煆燒
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煆燒(calcination)是把生的前驅物轉成你真正想要的陶瓷相的加熱步驟,做法是趕走不該存在的東西,讓剩下的結晶。想像烘烤:你加熱一個固體,不是為了熔化它,而是為了把揮發的部分,如水、二氧化碳、有機殘留物「烤」出去,並讓剩下的原子重排成想要的化合物。石灰石就是這樣變成生石灰的,碳酸鈣 CaCO3 加熱到約 800 至 900 度 C 釋出二氧化碳,留下氧化鈣 CaO,而 calcination 這個字正源自這種古老的燒石灰工藝,calx 是拉丁文的「石灰」。
在製粉中,煆燒做兩件事。第一,它把前驅物,如氫氧化物、碳酸鹽、草酸鹽、硝酸鹽或凝膠,分解成氧化物,釋出氣態副產物,例如氫氧化物放出水、碳酸鹽放出 CO2。第二,在混合氧化物法中,它就是原料真正反應成目標化合物並結晶的那道燒製。溫度要選得高到足以完成分解與反應,卻又盡可能地低,因為燒得越高越久,剛形成的顆粒就越開始互相燒結並粗化,抵消你想要的粉末細度。這就是煆燒微妙的平衡:反應要完全,但不能過燒。
煆燒位於幾乎每一個製粉配方的核心,濕法乾法皆然,因為溶膠-凝膠、共沉澱與噴霧法都留下一種前驅物,需要最後的煆燒把它轉成結晶氧化物。它誠實的危險是過燒。溫度推得太高,剛形成的顆粒會焊成又硬、鍵結又強的團塊,稱為硬團聚體(hard aggregate),後續球磨難以打碎,在燒成的陶瓷裡埋下大氣孔的種子。良好做法是在能完成化學反應的最低溫度、最短時間下煆燒,然後球磨,讓粉末保持細、活性、且沒有硬塊。
煆燒高嶺土:加熱過約 500 至 600 度 C 時,它失去化學結合的水(脫羥基),塌陷成偏高嶺土。燒得更熱,它便反應向莫來石發展。同一個詞既涵蓋趕走氣體,也涵蓋生成新相。
煆燒使前驅物分解並形成所需的相;過燒則悄悄把粉末焊成硬團塊。
煆燒不是熔化,而且越熱並非越好。目標是在盡可能低的溫度下完成分解與反應,因為多餘的熱會把新生的顆粒燒結成硬團聚體,在粉末還沒被壓製之前就毀了它。