常用陶瓷原料及特性讲稿.ppt

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1、关于常用陶瓷原料及特性第一页，讲稿共一百二十二页哦1、粘土类原料的定义、粘土类原料的定义 粘粘土土是是自自然然界界中中存存在在的的松松散散的的、膏膏状状、多多种种微微细细矿矿物物的的混混合合体体，其其主主要要成成份份是是含含水的铝硅酸盐矿物。水的铝硅酸盐矿物。外观上，粘土有白、灰、黄、黑、红外观上，粘土有白、灰、黄、黑、红等各种颜色。在硬度上，有的粘土很柔等各种颜色。在硬度上，有的粘土很柔软，可在水中分散开来，有的粘土则具软，可在水中分散开来，有的粘土则具有较大的硬度，呈石块状。有较大的硬度，呈石块状。一、粘土类原料一、粘土类原料 第二页，讲稿共一百二十二页哦2、粘土的组成、粘土的组成 粘土的

2、化学组成粘土的化学组成化学组成为化学组成为SiO2，Al2O3和结晶水和结晶水(xAl2O3ySiO2zH2O)。随随着着地地质质生生成成条条件件的的不不同同，同同时时会会含含有有少少量量的的碱碱土土金金属属氧氧化化物物Fe2O3、TiO2等。等。第三页，讲稿共一百二十二页哦粘土的化学组成在一定程度上反映其工粘土的化学组成在一定程度上反映其工艺性质，对陶瓷材料的性能和制备工艺有艺性质，对陶瓷材料的性能和制备工艺有很大影响：很大影响：粘结性粘结性 可塑性可塑性烧结性烧结性第四页，讲稿共一百二十二页哦粘粘土土中中SiO2含含量量高高，尤尤其其是是含含有有较较多多游离石英，将使粘土的可塑性降低。游离

3、石英，将使粘土的可塑性降低。但在干燥过程中的收缩会小，在超但在干燥过程中的收缩会小，在超过过1450时，石英为强的易熔物，与粘时，石英为强的易熔物，与粘土物质中的其他成份易生成低共熔物，降土物质中的其他成份易生成低共熔物，降低耐火度，但在陶瓷坯体烧成过程中有利低耐火度，但在陶瓷坯体烧成过程中有利于陶瓷烧结。于陶瓷烧结。i)石英石英(SiO2)第五页，讲稿共一百二十二页哦ii)Fe2O3、TiO2等等 nFe2O3、TiO2等等是是粘粘土土类类陶陶瓷瓷原原料料中中有有害害的的杂杂质质成成份份，它它们们以以各各种种矿矿物物的的形形式式存存在在于于粘粘土土中中。这这些些矿矿物物杂杂质质的的存存在在,

4、使使坯坯体体在在烧烧成成时时产产生生熔熔洞洞、鼓鼓胀胀、斑斑点点或或其其他他缺缺陷陷，同同时时影影响响瓷瓷体体的的电电绝绝缘缘性性，而而且且不不同同的的杂杂质质将将使使瓷瓷体体显显示示不不同同的的颜颜色色，对对日日用用陶陶瓷瓷会会产产生生斑斑点点和和瓷瓷体体颜色的变化。颜色的变化。第六页，讲稿共一百二十二页哦iii)氧化铝氧化铝(Al2O3)粘粘土土中中Al2O3含含量量高高，如如在在35%以以上上，说说明明坯坯体体难难以以烧烧结结，同同时时也也降降低低粘粘土土的的可塑性。可塑性。第七页，讲稿共一百二十二页哦v）碳酸盐及硫酸盐）碳酸盐及硫酸盐 n方方解解石石（CaCO3）、菱菱镁镁矿矿(MgC

5、O3)，石石膏膏(CaSO42H2O)、明明矾矾石石(K2SO4Al2(SO4)36H2O)及及可可溶溶性性硫硫酸酸盐盐K2SO4、Na2SO4等。等。n硫硫酸酸盐盐在在氧氧化化气气氛氛中中的的分分解解温温度度较较高高，容容易易引引起起坯坯泡泡。石石膏膏还还会会和和粘粘土土溶溶化化形形成成绿绿色色玻玻璃璃质质熔熔洞洞，这这些些都都是是对对陶陶瓷瓷材材料性能不利的成分。料性能不利的成分。第八页，讲稿共一百二十二页哦2)粘土的矿物组成粘土的矿物组成 n粘粘土土矿矿物物为为典典型型的的层层状状硅硅酸酸盐盐结结构构，在在自自然然界界中中，粘粘土土类类矿矿物物很很少少以以单单矿矿物物出出现现，经经常常是

6、是由由数数种种矿矿物物共共生生而而形形成成的的多多矿物组织。矿物组织。第九页，讲稿共一百二十二页哦常见的粘土类矿物有三大类：常见的粘土类矿物有三大类：即高岭石、微晶高岭石（或称蒙脱石）、即高岭石、微晶高岭石（或称蒙脱石）、水云母。水云母。第十页，讲稿共一百二十二页哦i)高岭石类高岭石类 n高高岭岭是是江江西西景景德德镇镇附附近近的的一一个个地地名名，在在那那里里首首先先发发现现适适合合于于制制造造陶陶瓷瓷的的粘粘土土，现现在在国国 际际 上上 都都 将将 这这 类类 粘粘 土土 称称 之之 为为 高高 岭岭 土土(Kaolinite)，高高岭岭石石是是高高岭岭土土中中的的主主要要矿矿物物成成份

7、份，化化学学式式为为Al2O32SiO22H2O，理理论论化化学学成成分分为为Al2O339.5%、SiO246.54%、H2O13.96%。第十一页，讲稿共一百二十二页哦n高岭石晶体呈白色，外形一般是六方鳞高岭石晶体呈白色，外形一般是六方鳞片状、粒状、也有杆状的。一般高岭石片状、粒状、也有杆状的。一般高岭石颗粒平均尺寸为颗粒平均尺寸为0.33微米，比重为微米，比重为2.412.63kg/cm3。加水后稍有吸水膨胀效。加水后稍有吸水膨胀效应，在水中分散性不大，离子交换容量应，在水中分散性不大，离子交换容量为为1015毫克当量毫克当量/100克粘土。属于此类克粘土。属于此类矿物的还有多水高岭石、

8、片状高岭石、珍矿物的还有多水高岭石、片状高岭石、珍珠陶土等。珠陶土等。第十二页，讲稿共一百二十二页哦n高高岭岭石石矿矿物物系系由由一一层层SiO4四四面面体体和和一一层层AlO2(OH)4八八面面体体组组成成，四四面面体体的的顶顶端端均均指指向向AlO2(OH)4八八面面体体，并并和和八八面面体体共共有有O原原子子，以以此此进进行行连连接接，构构成成结结构构单单位位层层。这这种种结结构构单单位位层层在在c轴轴方方向向一一层层层层重重重重叠叠排排列列，在在a、b轴轴方方向向无无限限的的展展开开，从从而而构构成成片片状状高高岭岭石石晶晶体体，单单位位层层厚厚度度为为7.25埃。埃。第十三页，讲稿共

9、一百二十二页哦高岭石矿物的结构高岭石矿物的结构 第十四页，讲稿共一百二十二页哦高高岭岭石石层层间间由由O和和OH重重叠叠在在一一起起，层层与与层层之之间间由由氢氢键键连连接接着着。虽虽然然氢氢键键结结合合力力较较弱弱，但但与与蒙蒙脱脱石石类类层层间间O晶晶面面的的连连接接比比起起来来，结结合合力力要要强强一一些些，因因此此，高岭石和蒙脱石相比不易解理与粉碎。高岭石和蒙脱石相比不易解理与粉碎。第十五页，讲稿共一百二十二页哦ii)蒙脱石类蒙脱石类(微晶高岭石微晶高岭石)n蒙脱石是另一种常见的粘土矿物。以蒙脱石是另一种常见的粘土矿物。以蒙脱石为主的粘土矿物也称之为膨润蒙脱石为主的粘土矿物也称之为膨润

10、土。蒙脱石的理论化学通式为土。蒙脱石的理论化学通式为Al2O34SiO2nH2O（n通常大于通常大于2)，晶体结构式为晶体结构式为Al4(Si8O20)(OH)4nH2O。第十六页，讲稿共一百二十二页哦n蒙蒙脱脱石石最最突突出出的的特特性性是是能能吸吸收收大大量量的的水水，体体积积膨膨胀胀，这这种种特特性性称称之之为为膨膨润润性性。蒙蒙脱石的这种特性是由其层间结构所决定，脱石的这种特性是由其层间结构所决定，n图图12为蒙脱石的结构示意图为蒙脱石的结构示意图第十七页，讲稿共一百二十二页哦第十八页，讲稿共一百二十二页哦n蒙蒙脱脱石石结结构构中中，每每个个晶晶层层的的两两端端都都是是硅硅氧氧四四面面

11、体体层层，中中间间层层夹夹着着一一个个铝铝氧氧八八面面体体层层，层层之之间间氧氧层层与与氧氧层层的的结结合合力力很很小小，所所以以水水或或其其他他极极性性分分子子很很容容易易进进入入晶晶层层中中间间，引引起起沿沿c轴轴方方向向膨膨胀胀。此外蒙脱石易解理、碎裂成微小颗粒。此外蒙脱石易解理、碎裂成微小颗粒。第十九页，讲稿共一百二十二页哦n蒙蒙脱脱石石的的阳阳离离子子交交换换能能力力很很强强，这这是是因因为为晶晶格格中中四四面面体体层层的的Si4+小小部部分分被被Al3+、P5+置置换换，八八面面体体层层中中的的Al3+常常被被Mg2+、Fe3+、Zn2+、Li+等等离离子子置置换换。这这样样使使得

12、得晶晶格格中中电电价价不不平平衡衡，促促使使晶晶层层之之间间吸吸附附阳阳离离子子，如如Ca2+、Na+等等。由由于于吸吸附附离离子子，晶晶层层之之间间的的距距离离增增加加，更更容容易易吸吸收收水水分分子子而而膨膨胀胀。这这些些离离子子被被置置换换时时，又增强蒙脱石的阳离子交换能力。又增强蒙脱石的阳离子交换能力。第二十页，讲稿共一百二十二页哦iii)伊利石类伊利石类 n伊利石是常见的一种水云母类硅酸盐伊利石是常见的一种水云母类硅酸盐矿物，它的晶体结构式是矿物，它的晶体结构式是K2(Al，Fe。Mg)4(Si,Al8O(OH)2nH2O，化学式，化学式为为(K2O3Al2O36SiO22H2O)n

13、H2O。第二十一页，讲稿共一百二十二页哦3、粘土的工艺性质、粘土的工艺性质 n粘土的矿物组成、化学成份和晶体结构粘土的矿物组成、化学成份和晶体结构决定了粘土的性质。决定了粘土的性质。n粘土的可塑性粘土的可塑性n粘土的触变性粘土的触变性n粘土的结合性粘土的结合性n干燥收缩和烧成收缩干燥收缩和烧成收缩n吸附性吸附性n粘土的烧结性粘土的烧结性第二十二页，讲稿共一百二十二页哦1)粘土的可塑性粘土的可塑性 n粘粘土土与与适适量量的的水水混混练练以以后后形形成成泥泥团团，这这种种泥泥团团在在外外力力的的作作用用下下产产生生变变形形但但不不开开裂裂，当当外外力力去去掉掉以以后后，仍仍然然能能保保持持其其原原

14、有有形形状状，粘粘土土的的这这种种性性质质称称之之为为粘粘土土的的可可塑塑性性，可可塑塑性性是是陶陶瓷瓷塑塑性性成型的基础。成型的基础。第二十三页，讲稿共一百二十二页哦影响粘土可塑性的因素影响粘土可塑性的因素 i)粘粘土土的的颗颗粒粒越越细细，比比表表面面就就越越大大，分分散散程程度度就就越高，可塑性就越好。越高，可塑性就越好。ii)粘粘土土与与水水之之间间必必须须按按照照一一定定的的数数量量比比例例配配合合，才才能能产产生生好好的的可可塑塑性性。水水量量不不够够，可可塑塑性性体体现现不不出出来或不完全，过多则变为泥浆又失去可塑性。来或不完全，过多则变为泥浆又失去可塑性。iii)粘粘土土矿矿物

15、物中中的的无无机机杂杂质质成成份份，将将会会降降低低粘粘土土的的可可塑塑性性，某某些些有有机机杂杂质质反反而而会会增增加加粘粘土土的的可塑性。可塑性。第二十四页，讲稿共一百二十二页哦2)粘土的触变性粘土的触变性 n粘土泥浆或泥团受到振动或搅拌时，粘土泥浆或泥团受到振动或搅拌时，粘度会降低而流动性增加，静置后逐粘度会降低而流动性增加，静置后逐渐恢复原状。渐恢复原状。n此外，泥料在放置一段时间后，在维持此外，泥料在放置一段时间后，在维持原有水分的情况下也会出现变稠和固化原有水分的情况下也会出现变稠和固化现象。这种性质统称为粘土的现象。这种性质统称为粘土的触变性触变性。第二十五页，讲稿共一百二十二页

16、哦n在陶瓷生产中，希望泥料有一定触变性。在陶瓷生产中，希望泥料有一定触变性。但是，触变性过大，泥浆在管道中不利但是，触变性过大，泥浆在管道中不利输送，注浆成型后易变形，坯料触变性输送，注浆成型后易变形，坯料触变性过小时生坯强度不够，影响脱模与修坯。过小时生坯强度不够，影响脱模与修坯。第二十六页，讲稿共一百二十二页哦3)粘土的结合性粘土的结合性 n粘土塑性泥团干燥后，变得坚实，具粘土塑性泥团干燥后，变得坚实，具有一定的强度，能够维持粘土颗粒之有一定的强度，能够维持粘土颗粒之间的相互结合而不分散，这就是粘土间的相互结合而不分散，这就是粘土的结合性。的结合性。第二十七页，讲稿共一百二十二页哦4)颗粒

17、度颗粒度 n颗粒度是各种粘土矿物的主要特征之一。颗粒度是各种粘土矿物的主要特征之一。n一一般般，粘粘土土矿矿物物的的颗颗粒粒平平均均尺尺寸寸在在15微微米米，大大部部分分在在2微微米米以以下下，而而这这一一部部分分直直接接影影响响到到粘粘土土的的可可塑塑性性，坯坯体体的的干干燥燥收收缩缩、孔孔隙隙度度和和强强度度，以以及及烧烧成成收收缩缩和和烧烧结结性性等等。因因此此颗颗粒粒尺尺寸寸对对粘粘土土的的工工艺艺性能有很大影响。性能有很大影响。第二十八页，讲稿共一百二十二页哦5)吸附性吸附性 n由于粘土颗粒具有很大的表面积与表面由于粘土颗粒具有很大的表面积与表面能，所以许多粘土都是良好的吸附剂。能，

18、所以许多粘土都是良好的吸附剂。粘土能从溶液中吸附酸与碱，也可以使粘土能从溶液中吸附酸与碱，也可以使有色物质溶液脱色，漂白粘土是油脂工有色物质溶液脱色，漂白粘土是油脂工业中良好的漂白剂。业中良好的漂白剂。第二十九页，讲稿共一百二十二页哦6)干燥收缩和烧成收缩干燥收缩和烧成收缩 n塑性泥料干燥后，因其水分蒸发，孔隙减少，颗粒之塑性泥料干燥后，因其水分蒸发，孔隙减少，颗粒之间的距离缩短而产生体积收缩，称之为干燥收缩，烧间的距离缩短而产生体积收缩，称之为干燥收缩，烧结后，由于粘土颗粒中产生液相填充在孔隙中，以及结后，由于粘土颗粒中产生液相填充在孔隙中，以及某些结晶物质生成，又使体积进一步收缩，称之为烧

19、某些结晶物质生成，又使体积进一步收缩，称之为烧成收缩，两种收缩构成粘土的总收缩。成收缩，两种收缩构成粘土的总收缩。n 第三十页，讲稿共一百二十二页哦7)粘土的烧结性粘土的烧结性 n粘土的烧结性是粘土的重要特性之一，粘土的烧结性是粘土的重要特性之一，它决定着粘土在陶瓷生产中的适用性，它决定着粘土在陶瓷生产中的适用性，作为选择烧成温度，确定烧成范围的作为选择烧成温度，确定烧成范围的主要参考性能指标。主要参考性能指标。世界陶瓷最大生产国，占50份额。2007年有9830家企业，总产值2342亿元。我国工业的快速发展，有些地方黏土资源已面临短缺。第三十一页，讲稿共一百二十二页哦二、石英类原料二、石英类

20、原料 n石英是重要的陶瓷原料之一。石英是一石英是重要的陶瓷原料之一。石英是一种结晶状的种结晶状的SiO2矿物，存在的形态很矿物，存在的形态很多，以原生状态存在的有水晶、脉石多，以原生状态存在的有水晶、脉石英、玛瑙，以次生状态存在的有砂岩、英、玛瑙，以次生状态存在的有砂岩、粉砂、蛋白石、燧石等，以变质状态粉砂、蛋白石、燧石等，以变质状态存在的有石英岩和碧玉等。存在的有石英岩和碧玉等。第三十二页，讲稿共一百二十二页哦1、石英原料的性质、石英原料的性质 1)化学性质化学性质石英的化学成份随其所含的杂质而异。石英的化学成份随其所含的杂质而异。脉石英和石英岩中脉石英和石英岩中SiO2的含量很高的含量很高

21、（约（约9799），而石英砂中），而石英砂中SiO2含含量较低。量较低。第三十三页，讲稿共一百二十二页哦2)比重比重 n石英原料的比重随其晶型的不同而变化，石英原料的比重随其晶型的不同而变化，n石英为石英为2.65，n方石英为方石英为2.33，n鳞石英为鳞石英为2.33。第三十四页，讲稿共一百二十二页哦2、石英的晶型及其转化、石英的晶型及其转化 n石石英英是是由由SiO4-4互互相相以以顶顶点点连连接接而而成成的的三三维维空空间间架架状状结结构构。连连接接后后在在三三维维空空间间扩扩展展，由由于于它它们们以以共共价价键键连连接接，连连接接之之后后又又很很紧紧密密，因因而而空空隙隙很很小小，其其

22、它它离离子子不不易易侵侵入入网网穴穴中中，则则使使晶晶体体纯净，硬度与强度高，熔融温度也高。纯净，硬度与强度高，熔融温度也高。第三十五页，讲稿共一百二十二页哦按照按照SiO4-4的连接方式，石英有三的连接方式，石英有三种存在形态种存在形态8种变体；种变体；石英石英870以下以下鳞石英鳞石英1170以下以下方石英方石英1713以下以下第三十六页，讲稿共一百二十二页哦石英晶型转化中的体积变化石英晶型转化中的体积变化第三十七页，讲稿共一百二十二页哦n预先煅烧块状石英，然后急速冷却，使预先煅烧块状石英，然后急速冷却，使组织破坏，利于石英的破碎。组织破坏，利于石英的破碎。n在制品烧成和冷却时，在处于晶型

23、转在制品烧成和冷却时，在处于晶型转化的温度阶段，应适当控制升温与冷化的温度阶段，应适当控制升温与冷却速度，防止制品的开裂。却速度，防止制品的开裂。第三十八页，讲稿共一百二十二页哦3、石英在坯、釉中的作用、石英在坯、釉中的作用 n石英在陶瓷制备中起着骨架作用石英在陶瓷制备中起着骨架作用,防止防止坯体软化变形。坯体软化变形。n石石英英熔熔化化在在釉釉层层中中，同同样样起起着着网网络络骨骨架架作作用用，能能改改善善釉釉面面性性能能，提提高高陶陶瓷瓷的的机机械械强强度度，电电瓷瓷的的绝绝缘缘性性能能及及陶陶瓷瓷的的化化学学稳定性，抗腐蚀性等。稳定性，抗腐蚀性等。第三十九页，讲稿共一百二十二页哦三长石类

24、原料三长石类原料 n长石是陶瓷生产中的主要溶剂性原料。在烧成过长石是陶瓷生产中的主要溶剂性原料。在烧成过程中，长石熔融（程中，长石熔融（8%mol(C+t),(c+t+m),(t+m)ZrO2部分稳定部分稳定氧化锆（氧化锆（partiallyStabilizedZirconia,PSZ）Y2O3质量分数质量分数512.5%亚稳亚稳t-ZrO2四方氧化锆多晶体四方氧化锆多晶体（TetragonalZirconiaPolycrystals,TZP)Y2O323%mol稳定剂的种类和数量稳定剂的种类和数量第六十四页，讲稿共一百二十二页哦应力状态应力状态第六十五页，讲稿共一百二十二页哦3)超纯、超细超

25、纯、超细ZrO2粉的制备粉的制备 工工业业用用的的ZrO2是是从从天天然然锆锆英英石石矿矿物物中中分分离离出出来来的的，所所以以粉粉料料的的粒粒度度较较大大，纯纯度也不高，一般用在锆质耐火材料上。度也不高，一般用在锆质耐火材料上。氯氧化锆直接高温煅烧氯氧化锆直接高温煅烧-氧化锆氧化锆在精细陶瓷中一般采用超细氧化锆粉，在精细陶瓷中一般采用超细氧化锆粉，目前主要采用中和共沉淀法，加入稳定剂。目前主要采用中和共沉淀法，加入稳定剂。第六十六页，讲稿共一百二十二页哦第六十七页，讲稿共一百二十二页哦溶液过滤共沉淀压滤清洗煅烧第六十八页，讲稿共一百二十二页哦喷雾干燥第六十九页，讲稿共一百二十二页哦广东华旺

26、300350元/公斤东方锆业江西微亿（泛美亚）河北鹏达焦作市维钠精细陶瓷有限公司日本 TOSOH 8001000元/公斤 国内氧化锆陶瓷粉体生产现状国内氧化锆陶瓷粉体生产现状市场价格：市场价格：150元元/公斤公斤工业氧化锆：工业氧化锆：50元元/公斤公斤成型性能、成型性能、烧结温度、烧结温度、强度和密度强度和密度第七十页，讲稿共一百二十二页哦Zirconia Back Plate DFM RevisedRaw Material MixingMaterial Preparation in Tape FormCut to Size/ShapeDebinding&Sintering No 1Sin

27、tering No 2Black ColoringHigh Temp Vacuum Furnace Cnc Machining of Openings&EdgesRough GrindingLapping/PolishLaser EngravingInspection/Packing第七十一页，讲稿共一百二十二页哦Zirconia Back Plate DFM Revised Japanese Powder(DKKK)&CCTC Datasheet and Characteristics Comparison项目项目Item单位单位Unit检测方法检测方法InspectionMethodDKK

28、KDataCCTCData粉体的成份 Compositions of the powderY2O3%荧光X射线 fluorescence X-ray 5.655.55Al2O3%荧光X射线 fluorescence X-ray 0.250.24Fe2O3%ICP分析 ICP analysis0.0060.007Na2O%ICP分析 ICP analysis0.0070.006SiO2%ICP分析 ICP analysis0.0070.008粉体的物理特性 The Physical Charecteristics of the powderIg.Loss%1000，1h（含水）（with H2O

29、）0.730.51H2O%110，1h0.30.32比表面积 BETm2/g比表面积检测仪 BET analyzer13.213.5微晶尺寸 Crystallite sizenmTEM检测 TEM inspection2725粒子尺寸（D50）Particle size(D50)mMS2000激光粒度仪 MS2000 Laser particle size analyzer0.480.46烧结体的物理性能 The physical charecteristics of the sintered body密度 sintered densityg/cm3排水法 Displacement metho

30、d of water6.05 6.08 吸水率 water absorption%煮沸法 boiling method00抗弯曲强度 bending strength Mpa万能力学试验机 Universal mechanical testing machine11001095表面维氏硬度Surface vicker-hardnessHV维氏硬度检测仪 Vicker Hardness Tester1250-13201220-1300第七十二页，讲稿共一百二十二页哦3氧化钛氧化钛(TiO2)氧化钛是生产、制备陶瓷电容器的主要氧化钛是生产、制备陶瓷电容器的主要原料原料,也是合成一系列铁电和非铁电钛

31、酸盐的主要也是合成一系列铁电和非铁电钛酸盐的主要原料。原料。每年约每年约400万吨的产量，已成为世界无机化万吨的产量，已成为世界无机化工产品中三种最大销售值商品之一，仅次于合工产品中三种最大销售值商品之一，仅次于合成氨和磷酸，名列第三位成氨和磷酸，名列第三位。第七十三页，讲稿共一百二十二页哦1)氧化钛的性质氧化钛的性质 n氧氧化化钛钛是是一一种种细细分分散散的的白白色色代代黄黄粉粉末末，有有多多种种变变体体，常常见见的的有有三三种种即即锐锐钛钛矿矿、板板钛钛矿矿、金红石。金红石。n由由于于氧氧化化钛钛反反射射全全部部的的可可见见光光波波长长，所所以以有有高高度度的的白白色色，因因此此氧氧化化钛

32、钛又又称称之之为为钛钛白白粉粉。被被认认为为是是目目前前世世界界上上性性能能最最好好的的一一种种白白色色颜颜料料，广广泛泛应应用用于于涂涂料料、塑塑料料、造造纸纸、印印刷刷油油墨、化纤和橡胶等工业墨、化纤和橡胶等工业.第七十四页，讲稿共一百二十二页哦TiO2的的三三种种形形态态中中，以以金金红红石石性性能能最最好好，特别是它的介电常数很大。特别是它的介电常数很大。锐钛矿、板钛矿锐钛矿、板钛矿TiO2分别在分别在915和和650转化为金红石，并伴有体积收缩。转化为金红石，并伴有体积收缩。因此，在使用因此，在使用TiO2前都要在前都要在11001300煅烧煅烧TiO2，以保正所有的，以保正所有的T

33、iO2都转化为金红石型结构。都转化为金红石型结构。第七十五页，讲稿共一百二十二页哦金红石的煅烧制度对电性能影响很大。金红石的煅烧制度对电性能影响很大。n在煅烧或烧成金红石瓷和其它含钛瓷在煅烧或烧成金红石瓷和其它含钛瓷时，气氛或杂质的影响，可使部分氧时，气氛或杂质的影响，可使部分氧化钛失氧：化钛失氧：第七十六页，讲稿共一百二十二页哦a)在还原气氛或弱还原气氛在还原气氛或弱还原气氛 第七十七页，讲稿共一百二十二页哦b)烧成时的高温分解烧成时的高温分解 nTiO2TiO2-x+1/2xO2第七十八页，讲稿共一百二十二页哦c)原料中所含的杂质原料中所含的杂质 n原料中所含的杂质原料中所含的杂质Mg、A

34、l、Si、Fe等，等，大部分能与大部分能与Ti4+起置换反应，进入晶格起置换反应，进入晶格内，影响到内，影响到TiO2的性能。的性能。第七十九页，讲稿共一百二十二页哦2)TiO2的制备的制备 金红石在自然界中很少见。金红石在自然界中很少见。人工提取氧化钛的方法有很多种，人工提取氧化钛的方法有很多种，但工业上常用的还是硫酸水解法和氯化但工业上常用的还是硫酸水解法和氯化法。法。第八十页，讲稿共一百二十二页哦硫酸法硫酸法将含钛的矿石中加入硫酸，再水解将含钛的矿石中加入硫酸，再水解FeOTiO2+2H2SO4=TiOSO4+FeSO4+2H2OTiOSO4+nH2O=TiO2nH2O+H2SO4nTi

35、O2nH2O=TiO2+nH2O第八十一页，讲稿共一百二十二页哦第八十二页，讲稿共一百二十二页哦氯化法是于氯化法是于1959年由美国杜邦公司首先实现工年由美国杜邦公司首先实现工业化的。该法是将天然金红石或高钛渣粉料与焦业化的。该法是将天然金红石或高钛渣粉料与焦炭或石油焦混合后进行高温氯化，生成四氯化钛，炭或石油焦混合后进行高温氯化，生成四氯化钛，再经高温氧化生成二氧化钛，最后经过滤、水洗、再经高温氧化生成二氧化钛，最后经过滤、水洗、干燥和粉碎而得到钛白粉产品。干燥和粉碎而得到钛白粉产品。第八十三页，讲稿共一百二十二页哦90年代以前，硫酸法一直占据钛白粉工业的主导地位，年代以前，硫酸法一直占据钛

36、白粉工业的主导地位，1992年后，转为氯化法占主导地位。目前世界上新建或改扩年后，转为氯化法占主导地位。目前世界上新建或改扩建钛白粉厂多以氯化法为主，杜邦公司全部采用氯化法。氯化建钛白粉厂多以氯化法为主，杜邦公司全部采用氯化法。氯化法钛白粉生产在技术上有一定难度，基本由少数几个大公司所法钛白粉生产在技术上有一定难度，基本由少数几个大公司所垄断。垄断。第八十四页，讲稿共一百二十二页哦4.碳化物陶瓷原料碳化物陶瓷原料（carbideceramicpowder)n碳化物通式：碳化物通式：MexCy(Me:金属元素金属元素)熔熔点点都都非非常常高高，许许多多碳碳化化物物的的熔熔点点都都在在3000以上

37、，是一类非常耐高温的材料。以上，是一类非常耐高温的材料。碳碳化化物物的的硬硬度度高高，特特别别是是B4C，仅仅次次于于金金刚刚石和立方氮化硼。石和立方氮化硼。n在高温下，所有碳化物都会被氧化。在高温下，所有碳化物都会被氧化。n都具有较小的电阻率和较高的导热率。都具有较小的电阻率和较高的导热率。第八十五页，讲稿共一百二十二页哦常用碳化物原料常用碳化物原料（SiC、TiC、B4C）碳化硅（碳化硅（SiC），），高温强度高、抗氧化性能好、高温强度高、抗氧化性能好、抗腐蚀性能好、导热系数高、抗腐蚀性能好、导热系数高、热膨胀系数小和抗热震性好等一系列优点。热膨胀系数小和抗热震性好等一系列优点。第八十六页

38、，讲稿共一百二十二页哦i)SiC的晶型的晶型 SiC有多种变体，主要有两种晶型：有多种变体，主要有两种晶型：SiC，属六方晶系，是高温稳定型。，属六方晶系，是高温稳定型。SiC，属等轴晶系，是低温型。，属等轴晶系，是低温型。SiCSiC2100左右，速度很慢，左右，速度很慢，2400转变迅速。转变迅速。第八十七页，讲稿共一百二十二页哦ii)SiC粉的合成粉的合成 工业上常用的工业上常用的SiC合成方法合成方法:用碳还原二氧化硅，即将石英砂（用碳还原二氧化硅，即将石英砂（SiO2）加加焦焦炭炭直直接接通通电电还还原原，反反应应温温度度通通常常在在1900以上；以上；SiO2+3CSiC+2CO产

39、量很大，价格低产量很大，价格低30005000元元/吨吨第八十八页，讲稿共一百二十二页哦b)碳化钛碳化钛 TiC1)性质性质TiC-面心立方晶体结构面心立方晶体结构密度：密度：4.9-3.93g/cm3硬度：硬度：910（莫氏硬度（莫氏硬度良好的化学稳定性良好的化学稳定性第八十九页，讲稿共一百二十二页哦2制备方法制备方法工业上利用工业上利用TiO2与与C反应反应2TiO2+CTi2O3+COTi2O3+C2TiO+COTiO+2CTiC+CO第九十页，讲稿共一百二十二页哦c)碳化硼碳化硼1)性质性质B4C:六方晶系六方晶系显微硬度：显微硬度：50000MPa金刚石：金刚石：8000010000

40、0MPa高高B含量：核材料含量：核材料抗氧化能力差抗氧化能力差第九十一页，讲稿共一百二十二页哦2)制备方法制备方法碳热法碳热法2B2O3+7CB4C+6CO第九十二页，讲稿共一百二十二页哦5.氮化物陶瓷原料氮化物陶瓷原料(nitrideceramicpowder）常用氮化物原料常用氮化物原料 作为陶瓷材料用的氮化物主要有作为陶瓷材料用的氮化物主要有Si3N4、BN、TiN、AlN等。等。第九十三页，讲稿共一百二十二页哦(1).氮化硅氮化硅Si3N4 i)Si3N4的晶体结构及性质的晶体结构及性质Si3N4有两种晶体结构，有两种晶体结构，Si3N4和和Si3N4，两者都属于六方晶系。两者都属于六

41、方晶系。第九十四页，讲稿共一百二十二页哦Si3N4在在14001600转转化化成成Si3N4，Si3N4显显微微硬硬度度为为32.65 24.5GPa,Si3N4显微硬度为显微硬度为1610GPa第九十五页，讲稿共一百二十二页哦ii)Si3N4粉的制备粉的制备一般采用一般采用硅粉直接氮化硅粉直接氮化碳热还原法；碳热还原法；第九十六页，讲稿共一百二十二页哦a)硅粉直接氮化法硅粉直接氮化法将将有有一一定定细细度度的的硅硅粉粉，置置于于氮氮化化炉炉中中，通通氮氮气气加加热热到到一一定定温温度度，即即可可得得到到Si3N4粉；粉；精细陶瓷用氮化硅粉体性能要求：精细陶瓷用氮化硅粉体性能要求：-Si3N4

42、含量含量92%含氧量含氧量2%游离硅含量游离硅含量800抗氧化能力差，易吸潮，水解抗氧化能力差，易吸潮，水解 第一百一十一页，讲稿共一百二十二页哦ii)AlN粉末的制备粉末的制备 a)铝与氮铝与氮(氨氨)直接反应直接反应2Al+N22AlN反应在反应在580600,放热反应，放热反应，Al熔点熔点660 第一百一十二页，讲稿共一百二十二页哦b)碳热还原法（赛尔皮克法）碳热还原法（赛尔皮克法）Al2O3+3C+N22AlN+3CO原料便宜，方法简单，工业和实验室常用原料便宜，方法简单，工业和实验室常用第一百一十三页，讲稿共一百二十二页哦c)铝铝的的卤卤化化物物(AlCl3,AlBr3等等)和和氨

43、氨的的反反应应AlCl3+NH3AlN+3HCld)铝粉和有机氮化合物反应铝粉和有机氮化合物反应 第一百一十四页，讲稿共一百二十二页哦6.电子陶瓷原料电子陶瓷原料 大部分电子陶瓷原料是多组分的；大部分电子陶瓷原料是多组分的；BaTiO3、CaTiO3、PbTiO3、CaZrO3、Pb(Zr、Ti)O3及及BaOAl2O32SiO2等等这些原料天然不存在，需人工合成这些原料天然不存在，需人工合成第一百一十五页，讲稿共一百二十二页哦常见电子陶瓷原料的合成常见电子陶瓷原料的合成 a)钛酸钡钛酸钡(BaTiO3)合成合成BaTiO3常见的方法是：常见的方法是：BaCO3+TiO2BaTiO3第一百一十

44、六页，讲稿共一百二十二页哦第一百一十七页，讲稿共一百二十二页哦研究结果表明：研究结果表明：a)反反应应先先在在BaCO3-TiO2颗颗粒粒的的界界面面生生成成BaTiO3b)BaTiO3进进一一步步扩扩散散到到BaCO3颗颗粒粒的的内内部部，与与BaCO3生生成成2BaOTiO2,直直到到BaCO3用用光。光。c)TiO2与与2BaOTiO2反应生成反应生成BaTiO3第一百一十八页，讲稿共一百二十二页哦第一百一十九页，讲稿共一百二十二页哦反应在反应在1200，几小时就能完成。，几小时就能完成。一般一般1250，12小时小时温度过低反应不完全，残留温度过低反应不完全，残留2BaOTiO2，不利，不利温度过高，粉料易结块，活性降低温度过高，粉料易结块，活性降低 合成气氛为氧化气氛，防止合成气氛为氧化气氛，防止TiO2的还原的还原 第一百二十页，讲稿共一百二十二页哦第一百二十一页，讲稿共一百二十二页哦感谢大家观看第一百二十二页，讲稿共一百二十二页哦