
【建】 clinker formation
【醫】 regulus
form; engender; come into being; emerge; fashion; mould; pose; shape
【醫】 formation
【經】 forms; shape
affect; effect; intention; action; motive; operation
【醫】 action; effect; process; role
【經】 role
熔塊形成作用(Frit Formation Process)是陶瓷與玻璃工業中的核心工藝術語,指通過高溫熔融矽酸鹽原料後驟冷形成玻璃态顆粒的物理化學過程。該術語在《漢英綜合科技大詞典》中對應"fritting",定義為"将原料混合物加熱至熔融狀态後快速冷卻,形成非晶态或部分晶态中間産物"的制備工藝。
從材料科學角度分析,熔塊形成作用包含三個關鍵階段:(1)矽酸鹽原料(如石英、長石)在1200-1500℃高溫下發生固相反應,生成低共熔混合物;(2)熔體在急冷過程中抑制晶體生長,形成玻璃相結構;(3)通過水淬或空氣冷卻獲得粒徑0.1-3mm的熔塊顆粒。此過程能有效降低原料熔點,提高釉料化學穩定性(中國矽酸鹽學會, 2023)。
在工業應用中,熔塊形成作用具有雙重功能:一是消除原料中有害雜質(如可溶性重金屬),二是通過預合成穩定化合物提升釉面性能。美國陶瓷協會研究指出,現代釉料配方中約75%采用熔塊工藝,較傳統生料釉具有更好的熱膨脹系數控制能力。該技術同時應用于微晶玻璃制備,通過控制晶核形成溫度可獲得特定晶體結構。
"熔塊形成作用"主要指在材料制備(如陶瓷、玻璃等)過程中,通過高溫熔融特定原料混合物并快速冷卻,形成具有特定理化性能的玻璃态物質的過程。這一過程的關鍵作用可從以下五方面詳細解釋:
物質性質轉化
将可溶性原料(如碳酸鈉)和有毒物質(如鉛化合物)通過高溫反應轉化為不可溶且穩定的無毒形态。例如鉛氧化物在熔塊形成後以矽酸鹽形式固定,減少毒性風險。
熔劑功能強化
熔塊形成後作為高效助熔劑,可顯著降低釉料或陶瓷的燒結溫度(例如從1300℃降至1100℃),實現低溫快速燒成。其玻璃态結構在燒制時優先熔化,促進整體材料的緻密化。
微觀結構調控
水淬急冷過程(驟冷至室溫)使熔塊内部析出微晶相(如锆英石微晶)和氣孔,這種非平衡态結構賦予釉面乳濁效果或亞光質感。提到钛熔塊析晶可提高遮蓋力,說明晶體形成是重要功能之一。
工藝穩定性提升
預燒形成的熔塊能減少釉燒時的分解、氧化等副反應,避免氣泡、針孔等缺陷。例如碳酸鹽分解已在熔塊制備階段完成,避免後期釋放CO₂影響釉面質量。
功能性擴展
通過調整原料配比,熔塊可定制特殊性能:含鉛熔塊增強釉面光澤度,無鉛熔塊符合環保要求;锆白熔塊提高白度,透明熔塊用于水晶釉效果。
該過程的物理化學本質可表示為:
$$
text{原料混合物} xrightarrow{Delta >1200^circ C} text{熔融液相} xrightarrow{text{驟冷}} text{玻璃相+微晶相}
$$
此非平衡态結構是熔塊功能性的核心來源。需注意,不同領域的"熔塊"定義略有差異,建築材料的熔塊(clinker)更多指矽酸鹽燒結物,而陶瓷領域的熔塊(frit)側重玻璃化物質。
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