一、滑石瓷简介

我国滑石具有丰富的资源优势，在国际市场上是一个举足轻重的生产大国和出口贸易大国。该材料的天然组成是含水硅酸镁矿物，在加热时会形成顽火辉石，这是地球地幔和陨石中主要的硅酸盐矿物[14]。滑石和高岭土是优势矿产，其次为石英，绿泥石，磁铁矿和菱镁矿[15]。我国的高品级滑石以白度高、质地纯、有害成分少而著称。据国土资源部2004的统计，我国的滑石储量极大，约为5445.6万吨，基础储量为9447.6万吨，资源量为15235.7万吨，查明的资源量为24683.3万吨[17]。几十年来，在改革开放的带动下，我国滑石工业进入一个大开发，大发展时期。初步建成辽宁，山东，广西三大滑石生产，出口基地。年生产量，出口量均为世界第一[16]。但多年来，我国滑石出口多以原料为主，日本市场对各种品级的滑石均有需求。而欧洲市场，十分青睐我国白度90以上的滑石原矿。在大量出口的滑石原矿中，价格在几十到一百美元之间，已远远低于国际市场价格。但国内急需的很多高技术的滑石产品仍然需要从国外进口。均价在400-500美元以上，进出口差价极大[17]。要解决此问题，必须以我国的高新技术来解决。我国滑石资源极度丰富，若以滑石为原料来制作滑石质瓷，则在原料运输方面以及原料自身方面的成本将大为降低。且滑石质瓷性能较好，对滑石质瓷的研究不仅可以充分利用我国的滑石资源，更可以更一步增强我国的陶瓷实力。且滑石不仅可以作为原料来制作滑石瓷，还可以降低一定的烧结温度。例如若在铝质瓷中添加一定量的滑石，滑石不仅可以起到一定的助融作用，其生成物顽火辉石晶粒还起到弥散增强的作用[5]。

滑石质瓷的抗冲击强度和抗折强度高，热稳定性好。强化瓷制品不易碰破口沿，适宜高温消毒、机械洗涤及微波炉快速升温。滑石瓷是早在20 世纪70年代末，就在在山东淄博地区研制成功的新瓷种[10]。它是在国际上首次以滑石为主体原料研究成功的日用细瓷，而且推广应用效果良好，并获得多项大奖[13]。当时的品种主要有茶具，艺术瓷，咖啡具，酒具，烟盒等[7]。其特点是高白度，高强度，高透明度等[9]。80年代时，以山东淄博瓷厂为代表拉开了滑石质日用细瓷工业化的序幕。当时对滑石瓷的开发是基于两点：一是白度高，半透明性好。二是市场上没有高档礼品瓷。到了90年代初，滑石瓷才得以以高档日用细瓷的名字面向客户。因为这时的产品已经没有局限在茶具上，而是更多用于宾馆用瓷。生产工艺确定为一次烧成，还原焰，颜色为乳白色[10]。

目前，市场上使用更多的是骨质瓷。骨质瓷是世界上公认的高级日用瓷，是一种以骨粉（煅烧处理）为主，同时加入部分粘土，长石石英等矿物原料，采用高温素烧，低温釉烧二次烧成工艺烧制的软质瓷。经过两百余年的发展，骨质瓷因其特有的性能和质感成为深受世界各国喜爱的高档日用细瓷[21]。滑石瓷与骨质瓷相比，在生产制作工艺和产品性能方面有很多相似之处[20]。且滑石瓷成本低于骨质瓷，故若能大规模生产滑石瓷的话，将能降低很多的成本。滑石瓷具有机械强度高，热稳定好，瓷质细腻洁白，透明度好等特点。且该瓷质的日用餐具，茶具跟传统陶瓷相比别有一番风味，在国内外市场备受青睐[2]。滑石是一种含水镁硅酸盐，作为工业原料，用途极广。以滑石为主要原料，再配以一些辅助原料而制成的滑石瓷，是应该包括工业滑石瓷，日用滑石瓷的一个较大的范畴[1]。滑石瓷是以矿物滑石（3MgO.4SiO2.H2O）为主要原料，加入适当量的黏土和其他配料经混料磨细、成型和高温烧结等工艺制成。添加了粘土以后，坯料的塑性和泥浆的流动性都有所改变，且烧成变形度小，机械强度高，能很好的满足塑法成型和浆料法成型的要求工艺[12]。研究表明，滑石瓷日用细瓷中，粘土的用量不能超过15%，否则制品的性能就会受到影响[18]。滑石瓷的主晶相为原顽辉石，即偏硅酸镁(化学式为MgSiO3)，是一种电性能优良，价廉的高频结构陶瓷，常用于高频设备中作为绝缘零部件。其特点是介质损耗，价格低廉，可用于制造高频绝缘子、绝缘管和线圈骨架等。滑石瓷具有优异的机械性能和外观特性，并用于日用餐具。滑石是一种由标准的陶瓷加工方法生产的硅酸镁复合材料，可以很容易地被加工或烧结成各种形式。由于滑石瓷优秀的电学性能、较高的机械性能、低介电损耗、耐高温，滑石陶瓷在电子工程上有广泛的应用（电气绝缘、调节基地，开关和插头部分，卤素灯的插座等）[23-25] 。滑石瓷介电性能优良且价格便宜,它的介电常数低,绝缘强度高，体积电阻率高，并且具有较大的静态抗弯强度和较好的化学稳定性--耐酸，耐碱，耐腐蚀[3]。除了电子方面，在医学方面滑石瓷由于其高硬度和耐弯曲性用作一种牙科植入物材料且由于其良好的生物相容性被用作一种人工骨材料[26,27]。常用的合成滑石陶瓷的原料是：煅烧过的滑石粉混合物，作为粘结剂的蒙脱土，作为熔化剂的长石或BaCO3。合成一般在大约1400℃下进行。 合成的产品是由滑石转变的偏硅酸镁（MgSiO3）晶相，同时滑石也溶解形成液相，液相围绕在晶相周围[28,29]。所采用的主要原料为，滑石，钾长石，钠长石，均分布广泛，且价格低廉，彻底解决了普通制瓷工艺中原料的成本问题。

滑石瓷强度好、透光度好、热稳定好，因此深受市场青睐[6]。但是滑石瓷的生产存在三个先天困难：1、瓷胎的烧成温度范围窄；2、坯料工艺性能较差；3、产品制备不当易老化且易炸瓷[11]。在烧结温度方面：烧结温度窄的原因如下：滑石瓷的烧结是在相当数量的粘滞性的硅酸盐液相的参与下进行的，在此情况下的瓷料烧结通常要靠粘滞性液相对瓷坯孔隙的填充来实现陶瓷的致密化。而要完成此致密化，液相的数量一般要在20%~35%以上。又有研究表明，纯滑石组成在1543℃以前没有液相产生，在1543℃以后又几乎全部熔融[3]。这就导致了滑石瓷的烧结范围极窄，一般只有二十度左右，由于其烧结范围太窄，就会给烧结操作带来很大的困难。温度低一点会造成欠烧；温度高了又会导致产品变形甚至造成软塌和起泡[3]。在工艺性能方面：滑石瓷的主要成分是滑石，滑石的结晶构造是层状，具有易分裂为鳞片的趋向和特殊的润滑性，由于高岭石类黏土解离完全，成鳞片状，结晶较好，属带有正电荷的边-面结构，易形成卡片结构，包裹大量自由水，使料浆的悬浮性和流动性较差；同时坯料中含有杂质离子，这些杂质离子的吸引使得整个体系静电荷减少因而导致斥力的减少和引力的增大、吸附增加，自由水减少，使料浆黏度增大，流动性进一步变差[22]。由此导致滑石瓷成型困难，阻碍了滑石瓷的生产与发展[12]。滑石瓷的老化是指原料、配方或生产工艺控制不当的情况下，在烧成后的滑石瓷中出现的粉化、开裂、强度降低，介电性能恶化等现象[4]。造成滑石老化的因素较多，但主要是因为滑石瓷的主晶相偏硅酸镁的晶型转化造成的。是晶型转化中应力和应变的结果。具体有以下几方面：1、偏硅酸镁晶型转化引起的相变；2、滑石原料的结构特点；3、游离石英晶型转化。为解决上述几个问题，人们也做了大量的相关研究和开发工作，也取得大量的研究进展。滑石粉的X-射线分析证实，活化有助于结晶度的降低。活性材料中高温相的形成对烧结速率有显著的影响，使过程更快[19]。且在烧结温度方面有两个较好的方法：一是加入添加剂拓宽烧结温度范围；二是制定适宜的烧成制度[3]。在料浆流动性问题上，也有前辈得出碳酸钠，六偏磷酸钠，硅酸钠，萘磺酸甲醛缩合物，复合添加剂等均可以降低滑石质瓷料浆的黏度，增大料浆的流动性。在老化问题上也有一定的成果，根据滑石瓷老化的原因，提出了五点防止老化的措施：1、产生足够的玻璃相，2、保证瓷体具有细晶结构，3、适当提高冷却速度，4、滑石煅烧，5、加入适量的添加剂[4]。前辈们已经做了很多的研究，为滑石瓷的发展做出了不容忽视的贡献。但我们也要直面滑石瓷现有的问题，着力解决滑石瓷的成型困难和炸瓷以及老化等问题。为了解决上述问题，本课题主要从配方的设计和烧成工艺的改进入手，分析现有滑石瓷的不足，通过实验获得注浆性能良好且不炸瓷且不易老化的滑石配方及制备工艺。骨质瓷从研制到大规模生产经历了一个由难道易，从小市场到供不应求的过程。如今，我们认为生产滑石瓷的时机已经成熟，滑石瓷将会迎来迅猛发展[20]。

参考文献

[1] 王金锋. 对滑石瓷的一点浅见[J]. 陶瓷工程, 1995 (1): 19-20.

[2] 余辉, 罗凌虹, 石纪军, 等. 高强度镁质日用瓷的性能研究[J]. 中国陶瓷工业, 2014, 21(3): 18-21.