钾—硅复合氧化物的制备及其熔点研究

马铭煜 延萌萌

摘 要：由于燃料价格不断上涨，像陶瓷生产这样燃料消耗大的企业，生产成本就会提高，从而使企业发展面临困境。本文主要探讨钾-硅复合氧化物的制备和不同的钾-硅配比对复合物熔融温度的影响，为低温陶瓷的进一步开发研究提供基本依據。

关键词：低温陶瓷；碱金属；助熔剂；熔融温度

Abstract： As fuel prices continue to rise， companies that consume large amounts of fuel， such as ceramics， will increase their production costs and make their development difficult. This paper mainly discusses the preparation of potassium-silicon composite oxides and the effect of different potassium-silicon ratios on the melting temperature of the composites， which provides a basis for further development of low temperature ceramics.

Key Words ：low temperature ceramic alkali metal flux melting temperature

1.引言

近一、二十年来，我国陶瓷行业在采用低温陶瓷原料，节约能耗与缩短烧成周期方面，已经取得了丰硕成果，但仍有不尽人意之处[1]。我国陶瓷企业产品烧成温度，烧成周期等方面仍普遍高于国外先进陶瓷企业，能耗及产品成本也仍高于国外同行，有许多实践证明了的成熟的工艺技术，尚未大规模普及与推广[2]。该论文主要探讨K-Si复合氧化物的制备和不同的K/Si配比对复合物熔融温度的影响，为低温陶瓷的进一步开发研究提供基本依据。

2.K-Si复合氧化物的制备

（1）根据实验室现有药品的标签，统计出各种实验药品的分子量。

（2）计算出K+：Si4+的摩尔比分别为1.0：1.0、1.0：1.5、1.0：2.0、1.0：2.5、1.0：3.0、1.0：3.5时K2CO3和SiO2的质量比

（3）用电子天平分别称取K2CO3和SiO2，把称量好的K2CO3和SiO2分别放入研钵，小心地研磨成粉末并混合均匀。然后将研磨后的混合物粉末转移到耐火材料圆盘上。

（4）将耐火材料按一定分布规律放入马弗炉，启动马弗炉，设置好各程序段，以10℃/min的升温速度加热。为保证煅烧时能充分反应，待温度升高至设置值后再保温一小时。

（5）待加热程序结束，马弗炉温度降低后，取出样品，观察是否发生烧结现象，小心地取下样品，放入研钵研磨成粉末，取适量的粉末放入试管，加入适量的盐酸，看其是否溶于稀盐酸，再取适量的粉末放入试管，滴加蒸馏水，看是否溶解，并测定出其pH值。

（6）若复合物样品烧结现象良好，白度适中，无发泡现象，研磨时比较坚硬，既不溶于水也不溶于酸，pH值接近中性，则说明该复合物样品符合要求，可以进行下一步熔融温度的检测。

3.结果与分析

3.1实验结果

（1）实验过程中发现K+：Si4+的摩尔比为1.0：1.0的组合虽然有烧结现象，样品取下研磨时很容易研碎，但滴加蒸馏水放置一段时间后样品软化，检验其溶解性发现部分溶于水，且pH值为12.5，测定结果显示强碱性。

（2）K+：Si4+的摩尔比为1.0：1.5的组合在样品制备过程中烧结现象良好，烧成的样品呈青灰色，不溶于酸和水，pH值约为7.5，测定熔融温度时发现其熔融温度为725℃，比较低。

（3）K+：Si4+的摩尔比为1.0：2.0和1.0：2.5的组合烧结现象良好，样品表面光滑，呈灰白色，内部比较均匀，研磨时比较坚硬，测定出的熔融温度较低，分别为675℃和850℃。

（4）K+：Si4+的摩尔比为1.0：3.0的组合烧成温度较高，样品略呈白色，有轻微的发泡现象，研磨时比较坚硬，不溶于酸和水，pH值约为7.0，测定熔融温度时发现其熔融温度为1250℃，熔融温度较高。

（5）K+：Si4+的摩尔比为1.0：3.5的组合烧成温度较高，烧成的样品呈白色，表面很粗糙，发泡现象比较严重；在骤然遇冷的情况下样品表面容易炸裂，因此样品取下比较容易；研磨时样品比较坚硬，不溶于酸和水，pH值约为7.0，测定熔融温度时发现其熔融温度为1450℃，熔融温度很高，且熔融现象不是很明显。

3.2结果分析

在实验过程中，K/Si比为1.0：3.0和1.0：3.5的组分，由于SiO2的相对含量较高，远离了K-Si体系的最低共熔点，也就不能形成共熔体，所以熔融温度较高。

单就熔融温度方面考虑，K/Si比为1.0：2.0的组合最为理想，K/Si比为1.0：3.0和1.0：3.5的组分最差。

4.结论

（1）SiO2是陶瓷的主要组分，当其他组分保持不变时，SiO2含量越高，产品的熔点也越高。SiO2还直接影响瓷的强度，调整SiO2含量也能使产品的白度得到改善。

（2）K2O是成瓷的主要成分，起助熔作用，还有助于形成高光泽度，但含量过高则不利于陶瓷的烧成。

参考文献

[1] 沈君权.低温快烧建筑卫生陶瓷低碳经济下的正确选择[J].陶瓷，2011，6：9～10.

[2] 李江，潘裕柏.陶瓷低温烧结的研究及展望[J].硅酸盐通报，2003，2：66～69.

[3] 朱占平，黎建凯.陶瓷的定义[EB/OL].http：//www.hnguoci.com/question/question0277.html.2012[2012- 4- 8].

[4] 郭景坤.陶瓷的结构与性能第11卷[M].北京：科学出版社，1998：77～78.

[5] 中陶网.低温烧成陶瓷的优势[EB/OL].http：//info.ccenn.com/detail.aspx？article=13819，2011[2011- 10- 21].