石灰新用途探究|氧化钙陶瓷的介绍与应用

      氧化钙，俗名生石灰，是非常常见的一种物质。氧化钙在很多领域都有广泛的用途，比如作为工业上用作填料、农业上用作土壤改良剂等。但是氧化钙陶瓷确实很少见到，氧化铝、氧化锆这些氧化物陶瓷很多人都耳熟能详细，但提起氧化钙陶瓷，可能连听说过的都比较少。

      接下来，让我们深入了解氧化钙陶瓷的独特之处。这种陶瓷虽然不常见，但具有显著的特性，使其在金属冶炼领域发挥着关键作用。它被广泛应用于多孔过滤器和坩埚等设备的制造，这些都是金属冶炼过程中不可或缺的耐火材料。那么，究竟是哪些特殊性能赋予了氧化钙陶瓷这样的应用价值呢？ 

 

      首先，氧化钙陶瓷具有较高的耐火性。其熔点为2570℃，虽不算特别高，但已足够应对许多应用场景。同时，它还展现出不错的抗热震性。此外，高温蠕变性使得材料在温度变化时能够缓冲热应力，从而避免变形或损坏。

       然而，氧化钙陶瓷的独特之处远不止于此。在高温环境下，它展现出卓越的热稳定性，几乎不与任何熔融金属发生反应。研究显示，在1500℃下，其热稳定性甚至超越了氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化钛和氧化硅等常见氧化物。这种出色的高温稳定性使得氧化钙陶瓷在金属冶炼领域表现出色。

      更为重要的是，氧化钙陶瓷还具有优异的除杂性能。它能轻易与金属熔液中的硫、磷等杂质反应，生成的物质会浮到保护渣层中并被去除，显著提高金属的纯度。

      尽管如此，氧化钙陶瓷的使用范围仍主要局限于金属冶炼领域。这主要是因为其极易水化的特性。在常温下，氧化钙会与水反应生成氢氧化钙，这一过程不仅放热，还会导致制品体积剧烈膨胀，从而产生裂纹、崩裂甚至彻底粉化。这样的特性无疑限制了其更广泛的应用。

      然而，这也为材料研究者带来了新的挑战和机遇。尽管生石灰价格低廉，但其水化问题一直难以解决。一旦能够找到有效的方法来控制其水化反应，那么氧化钙陶瓷的应用前景将无比广阔。因此，如何提高氧化钙陶瓷的抗水化能力，成为了当前研究的热点之一。

 

      如何提升氧化钙的抗水化性能呢？一个简单的方法是提升烧结温度。在高温环境下烧结的氧化钙，其材料致密度更高，晶粒粗大且结晶完整，从而显著降低水化反应的活性，提升抗水化能力。然而，此方法能耗大且对设备要求高，并非主流研究方法。另外，过高的烧结温度有时还会导致晶粒异常生长，进而降低陶瓷密度和抗水化能力。

      目前，研究较多的方法是进行适当的掺杂。这些掺杂物质主要包括氧化物如氧化铜、氧化铁、氧化铬等，以及盐类如氯化钙、氟化钙、磷酸盐等。掺杂的作用机制主要有两方面：一是与氧化钙形成固溶体，促进固相烧结，从而在较低温度下获得高致密度、大晶粒的陶瓷，提升抗水化性能；二是与氧化钙共同形成耐水性玻璃相，这类玻璃相不仅有助于烧结，还能通过覆盖在晶粒表面来减少氧化钙与水的接触，进而增强其抗水化能力。

     值得注意的是，固溶体或液相的形成有时可能会影响氧化钙陶瓷的其他性能，如耐高温性能。因此，研究者们还探索出了表面包覆的方法来加入掺杂物质。例如，将氧化钙材料埋在氧化铬粉中进行烧制，高温下氧化铬会与氧化钙反应，在材料表面形成9CaO·4CrO₃·Cr₂O₃保护层，有效阻止氧化钙与水的接触，从而显著提升其抗水性能。

 

        陶瓷型芯的表面处理

     

    除了上述提到的掺杂方法，还有一种新兴的表面处理技术备受关注，即表面碳酸化法。这种方法通过向氧化钙制品中引入二氧化碳气体，促使其表面形成碳酸盐保护层，从而有效隔绝了与水的接触，进而增强了其抗水化性能。

共7页: 上一页 1 [2] [3] [4] [5] [6] [7] 下一页