硅酸锆与陶瓷釉.docx

金澳硅酸锆在釉料中的应用硅酸锆的形成在自然界，锆属于地壳丰度并不高的元素它主要以岩浆岩（特 别是酸性岩、碱性岩、花岗伟晶岩）广泛分布的副矿物———锆英石 形式存在锆英石在碱性岩中有时可富集成矿床这是我国锆英石的 主要成矿来源， 分布于海南省、广东省的海滨砂矿除锆英石外， 常含钛铁矿、金红石、锡石等，对这些海滨砂矿，先通过摇床等重 力分离机械将大量的较轻的石英、长石、黑云母等脉石矿物与较重的 锆英石、钛铁矿、金红石等重矿物分离；再用磁选机将所含的钛铁 矿等分离出去，并用静电分离器将金红石等分离出去，这样就获得了 锆英石精矿如果还要获得较纯的锆英石，还要用酸浸法除去其它重 矿物（锆英石本身不溶于酸）最后再用球磨机将锆英石粉碎至5—50 pm,得到锆英石粉化工产品锆英石的理论化学式为ZrSiO4,其中 ZrO2 占67.1%， SiO2 占32.9%，它还常含氧化铪、氧化钍等成分， 而氧化钍的存在常常是造成锆英石具有放射性的主要原因一般验收 锆英石化工产品的化学成分标准定为：ZrO2A65%二 金澳硅酸锆在釉料中的影响（1）对釉料的融化温度的影响虽然Zr4+的离子半径（80nm）比Si4+离子半径（41nm）几乎 高出一倍，但由于Zr4+离子的d轨道电子的屏蔽作用小，使之有效 电荷高。

因此, Zr-O 之间的键强非常高,反映在熔点上, ZrO2 的 熔点在27001以上，锆英石的熔点也高达25501,几乎比石英的熔 点高出10001Zr-O之间的高键强使得它在纯的碱金属离子存在 下需要高温才能熔解而在常规的釉料及微晶玻璃的配方体系中， ZrO2 （包括锆英石）的加入会明显提高其熔解温度不过，这种增 加是有一定限度的，超过熔解能力，即使再增加ZrO2 （锆英石）成 分，其温度提高的作用减缓因为这时的ZrO2 （锆英石）是以晶体 形式出现，而不是玻璃态的ZrO2形式2） 对釉料粘度的影响Zr-O的高强键使ZrO2 （锆英石）可大幅度增加釉料及微晶玻 璃的粘度在较少碱金属离子存在的条件下，即使加入1%的ZrO2 （锆英石）也会增加成分体系的粘度当然，釉料的ZrO2 （锆英石） 晶体的存在，也会使釉料及微晶玻璃整体粘度增加，而析晶体存在越 多，其粘度也会越高3） 对釉料膨胀系数的影响仅对玻璃相而言，玻璃态的ZrO2比TiO2、A12O3、B2O3更 能降低热膨胀系数而对晶体存在形式而言，ZrO2 （斜锆石）的热 膨胀系数不算高，锆英石晶体的热膨胀系数则较小这表明，对于绝 大多数锆釉和含锆微晶玻璃来说， 析晶相基本为锆英石，斜锆石极 少。

因此，即使对晶体而言，锆英石也会明显降低釉料及微晶玻璃的 热膨胀系数无论是透明釉、透明玻璃，还是乳浊釉、微晶玻璃,ZrO2 （锆英石）组份对热膨胀系数的作用都是一致的，都将发挥降低热膨 胀系数的作用只有一种情况例外，如果釉料及微晶玻璃的SiO2含 量偏低，添加的ZrO2或锆英石又较多，此时必将析出斜锆石，则此 时对热膨胀系数的降低作用不明显4）对釉料机械强度的影响同样受Zr-O高强键的影响，ZrO2将增加釉料及微晶玻璃的玻 璃相的机械强度，包括抗压强度、抗张强度特别对于增加弹性来说， ZrO2 组份的作用尤为突出它会大大改善釉料及微晶玻璃相的弹 性，这也是玻璃纤维中常常加入ZrO2的原因对于硬度来说，无 论是玻璃态的ZrO2,还是结晶ZrO2,它们均明显提高釉料及微晶玻 璃的硬度5） 对釉料表面张力的影响ZrO2 也是属于表面非活性组份， 它可稍微提高釉料及微晶玻 璃的表面张力6） 对釉料化学耐久性的影响 与所有显示高键强、高场强及方向键（共价键）的元素相类似，Zr4+将大大强化釉料及微晶玻璃的硅酸盐玻璃相结构这不仅决定 了ZrO2具有上述提高熔化温度、增加粘度、减小热膨胀、增加机械 强度等作用，还决定了它在改善釉料及微晶玻璃的化学耐久性的突出 作用。

ZrO2不仅可明显提高含ZrO2的玻璃相与晶相（斜锆石、锆 英石）的耐水性、耐酸性,而且还能明显提高其耐碱性，这表明,ZrO2 是全面提高耐化学腐蚀性的成分之一，因此被广泛用于耐蚀性能高 的特殊耐火材料及特别功能材料中7）对釉料析晶性能的影响ZrO2 能促进釉料及微晶玻璃的析晶一是因为它本身易于析出 斜锆石和锆英石晶体（由于其在硅酸盐玻璃相中的低熔解度）；同时， 它作为晶核剂，可为促进釉料及微晶玻璃的其它成分的成核、晶体生 长提供低势能界面。