【正文】 葉蠟石屬單斜晶系，化學(xué)通式為： A12O34SiO 2nH 2O， 晶體結(jié)構(gòu)式為：A12(Si4O10)(OH)2,理論化學(xué)組成為： A12O3 ％， SiO2 ％， H2O ％。葉蠟石通常呈白色、淺黃或淺灰色 ，結(jié)構(gòu)和蒙脫石相似，都屬于 2：1型層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物 。 葉臘石 主要是高鋁礬土及硅線石族礦物，可用于制造高鋁陶瓷、窯具和砌筑窯爐的耐火材料。 （鋁土礦） 高鋁礬土 硅線石 ①滑石 滑石由天然的含水層狀硅酸鎂礦物組成，其化學(xué)式為 3MgO4SiO2H2O，晶體結(jié)構(gòu)式是 Mg3[Si4O10](OH)2，理論化學(xué)組成為：MgO ％， SiO2 ％， H2O ％，常含有鐵、鋁、錳、鈣等雜質(zhì)?；瘜?2： 1型層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物，其晶體結(jié)構(gòu)與葉蠟石十分相似。 滑石在普通日用陶瓷生產(chǎn)中一般作為熔劑使用，在細(xì)陶瓷坯體中加入少量滑石，可降低燒成溫度?；巧a(chǎn)鎂質(zhì)瓷的主要原料。 滑石 ② 蛇紋石 蛇紋石與滑石同屬鎂的含水硅酸鹽礦物，化學(xué)式為 3MgO4SiO22H2O ，晶體結(jié)構(gòu)式為 Mg3[SiO2](OH)4，理論化學(xué)組成： MgO 43％， SiO2 ％，H2O ％，常含鐵、鈦、鎳等雜質(zhì)，鐵含量較高。 蛇紋石屬單斜晶系，晶體發(fā)育不完全，一般只用作堿性耐火材料 。 蛇紋石 天然硅灰石是典型的高溫變質(zhì)礦物，通常產(chǎn)于石灰?guī)r和酸性巖漿的接觸帶，由 CaO與 SiO2反應(yīng)而成。其化學(xué)通式為CaO SiO2，晶體結(jié)構(gòu)式為 Ca [SiO3]，理論化學(xué)組成為 CaO ％， SiO2 ％。硅灰石在陶瓷工業(yè)中的用途廣泛，可用于制造釉面磚、日用陶瓷、低損耗無(wú)線電陶瓷等，也可用于生產(chǎn)衛(wèi)生陶瓷、磨具、火花塞等。硅灰石作為堿土金屬硅酸鹽，在普通陶瓷坯體中可起助熔作用，降低坯體的燒結(jié)溫度。 硅灰石 透輝石的化學(xué)式為CaOMgO2SiO2，晶體結(jié)構(gòu)式： CaMg[SiO3]，理論化學(xué)組成為： CaO ％，MgO ％， SiO2 ％。透輝石也用作陶瓷低溫快速燒成的原料，尤其在釉面磚生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。 透輝石 主要礦物組成為長(zhǎng)石類及霞石 AlSiO4的固熔體 ,次要礦物為輝石、角閃石等，外觀呈淺灰綠或淺紅褐色，脂肪光澤。以霞石正長(zhǎng)巖代替長(zhǎng)石，可使坯體燒成時(shí)不易沉塌，制得的產(chǎn)品不易變形，熱穩(wěn)定性好，力學(xué)強(qiáng)度有所提高。 霞石正長(zhǎng)巖 ①鋰輝石 鋰輝石的化學(xué)式為 Li2OAl 2O34SiO 2，晶體結(jié)構(gòu)式為L(zhǎng)iAl(SiO3)2，理論化學(xué)組成為： Li2O ％， SiO2 ％，Al2O3 ％，含有鉀、鈉、鎂、錳、鐵等雜質(zhì)。鋰輝石有三種同質(zhì)多相變體，即 α 鋰輝石、 β 鋰輝石及 γ 鋰輝石。 鋰輝石 鋰輝石晶體 ② 鋰云母 鋰云母又稱鱗云母，是一種富含揮發(fā)成分的三層型結(jié)構(gòu)狀硅酸鹽，其化學(xué)式為 LiF KF Al 2O3 3SiO 2，晶體結(jié)構(gòu)式為 K(Li, Al)3[(Al, Si) Si3O10]（ F, OH） 2，化學(xué)組成不定在金屬元素中，鋰的相對(duì)原子質(zhì)量最小，化學(xué)活性比鉀、鈉強(qiáng)，且 Li+具有很高的靜電場(chǎng)，因此有非常強(qiáng)的熔劑化作用，能顯著降低材料的燒結(jié)和熔融溫度。 鋰云母 a. 方解石 方解石是石灰?guī)r、大理巖的主要礦物 。 方解石屬三方晶系，晶體呈菱面體，有時(shí)呈粒狀或板狀。 方解石高溫分解前起瘠化作用，分解后起熔劑作用。 水晶＋方解石花 方解石 菱鎂礦的化學(xué)通式是 MgCO3，理論化學(xué)組成 MgO ％，CO2 ％。 菱鎂礦是制造耐火材料的重要原料，也是新型陶瓷工業(yè)中用于合成尖晶石（ MgOAL2O3）鐵酸鎂（ MgOTiO2）和鎂橄欖石瓷（ 2MgOSiO2）等的主要原料，同時(shí)作為輔助原料和添加劑被廣泛應(yīng)用。 菱鎂礦 白云石是 CaCO3和 MgCO3的復(fù)鹽，化學(xué)通式為 CaMg(CO3) 。 在陶瓷工業(yè)中，白云石的使用能同時(shí)引入 CaO及 MgO，它們一般起熔劑作用，能降低燒成溫度，促進(jìn)石英的熔解和莫來(lái)石的生成。 白云石 第五節(jié) 新型陶瓷原料 （一）氧化物原料 (Al2O3) 氧化鋁的晶型轉(zhuǎn)變示意圖 制取氧化鋁的方法是澳大利亞的化學(xué)家拜耳（ Karl Joseph Bayer）于 1889~1892年發(fā)明的。 制取工業(yè) Al2O3的原料為鋁土礦，主要步驟為：燒結(jié)、溶出、脫硅、分解和煅燒 。 氧化鋁粉體 （ MgO） MgO屬立方晶系 NaCl型結(jié)構(gòu)，熔點(diǎn) 2800℃ ，密度 3. 58 g/cm3。 MgO化學(xué)活性強(qiáng)，易溶于酸，水化能力大，因此制造 MgO陶瓷時(shí)必須考 慮原料的這種特性。 MgO在空氣中容易吸潮水化生成 Mg(OH)2，在制造及使用過(guò)程中部必須注意。 項(xiàng)目 煅燒溫度 （ ℃ ） 線收縮（ %） 體積密度（ g/cm3） 氣孔率（ %） 晶粒平均直徑 （ μ m） 由氫氧化鎂制得的 MgO 1350 1450 1600 由硝酸鎂制得的 MgO 1350 1 1450 5 1600 10 由堿式碳酸鎂制得的MgO 1350 1450 1600 由氯化鎂制得的 MgO 1350 1450 1600 （ BeO） 氧化鈹（ BeO）晶體為無(wú)色，屬六方晶系，晶體很穩(wěn)定，很致密，且無(wú)晶形轉(zhuǎn)變。 BeO具有與金屬相近的導(dǎo)熱系數(shù)，約為 ／ (mK) ，是α — Al2O3的 15～ 20倍。 BeO具有好的高溫電絕緣性能， BeO熱膨脹系數(shù)不大。 因此，利用 BeO制備的 BeO陶瓷可用來(lái)作散熱器件、熔煉稀有金屬和高純金屬 Be、 Pt、 V等的坩堝、磁流體發(fā)電通道的冷壁材料、高溫比體積電阻高的絕緣材料。 但是， BeO有劇毒，操作時(shí)必須注意防護(hù)，經(jīng)燒結(jié)的 BeO陶瓷是無(wú)毒的。 （ ZrO2） a. ZrO2的性質(zhì)與晶型轉(zhuǎn)變 液相 單斜相 1170℃ ，收縮 1000℃ ，膨脹 四方相 立方相 2370℃ 2715℃ b. ZrO2粉末的制備 ①氯化、熱分解法 反應(yīng)式如下： ZrO2?SiO2 + 4C + 4Cl2 = ZrCl4 + SiCl4 + 4CO ② 堿金屬氯化物分解法 其反應(yīng)式如下： ZrO2?SiO2 + 4NaOH = Na2ZrO3 + Na2SiO3 +2H2O ZrO2?SiO2 + Na2CO3 = Na2ZrSiO5 + CO2 ZrO2?SiO2 + 2Na2CO3 = Na2ZrO3 + Na2SiO3 + 2CO2 （二）碳化物類原料 SiC為共價(jià)鍵化合物，屬金剛石型結(jié)構(gòu)，有多種變體。 SiC 具有穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)和化學(xué)特性，以及非常高的硬度 等性能。 合成 SiC的方法有二氧化硅碳熱還原法、碳－硅直接合成法、氣相沉積法、聚合物熱分解法等。 a. 碳化硼（ B4C）為六方晶系，其晶胞中碳原子構(gòu)成的鏈位于立體對(duì)角線上，同時(shí)碳原子處于充分活動(dòng)的狀態(tài)。 具有高導(dǎo)熱、高硬度和高耐磨性，其硬度僅次于金剛石和立方 BN還具有高的抗酸性與抗堿性。 b. B4C粉末的合成 B4C原料粉末的主要合成方法有：硼碳元素直接合成法、硼酐碳熱還原法、鎂熱法、 BN+碳還原法、 BCl3的固相碳化和氣相沉積。 （三）氮化物原料 氮化硅（ Si3N4）是共價(jià)鍵化合物，它有兩種晶型，即 α Si3N4和 β Si3N4 ，兩者均屬六方晶系。 Si3N4的化學(xué)穩(wěn)定性很好。 氮化硅具有優(yōu)良的抗氧化性能。 在常壓下， Si3N4沒(méi)有熔點(diǎn)，而是于 1870℃ 左右直接分解。 主要采用：硅的直接氮化法（固 氣）；二氧化硅還原法（固 氣）；熱分解法 (液相界面反應(yīng)法）；氣相合成法 (氣 氣）等方法制備。 序號(hào) 方法 化學(xué)反應(yīng)式 工藝要點(diǎn) 1 硅的直接氮化法（固 氣） 3SiO2+2N2?Si 3N4 硅粉中 Fe,O2,Ca等雜質(zhì) 2%,加熱溫度≤1400℃ ,并注意硅粉細(xì)度與氮?dú)獾募兌龋?1200～ 1300℃ 時(shí)， αSi3N4含量高 2 二氧化硅還原法（固 氣） 3SiO2+6C+2N2?Si 3N4+6CO 工藝操作較易， αSi3N4含量較高，顆粒較細(xì) 3 熱分解法 (液相界面反應(yīng)法 ) 3Si(NH)2?Si 3N4+2NH3 3Si(NH)4?Si 3N4+8NH3 亞氨基硅 Si（ NH） 2和氨基硅[Si(NH2)4]是利用 SiCl4在 0℃ 干燥的乙烷中與過(guò)量的無(wú)水氨氣反應(yīng)而成，NH4Cl可真空加熱，并在 1200～1350℃ 下于氨氣中分解，也可用液氮多次洗滌出去 4 氣相合成法 (氣 氣 ) 3SiCl4+16NH3?Si 3N4+12NH4Cl 3SiH4+4NH3?Si 3N4+12H2 1000～ 1200℃ 下生成非晶 Si3N4，再熱處理而得高純、超細(xì) αSi3N4粉末，但含有害的 Cl離子 Si3N4粉末的制備方法 氮化鋁（ AlN）是共價(jià)鍵化合物，屬于六方晶系，纖維鋅礦型結(jié)構(gòu)，白色或灰白色，密度 ，無(wú)熔點(diǎn)，在 2450℃ 下升華分解，為一種高溫耐火材料，熱硬度很高，即使在分解溫度前也不軟化變形。 AlN粉末主要是通過(guò)反應(yīng)法合成。 第三節(jié) 粉體原料制備技術(shù) ? 各種化學(xué)制備技術(shù)豐富了無(wú)機(jī)粉狀原材料的制備技術(shù)。 ? 粉料化學(xué)制備技術(shù)的主題：固相、液相、氣相反應(yīng) ? 主要介紹：固體反應(yīng)制備技術(shù)、固態(tài) 氣態(tài)反應(yīng)制備技術(shù)、氣相法制備技術(shù)、濕化學(xué)制備技術(shù)、溶膠凝膠工藝制備技術(shù)、晶體生長(zhǎng)技術(shù)等。 、固態(tài)反應(yīng)制備技術(shù) ? （ 1）相變反應(yīng) ? （ 2）化合反應(yīng) ? （ 3）金屬鹽熱分解反應(yīng) ? （ 4）氧化物還原反應(yīng) ? （ 5）直接固態(tài)合成反應(yīng) ? （ 6）晶化反應(yīng) （ 1）相變反應(yīng) 相變反應(yīng)：指某種組分的晶體存在變態(tài)時(shí)，在各種形態(tài)之間所發(fā)生的轉(zhuǎn)變反應(yīng)。 γAl2O3 進(jìn)行煅燒 αAl2O3 （ 2）化合反應(yīng) 化合反應(yīng)：兩種或兩種以上的固態(tài)物質(zhì)，經(jīng)混合后在一定的溫度與氣氛條件下生成另一種或多種復(fù)合固態(tài)物質(zhì)的粉末。 BaCO3 + TiO2 = BaTiO3 + CO2 溫度（ 11001150℃ ）與時(shí)間（ 2~4 h）加以嚴(yán)格控制，高于 1150℃ ，則出現(xiàn) Ba2TiO4，高于 1250℃ 時(shí) BaTiO3 含量繼續(xù)增加， 1350℃ 可獲得 100%的 BaTiO3，但這是發(fā)生陶瓷燒結(jié)。 Al2O3+MgO→MgAlO 4 3Al2O3+2SiO2→3Al 2O32SiO2 （ 3）金屬鹽熱分解反應(yīng) ? 許多高純氧化物粉末可以采用加熱相應(yīng)金屬的硫酸鹽、硝酸鹽的方法，通過(guò)熱分解直接制備性能優(yōu)異的粉末。 ? 熱分解反應(yīng)基本形式 (S代表固相， G代表氣相 )： Sl→S2十 G1 （ Al2(NH4)2(SO4)424H2O）在空氣中進(jìn)行熱分解，即可制備出 Al2O3粉末。 （ 4） 氧化還原法 ? 非氧化物特種陶瓷的原料粉末多采用氧化物還原方法制備?；蛘哌€原碳化，或者還原氮化。如 SiC、Si3N4等粉末的制備。 ? SiC粉末的制備：將 SiO2與碳粉混合，在 1460～1600℃ 的加熱條件下，逐步還原碳化。其大致歷程如下： SiO2 + C → SiO+CO SiO + 2C → SiC+CO SiO + C → Si+CO Si + C → SiC ? Si3N4粉末的制備：在 N2條件下，通過(guò) SiO2與 C的還原 氮化。反