无光釉的结晶动力学研究

第28卷第4期硅酸盐通报Vol 28 No 42009年8月BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY无光釉的结晶动力学研究刘阳(景德镇陶瓷学院材料学院,景德镇333001)摘要本文通过差热分析(DTA)对无光釉的析晶动力学问题进行了研究求出了它的析晶活化能E;并借用一种新的动力学判据K(T),给出了它析晶能力大小。并发现在无光釉中引人成核剂TO2后会降低它的析晶能力,工艺条件的改变会使它的析晶活化能增大,析晶能力增强。关键词:无光釉;析晶能力;活化能;差热分析中图分类号:TQ174.75文献标识码:A文章编号:1001-625(2009)04072704Crystalline Kinetic Study on Matt GlazeLU YangInstitution of Material Science and Engineering, Jingdezhen Ceramic Institute, Jingdezhen 333001, China)Abstract: This paper was studied about the crystalline kinetics of matt glaze by DTA, and activationCrystalline ability of the glahelp of a new kinetic criterion Ky (r). It was discoveried that the crystalline ability of the matt glazereduced with introduce of nucleating agent TiO2, activation energy and ability of crystalline of theKey words matt glaze; crystalline kinetics; activation energy; DTA1引言无光釉陶瓷产品以其柔和、含蓄、艺术感强等特点,深受市场的亲睐。生产上常用的无光釉按无光剂的不同可以分为:钙无光、锌无光镁无光、钡无光等。钙无光釉对色釉适应性较广,但釉面稍嫌粗糙,肉眼可分辨出粗细晶花;钡无光釉、锌无光釉,虽然能获得高档次的釉面但二者所用原料的成本较高;而镁无光釉,尽管对颜色适应性较差但釉面呈蜡状光泽,平滑、细腻、均一,具有特有的“蜡光”效果本文以钙釉为基础釉,添加一定量的氧化锌和滑石,通过改变工艺和添加适量氧化钛,采用差热分析(DTA)的方法研究无光釉的析晶动力学问题这对于无光釉的理论研究和实际生产都有积极的意义。2实验过程2.1实验组成和工艺条件实验用釉配方为方解石22%、氧化锌5.4%、烧滑石7.9%、长石48.9%、高岭土8.0%、氧化铝4.4%、石英50%,编号为1#。考虑到成核剂和工艺条件的影响作为对比另设两个配方,分别编号为2#3#,它们的组成和工艺条件见表1所示。中国煤化工者简介:刘阳(1963),男,工学博士,教授,主要从事无机非金属材料研CNMHG728专题论文硅酸盐通第28卷表1釉的组成和工艺条件Tab. 1 Composition and technological conditions of glazesParticle size/meshrecipe of glaze 1#100Recipe of glaze 1#+0. 3%TiO2Recipe of glaze 1#2.2样品制备将球磨好的釉料1#取2份,均为30g(干重),其中一份外加0.3%TO2作为样品2#,两个样品放入刚玉坩埚内在电炉中焙烧,烧成温度1200℃,保温1h,然后从电炉中取出立刻投入25℃水中急冷,得到透明Heating-up speed, 20 C/min熔块样。将不加TO2的样品先研磨至过40目筛,作为3#样品,再研磨至过100目筛作为1#样品。而外加TO2的样品研磨至过100目筛作为2#样品。2.3差热分析(DTA)实验Heating-up speed, I0℃min设备:德国耐驰仪器制造有限公司生产STA49L型综合热分析仪;实验条件:升温速度分别为5℃/min,10℃/min,20℃/min,温度量程50mV。Heating-up即 eed,sT/min把1#、2#、3#样品分别各称3份,重量相同均为35.0m,共9个样品,每个样品的3份分别在3个升图1样品12,3#在不同升温速度下的DTA曲线Fig1 DTA curves of samples1#、2#、3# at different温速度下加热进行差热实验,得到9条差热曲线,如图1所示。根据差热曲线得到的釉玻璃转变温度T,开始析晶温度T析品峰顶温度T,析晶结束温度T,列于表2表2各种实验条件下的温度Tab 2 Temperatures on different experimental conditiSamples a(℃/min)7n(℃)r,(t)T(℃)687.31012.4719893.7952.4849.7916.71003.7968.1249.15877.5924.3982.7841.9947.810675.6938.9263.3571489821019.3184.23结果分析对无光釉进行析晶动力学研究目前还尚未见到报道,因学研究来探讨无光釉的动力学研究中国煤化上锂质釉析品动力在DTA理论中研究析晶动力学问题常用的方法有AugiNMH9为:第4期刘阳等无光釉的结晶动力学研究729式中:a为升温速度;冖为DTA曲线上析晶发热峰峰顶温度;T为室温;y为频率因子;R为气体常数;E为析晶活化能。将表2中的DTA测定数据分别代人式(1),对1#、2#、3样品分别作n7n-107曲线,如图2所示,室温T0=298K。用最小二乘法求出它们的析晶活化能E和频率因子v并列入表3。从表3中可以看出析晶活化能的大小为E3>E1>E2,而频率因子的大小同样也有v3>n1>v2。如果单从活化能角度考虑,活化能大的析晶速度慢;而且也有截然相反的结果,活化能越小,玻璃越稳定的。所以只用活化能做析晶判据,会出现相反的结论。正图2如与10/7关系图如文献[6]中指出的,单用某项如Tm△等量描述Fg2 Graph of In=as a function of0o/r,物质析晶能力会有偏差当用综合量(△H/T·Tn)表征时就会得到有规律性的结果。对无光釉的析晶能力大小,也考虑到综合因素因为v是玻璃内部结构的反映,也是玻璃粘度的反映,它对玻璃的稳定性起主要作用。一般来说,比较稳定的玻璃,较小;而很容易析晶的玻璃,v较大。这里借用杨秋红等提出的析晶动力学判据。式中:ΔT=T-T,T熔点按文献[8]作者提出的可用析晶峰温度T取代,而T可取任意值这里T为T、T并任意取a=10℃/min和20℃/min的数据代入公式(2)计算,所以得到下列判据K(T.或7)=pep(R7r2)表3析晶活化能E和频率因子Tab 3 Activation energy of crystallization E and frequency factor v5.91x10中国煤化工计算结果列入表4中。因为该判据将动力学因素和热力学CNMHG温速度和温度的限制,与实际情况相符。K,(η)值越大,玻璃稳定性越差,析晶能力就越大;K,(T)值越小,析晶能力越小。30专题论文硅酸盐通报第28卷表4析晶动力学判据Tab 4 Criterion of crystalline kinetiesK,(7T,),a=l0℃/minK(T,),a=20℃/min2.43×1072.43x1075.91x10从表4的结果可知,3#号样品的析晶能力最大,1#次之,2#最差。这说明1#无光釉有较大的析晶能力而在该釉加入成核剂TiO2并不能有效提高析晶能力;这可以由TiO2可增大釉的粘度来解析,粘度越大,质点从液相扩散到晶核表面就越难,从而析晶能力下降。3#的K,(η)值说明工艺条件对析晶增大趋势的影响。4结论用动态DTA方法研究无光釉的析晶动力学过程,求出了所制备的无光釉的动力学参数析晶活化能E=173.07J/mol,考虑到综合影响因素按动力学新判据K,(T)给出了它的析晶能力大小,在无光釉中引入结晶剂TiO2后会降低其析晶能力;工艺条件的改变会使它的析晶活化能增大,析晶能力增大参考文献[1]余广镇.低成本无光釉的试制及生产[刀]佛山陶瓷,200,10(4):20.[2]顾幸勇,周健儿,马光华等锂质陶瓷釉析品动力学DTA研究[].中国陶瓷1996,32(3):4[3] Bansal N P, Doremus R H, Bruce A J, et al. 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