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

水晶的化学纯度高，化学稳定性好，除某些酸外，几乎不溶于其他酸中，并具有压电性及优良的光学性质。 水晶除用于装饰材料和光学材料外，利用其压电性及其他优良特性，可以制造用于振荡电路的振荡元件，还广泛用于计算机、电视机、钟表等。