鉀—硅復(fù)合氧化物的制備及其熔點(diǎn)研究

馬銘煜 延萌萌

摘 要：由于燃料價(jià)格不斷上漲，像陶瓷生產(chǎn)這樣燃料消耗大的企業(yè)，生產(chǎn)成本就會(huì)提高，從而使企業(yè)發(fā)展面臨困境。本文主要探討鉀-硅復(fù)合氧化物的制備和不同的鉀-硅配比對(duì)復(fù)合物熔融溫度的影響，為低溫陶瓷的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)研究提供基本依據(jù)。

關(guān)鍵詞：低溫陶瓷；堿金屬；助熔劑；熔融溫度

Abstract： As fuel prices continue to rise， companies that consume large amounts of fuel， such as ceramics， will increase their production costs and make their development difficult. This paper mainly discusses the preparation of potassium-silicon composite oxides and the effect of different potassium-silicon ratios on the melting temperature of the composites， which provides a basis for further development of low temperature ceramics.

Key Words ：low temperature ceramic alkali metal flux melting temperature

1.引言

近一、二十年來(lái)，我國(guó)陶瓷行業(yè)在采用低溫陶瓷原料，節(jié)約能耗與縮短燒成周期方面，已經(jīng)取得了豐碩成果，但仍有不盡人意之處[1]。我國(guó)陶瓷企業(yè)產(chǎn)品燒成溫度，燒成周期等方面仍普遍高于國(guó)外先進(jìn)陶瓷企業(yè)，能耗及產(chǎn)品成本也仍高于國(guó)外同行，有許多實(shí)踐證明了的成熟的工藝技術(shù)，尚未大規(guī)模普及與推廣[2]。該論文主要探討K-Si復(fù)合氧化物的制備和不同的K/Si配比對(duì)復(fù)合物熔融溫度的影響，為低溫陶瓷的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)研究提供基本依據(jù)。

2.K-Si復(fù)合氧化物的制備

（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有藥品的標(biāo)簽，統(tǒng)計(jì)出各種實(shí)驗(yàn)藥品的分子量。

（2）計(jì)算出K+：Si4+的摩爾比分別為1.0：1.0、1.0：1.5、1.0：2.0、1.0：2.5、1.0：3.0、1.0：3.5時(shí)K2CO3和SiO2的質(zhì)量比

（3）用電子天平分別稱取K2CO3和SiO2，把稱量好的K2CO3和SiO2分別放入研缽，小心地研磨成粉末并混合均勻。然后將研磨后的混合物粉末轉(zhuǎn)移到耐火材料圓盤(pán)上。

（4）將耐火材料按一定分布規(guī)律放入馬弗爐，啟動(dòng)馬弗爐，設(shè)置好各程序段，以10℃/min的升溫速度加熱。為保證煅燒時(shí)能充分反應(yīng)，待溫度升高至設(shè)置值后再保溫一小時(shí)。

（5）待加熱程序結(jié)束，馬弗爐溫度降低后，取出樣品，觀察是否發(fā)生燒結(jié)現(xiàn)象，小心地取下樣品，放入研缽研磨成粉末，取適量的粉末放入試管，加入適量的鹽酸，看其是否溶于稀鹽酸，再取適量的粉末放入試管，滴加蒸餾水，看是否溶解，并測(cè)定出其pH值。

（6）若復(fù)合物樣品燒結(jié)現(xiàn)象良好，白度適中，無(wú)發(fā)泡現(xiàn)象，研磨時(shí)比較堅(jiān)硬，既不溶于水也不溶于酸，pH值接近中性，則說(shuō)明該復(fù)合物樣品符合要求，可以進(jìn)行下一步熔融溫度的檢測(cè)。

3.結(jié)果與分析

3.1實(shí)驗(yàn)結(jié)果

（1）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)K+：Si4+的摩爾比為1.0：1.0的組合雖然有燒結(jié)現(xiàn)象，樣品取下研磨時(shí)很容易研碎，但滴加蒸餾水放置一段時(shí)間后樣品軟化，檢驗(yàn)其溶解性發(fā)現(xiàn)部分溶于水，且pH值為12.5，測(cè)定結(jié)果顯示強(qiáng)堿性。

（2）K+：Si4+的摩爾比為1.0：1.5的組合在樣品制備過(guò)程中燒結(jié)現(xiàn)象良好，燒成的樣品呈青灰色，不溶于酸和水，pH值約為7.5，測(cè)定熔融溫度時(shí)發(fā)現(xiàn)其熔融溫度為725℃，比較低。

（3）K+：Si4+的摩爾比為1.0：2.0和1.0：2.5的組合燒結(jié)現(xiàn)象良好，樣品表面光滑，呈灰白色，內(nèi)部比較均勻，研磨時(shí)比較堅(jiān)硬，測(cè)定出的熔融溫度較低，分別為675℃和850℃。

（4）K+：Si4+的摩爾比為1.0：3.0的組合燒成溫度較高，樣品略呈白色，有輕微的發(fā)泡現(xiàn)象，研磨時(shí)比較堅(jiān)硬，不溶于酸和水，pH值約為7.0，測(cè)定熔融溫度時(shí)發(fā)現(xiàn)其熔融溫度為1250℃，熔融溫度較高。

（5）K+：Si4+的摩爾比為1.0：3.5的組合燒成溫度較高，燒成的樣品呈白色，表面很粗糙，發(fā)泡現(xiàn)象比較嚴(yán)重；在驟然遇冷的情況下樣品表面容易炸裂，因此樣品取下比較容易；研磨時(shí)樣品比較堅(jiān)硬，不溶于酸和水，pH值約為7.0，測(cè)定熔融溫度時(shí)發(fā)現(xiàn)其熔融溫度為1450℃，熔融溫度很高，且熔融現(xiàn)象不是很明顯。

3.2結(jié)果分析

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，K/Si比為1.0：3.0和1.0：3.5的組分，由于SiO2的相對(duì)含量較高，遠(yuǎn)離了K-Si體系的最低共熔點(diǎn)，也就不能形成共熔體，所以熔融溫度較高。

單就熔融溫度方面考慮，K/Si比為1.0：2.0的組合最為理想，K/Si比為1.0：3.0和1.0：3.5的組分最差。

4.結(jié)論

（1）SiO2是陶瓷的主要組分，當(dāng)其他組分保持不變時(shí)，SiO2含量越高，產(chǎn)品的熔點(diǎn)也越高。SiO2還直接影響瓷的強(qiáng)度，調(diào)整SiO2含量也能使產(chǎn)品的白度得到改善。

（2）K2O是成瓷的主要成分，起助熔作用，還有助于形成高光澤度，但含量過(guò)高則不利于陶瓷的燒成。

參考文獻(xiàn)

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