钛(Ti)是一种银白色金属,密度4.5g/cm3,熔点1660℃,沸点3287℃。钛的强度高,耐高温、耐低温,容易加工,耐腐蚀。钛合金更是具有其他合金无法匹敌的记忆功能、超导功能、超高强度等优异性能,被广泛应用于航空、航天领域。

钛元素十大排名(一向不受待见的钛)(1)

钙钛矿

然而,即使在金属领域“牛”到如此程度的钛(Ti),在传统陶瓷工艺中,却向来不受待见的,境遇与那极平凡的铁(Fe)竟然非常类似。钛的储量非常丰富,在地壳中约占0.61%(质量分数),在所有金属元素中排名第7位,却为什么金属钛直到20世纪中叶才提纯出来?正是因为钛的高温性质特别活泼。

活泼意味着多变,多变意味着不稳定。因此,陶瓷原料中如果含有较多量的钛,可不是好事情。古代倒是借着铁和钛在高温对于窑炉烧成气氛的敏感性造出了窑变釉这样的鬼斧神工。但其之所以珍贵,也在于其难得。在追求效率的工业化时代,过量的钛不仅仅是影响陶瓷制品白度,其对于气氛敏感性会对于产品的稳定性造成影响,对于工业批量生产是致命的。

钛元素十大排名(一向不受待见的钛)(2)

窑变釉

好在“天生我材必有用”,钛的氧化物(TiO2),具有无毒、物理化学稳定性好、光折射率高、着色力和遮盖力强等性能,有“颜料之王”的美誉。关于这一点,看看金红石(TiO2)的美艳也就不难理解了。

钛元素十大排名(一向不受待见的钛)(3)

金红石

钛的氧化物(TiO2)是制作陶瓷色釉料的重要原料,既作为着色剂使用,也作为基料运用于色料生产中。

钛元素十大排名(一向不受待见的钛)(4)

金红石矿

如果说钛在色料生产中有了立锥之地,那么钛熔块釉的兴起则让钛在陶瓷工业中有了一席之地。

这一切源于不透水瓷片的兴起。高吸水率的陶瓷釉面砖铺贴之后会存在透水现象(水从砖背面透过坯体到达釉下,正面可见水印),清水则干了以后自行消失,一旦吸入污水则可能永久存在水印。因此,市场需要有透水瓷片。原本硅酸锆乳浊釉的防透水性能就不尽人意,加上锆价格的飞涨,钛乳浊釉的优势显现出来。经过陶瓷科技工作者研究发现,钛榍石(CaTiSiO5)晶体不仅折射率高、遮盖力强,并且能够以钛白粉为原料,从工艺上实现。

钛元素十大排名(一向不受待见的钛)(5)

钛白粉

随后钛熔块釉大量运用于内墙砖、炻质地砖不透水底釉配方中,用量占配方50%以上,甚至有些厂家钛熔块用到80%。随着钛熔块技术的成熟与品类的增多,甚至有些哑光面釉中也用到了钛熔以达到增白的效果。

随着功能陶瓷的发展,有了负离子瓷砖,石墨烯陶瓷这样的概念甚至产品,而TO2抗菌陶瓷也在路上,以后钛元素在陶瓷工艺中可能会有更广泛的应用。

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