陶瓷

如果没有钾钠熔剂,人类烧成瓷器可能推迟2

发布时间:2024/9/3 13:16:27   
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陶瓷的烧结瓷化过程,是一个高温物理化学反应的过程,陶瓷瓷化的终极目标是生成莫来石(3Al2O3·2SiO2)晶体,然而,高铝的黏土、高硅的石英,即使形成硅铝低共熔点也非常难以烧结(纯Al2O3和SiO2的低共熔点在℃以上)。那样高的瓷化温度,恐怕只有20世纪的工业时代才能做到。

然而,事实是古人将矿物原料烧制成瓷器的年代特别久远,原始瓷器至少在商周时期已经出现。对,您没看错,就是姜子牙那个时代,甚至更久远一些的古代。出土的周原西周原始瓷片的烧成温度已达℃,品质已接近于近代瓷器。到东汉以后的瓷器,无论从坯体还是釉面装饰,但已经可能和现代陶瓷媲美。

古人之所以能够使用原始燃料与窑炉烧制成瓷,主要是由于熔剂的发现与应用。什么是陶瓷熔剂?别忘了前面讲的陶瓷8大元素中的钾(K)和钠(Na)。这两种元素在地壳中分布广泛,因此也是最常用、最重要的陶瓷熔剂。

通过上图我们可以看出熔剂的神奇效果。在Al2O3-SiO2系统中加入K2O,在℃就已经生成大量的莫来石(瓷器的主要结构),白榴石,在K2O比例较高的区域甚至出现在大量液相。

自然界中,分布广泛的钾长石和钠长石是优良的陶瓷熔剂,在人们还不懂得什么时候钾钠的那个年代就已经被用于瓷器制作。

在碱金属一族中,钠比钾更靠前,化学活动性更强,因此钠长石的助熔效果要远远强于钾长石,烧成温度更低,钠长石的烧成温度更低。但随着温度升高到℃以上,迅速形成液相,使陶瓷制品易变形,烧成范围窄。

钾长石的始熔温度高于钠长石,但在熔融时生成白榴子石相,液相黏度大,不易变形。因此,陶瓷实际生产中,无论坯体还是釉料,钾长石的应用更为广泛。但适当加入一定比例钠长石,的确会有更好的瓷化效果。

自然界中很少有纯的矿物晶体,大部分都是伴生在一起,钾长石、钠长石也不例外。一般将含钾较高的长石称为钾长石,钠含量相对较高的则称为钠长石。现实中的钾钠长石常常还伴生有石英等其他矿物。

由于钾长石中有一定含铁量的缘故,即使品质很好的钾长石矿也常常显示肉红色。在实际选矿中,除了钾、钠含量以外,含铁量是长石矿优劣的重要指标,含铁越低越好。

长石矿开采除了破碎以外,常常还要有水洗、酸洗、除铁等工序,直接影响的产品的品质。

釉用长石通常用粉状,对于铁的要求更加严格,甚至石碾或者铁磨加工的同样的原矿都会显示不同的白度,因此更要做好除铁工作。



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