石英作為陶瓷的原料,具有非可塑性。石英在高溫下轉變成莫來(lái)石晶體使得瓷器具有較高的機械強度和化學(xué)穩定性。石英能增加坯體的半透明性,是配制白釉的良好原料。
一、石英在瓷坯中的作用
?。?)石英原料屬于瘠性原料,在坯料中石英對泥料的可塑性具有調劑作用,并能在干燥時(shí)降低收縮,縮短干燥時(shí)間和防止坯體變形(包括變形及沉塌)。
?。?)在燒成升溫過(guò)程中,出現晶型轉變,體積膨脹,可以抵消坯體的部分收縮。由于石英晶型轉變會(huì )引起體積變化,因此在加熱和冷卻過(guò)程中應細心控制降溫和升溫速度,避免制品出現開(kāi)裂。
?。?)在燒成時(shí),由于石英的加熱膨脹適當地抵銷(xiāo)了坯料燒成收縮;而且當玻璃相大量出現時(shí),石英又成為陶瓷器的骨架,可以防止坯體在燒成時(shí)發(fā)生彎曲變形等。
?。?)高溫中石英的化學(xué)親和力強,能與其它多種氧化物化合,高溫中液相粘度高,可增加坯體結合能力。
?。?)石英可增加坯體的機械強度和透明度。

二、石英在瓷釉中的作用
?。?)石英在釉?xún)?,被較多的易熔物CaO、Na2O、K2O、MgO熔融生成透明狀石英玻璃,使釉面光亮,提高了釉面光澤度。
?。?)石英在釉中的熱膨脹系數小,耐熱性能好。
?。?)石英軟化溫度高,高溫下液相粘度大。
?。?)石英能增加釉面的機械強度,提高釉面硬度,使瓷晶耐磨,而化學(xué)穩定性也好,不受酸的侵蝕影響。
?。?)石英能使釉面透明光亮。
在釉面磚生產(chǎn)中,坯體中的石英用量一般為10-20%,在一次燒成釉面磚的坯體中的用量少些,一般為10-15%,在釉熔塊中的用量為20-40%。白色坯體對于石英的純度要求較高,而有色坯體則可用純度較低的石英。
三、石英在燒成過(guò)程中的晶型轉變
(1)石英晶型的低溫快速轉化
該階段轉化溫度低,晶體表里同時(shí)轉化,轉化速度快,轉化方向可逆性,轉化前后坯體的體積變化不大,對坯體加熱過(guò)程引起開(kāi)裂的影響較大:
A:β-石英可逆轉化為α-石英,轉化溫度為573℃,體積膨脹0.82%;
B:γ-鱗石英可逆轉化為β-鱗石英,轉化溫度為117℃,體積膨脹0.20%;
C:β-鱗石英可逆轉化為α-鱗石英,轉化溫度為163℃,體積膨脹0. 20%;
D:β-方石英可逆轉化為α-方石英,轉化溫度為180-270℃,體積膨脹2.80%;
(2)石英晶型高溫緩慢轉化
該階段轉化溫度較高,由表面向內部轉化,轉化進(jìn)程緩慢。轉化時(shí)伴有較大的體積變化,由于轉化緩慢以及相液的緩沖作用,因此對坯體加熱過(guò)程引起的開(kāi)裂影響不大。
A:α-石英可逆轉化為α-鱗石英,轉化溫度為870℃,體積膨脹16%;
B:α-鱗石英可逆轉化為α-方石英,轉化溫度為1470℃,體積膨脹4.7%;
C:α-石英可逆轉化為熔融態(tài)石英,轉化溫度為1713℃,體積膨脹0.1%;
晶型轉變時(shí)的體積膨脹能形成張應力,并且體積膨脹越多,產(chǎn)生的張應力就越大。這種應力往往是陶瓷制品在燒成過(guò)程中產(chǎn)生開(kāi)裂的原因之一。因而,在擬定陶瓷產(chǎn)品燒成周期時(shí),往往在石英晶型轉變的溫度范圍內采用慢速升溫,尤其在體積膨脹比較大的晶型轉變溫度范圍內更要注意,以免產(chǎn)品發(fā)生過(guò)大的體積變化以致開(kāi)裂。
制品燒成后冷卻過(guò)程中,由于坯體殘留的石英顆粒的晶型轉變,在低溫階段要慢冷,否則也易導致制品炸裂,對于厚的制品及高SiO2含量的制品更應注意。
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