可知，六元熔劑試樣具有更低的燒成溫度（1060～1110℃）和更寬的燒成溫度范圍，可以使得試樣燒成溫度范圍拓寬到50℃，多元復合熔劑的使用有利于液相在不同溫度段生成，可以提前進入燒結階段明顯降低燒成溫度，并有效拓寬燒成溫度范圍使得液相梯度緩慢出現在坯體中。

（2） 多元熔劑體系試樣燒成變形測試

取65mm×40mm×5.5mm規格的試樣，間距為50mm，兩端架起放入電窯試燒，同等條件下測試試樣彎曲弧的高度。其示意圖如圖9所示（變形量數值取弧形底端到試樣上表面距離）。

試驗分別選取二元、三元、六元熔劑體系的試樣，并在各自的燒結溫度范圍內燒成，取在1220℃和1250℃溫度下的玻化磚產品進行燒成變形測試，變形量如表2所示。

從表2可以看出，多元復合熔劑可以明顯的減少產品在高溫燒成階段的變形量，由于試樣是在靜止的狀態下燒成的，與動態的輥道窯中燒成時相比，棍棒運動會反復修整坯體，試樣的變形會大大減小。在實際生產中，當變形量小于6mm時，玻化磚的變形生產基本可控。

從“K2O-Na2O-Li2O-B2O3-CaO-MgO”六元熔劑體系試樣的變形量與實際生產的兩個系列玻化磚產品比較可以看出，多元復合熔劑系統在降低燒結溫度的同時，可以保證玻化磚對平整度的要求。

（3） 多元熔劑體系試樣XRD、SEM分析

“K2O-Na2O-Li2O”三元熔劑體系試樣的燒成溫度范圍在1090～1130℃之間，“K2O-Na2O-Li2O-B2O3-CaO-MgO”六元熔劑體系試樣的燒成溫度范圍在1060～1110℃之間。為了比較兩種熔劑體系對試樣性能的影響，分別取兩種熔劑體系配方的燒成溫度為1090℃進行XRD和SEM分析。其XRD圖譜如圖10所示。SEM圖譜如圖11所示。

從圖10可知，三元和六元系列復合熔劑體系，試樣中主晶相都為石英和長石晶相，長石主要是析出的鈣長石和少量殘留的鉀、鈉長石晶體，因為試樣在較低的溫度下快速燒成，長石晶體比較雜，因此難以準確區分。“K2O-Na2O-Li2O-B2O3-CaO-MgO”六元系列復合熔劑體系試樣中長石晶體的量比較多，從成份分析主要是析出的鈣長石和少量殘余的部分長石晶相，六元系列復合熔劑試樣始熔點出現溫度較低，相比三元復合熔劑體系試樣，燒成溫度更低。因此，高溫物理化學反應更完全，使得試樣性能提升。

由圖11可以看出，硼鈣石和滑石引入“K2O-Na2O-Li2O”三元熔劑體系中坯體形成六元復合熔劑體系，使得坯體能夠在更低溫度下形成液相促進瓷化，坯體的微觀結構變得更加致密，坯體中氣泡比例減少，從而提高了試樣的強度。

4 結論

試驗發現，多元復合熔劑隨著溫度的升高，堿性氧化物逐步地進入液相，液相梯度出現在坯體中，明顯減小了產品的變形率，并且拓寬了試樣的燒成溫度范圍，為陶瓷行業的超低溫燒結技術研究提供了科學的試驗依據。采用多元復合熔劑可以解決超低溫建筑陶瓷磚燒成溫度范圍窄、產品容易變形等問題，為大幅降低陶瓷制品的燒成溫度提供了科學的技術路徑。

參考文獻

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