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碳化硅窑具污染陶瓷制品的原因及防污办法
类别:传统陶瓷—窑炉与烧成—窑炉附属设置   浏览人数:2480   发布时间:2001-8-22
 
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    1、SiC窑具生产过程所造成的原因
     陶瓷厂为避免SiC窑具对产品的污染,有时将SiC匣钵空烧一次后再正式投入使用,这时瓷器被污染的可能性大为减少。由此可见,SiC窑具本身的质量是影响瓷器釉面吸烟的根本原因。观察窑具的剖面,可发现有的窑具存在着黑心层,经空烧后,黑心层可自行消失或缩小。从化学成分上看,黑心层中碳素的含量要高出0.5%。可见黑心层中的游离碳是造成瓷器污染的直接原因之一,而窑具内部黑心的形成与窑具生产的如下因素有密切的关系。
     (1)碳化硅原料的质量
     用于SiC窑具的碳化硅原料,一般要求采用一级金刚砂,一级砂中SiC含量不低于98%,游离碳(F·C)不超过0.3%,氧化铁不超过0.5%。一级砂是SiC冶炼炉中心部位的产品,俗称结晶筒,它主要是粗大的α-SiC晶体,生成温度为2000℃-2400℃;结晶筒外边缘的产物称为二级砂,主要由0.5毫米以内的α-SiC小晶体组成,生成温度1900℃-2000℃;二级砂生成区向外延,在温度1800℃-1900℃的区域内,形成了无定形的产物,它们由一些肉眼看不见的细小的β-SiC晶体和尚未反应的炭粒、二氧化硅所组成,无定形物中其它杂质的含量也较高。不同结晶程度的碳化硅在化学成分上有极大的差别(表1)。
      

表1 SiC冶炼炉中各层产物的化学成分
    

    表1的数据说明,碳化硅随结晶程度的不同,游离碳、硅及其它杂质的含量可以相差好几倍,甚至十几倍。因此,在选择碳化硅原料时,尤其是细粒原料(60号以上细粒SiC),应当注意原料的化学成分。假如细粒SiC中混入了二级砂,以至无定形物,那末窑具配料中的游离碳、硅将大幅度提高,在烧成时就容易产生黑心层。
     目前,多数的窑具生产厂还缺少分析碳化硅化学成分的设备,而测定SiC原料的真比重可以作为一种临时性的质量监测方法。工业碳化硅有十几种的晶型,但各种晶型的SiC原料的真比重几乎相等。25℃的测定值为3.2104。碳化硅表面氧化层增加,以及F.C,F.Si+SiO2的含量增加,原料的真比重下降,SiC含量不低于98%的一级砂,真比重应当在3.20-3.21之间。
     此外,建议窑具生产单位优先选购未粉碎分极的一级砂,即粗晶体组成的大块结晶体。按如下工序自行加工,可得到不同粒度的纯度高的SiC颗粒原料:
     辊式破碎机 除铁、筛分
     块状料 粉碎料 分级颗粒
     (2)结合剂中耐火粘土的耐火度与熔剂氧化物含量
     耐火粘土是生产粘土结合的SiC窑具的重要原料。粘土使坯料具有一定塑性以便于压制成形,它赋予坯体一定的结合强度;烧成中粘土或粘土和铝氧原料间发生烧结反应,将不直接参予烧结的SiC颗粒结合成烧结体。由于生产SiC窑具的配料中瘠性物料占70%以上,通常选用可塑性好的耐火粘土。一般而言,粘土的塑性越好,有机质和其它杂质(包括熔剂氧化物)的含量也越高,粘土的耐火度则较低........

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