二氧化硅陶瓷介绍与应用

1.二氧化硅陶瓷简介

 

二氧化硅的化学式为SiO2。二氧化硅有晶态和无定形两种形态。自然界中存在的二氧化硅如石英、石英砂等统称硅石。纯石英为无色晶体,大而透明的棱柱状石英晶体叫做水晶,含微量杂质而呈紫色的叫紫水晶,浅黄、金黄和褐色的称烟水晶。玉髓、玛瑙和碧玉都是含有杂质的有色石英晶体。

SiO2陶瓷有很多种,如水晶、二氧化硅玻璃、光学玻璃纤维等。

 

二氧化硅粉体

 

2. 二氧化硅陶瓷制造

 

(1)SiO2玻璃(石英玻璃)

二氧化硅玻璃在自然界也有存在,过去以硅砂和水晶作原料,在2000℃右的高温下熔制成玻璃,称为熔融石英玻璃。现在采用新的合成方法,可以制得新型二氧化硅玻璃。方法有以下两种:

①化学气相沉积法(CVD)

该法是将SiCl4氧化而得,其反应式表示如下:

SiCl4 O2=SiO2十2Cl2

这种方法可以制得纯度非常高、含水和过渡金属氧化物极少的二氧化硅玻璃。

② 硅酸乙酯溶液水解法

硅酸乙酯 [Si (C2H5) 4]溶液水解,凝胶化,加热脱水后,可以获得与高温熔融SiO2一样的玻璃。这种方法制得的玻璃纯度高,可以在较低温度下(1100℃左右)合成,但或多或少有少许水分残留。

(2) 水晶

天然水晶是在特定环境下形成的。现在人们通过大量实验,找到了人工合成水晶的方法,即利用高温、高压水热法(温度为360~370℃, 压力为80~150MPa) , 用二氧化硅、硅酸凝胶等来制造人造水晶。

 

3. SiO2陶瓷的性能与用途

SiO2玻璃具有非常优良的化学稳定性,极低的热膨胀系数,优良的抗热震性,良好的透明性,紫外线及红外线的透过率高,电绝缘性好,使用温度较高。

由于石英玻璃(熔融石英陶瓷)具有上述优良的性质,因此它的应用领域十分广泛。如在化工、轻工中作耐酸、耐蚀容器、化学反应器的内衬、坡璃熔池砖以及垫板、隔热材料等;在金属冶炼中,作熔铝及钢液的输送管道、泵的内衬、盛金属熔体的容器、浇铸口、高温热风管内衬等。熔融石英还可用来制作窑具。

 

石英坩埚

 

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