Цельзиановая керамика

Цельзиан – алюмосиликат бария, имеющий формулу BaO ∙ Al₂O₃ ∙ 2SiO₂. В природе он встречается в виде минерала такого же названия. Промышленные месторождения цельзиана неизвестны и цельзиановую керамику синтезируют. Цельзиан относится к группе полевых шпатов, но в отличии от широко применяемых в тонкой керамике калиевых и натриевых полевых шпатов (ортоклаза и альбита) имеет значительно большую температуру плавления (1740°С). Кристаллизуется цельзиан в моноклинной сингонии. Выше 1600°С существует гексагональная модификация. Минерал цельзиан имеет твердость по шкале Мооса – 6, плотность 3,21 – 3,28 г/см³.



Уравнение реакции получения цельзиана:
Al2O3∙2SiO₂∙2H₂O → Al₂O₃∙2SiO₂ + 2H₂O
Al₂O₃∙2SiO₂ → Al₂O₃ + 2SiO₂
BaCO₃ + Al₂O₃∙2SiO₂∙2H₂O = BaO∙Al₂O₃∙2SiO₂+2H₂O + CO₂
BaCO₃ + Al₂O₃+2SiO₂ = BaO∙Al₂O₃∙2SiO₂+ CO₂
BaCO₃ + Al₂O₃∙2SiO₂ = BaO∙Al₂O₃∙2SiO₂+CO₂
BaO + Al₂O₃ + 2SiO₂ = BaO∙Al₂O₃∙2SiO₂
BaO + Al₂O₃∙2SiO₂ = BaO∙Al₂O₃∙2SiO₂

Технология изготовления цельзиановой керамики двухстадийная. Первая стадия представляет собой синтез цельзиана из тщательного смешанных мокрым способом каолина, глины и BaCO₃ при 1250 – 1300°С. Для облегчения синтеза и снижения его температуры в массу вводят небольшие добавки CaCO₃, ашарита 2MgO∙B₂O₃∙H₂O и др. Эти добавки способствуют кристаллизации моноклинной модификации цельзиана. Синтез цельзиана сопровождается большой усадкой массы вследствие диссоциации BaCO₃ и дегидратации глины и каолина (до 40%). После обжига спек размалывают, вновь смешивают с сырыми материалами и оформляют в изделие преимущественно методом прессования. Изделия из цельзиана можно оформлять и другими методами непластичной технологии.


Температура обжига цельзиановой керамики 1380 – 1400°С. Обжигать изделия следует в слабоокислительной или нейтральной среде. Цельзиановая керамика имеет следующие свойства:
Плотность кажущаяся, г/см³ – 3-3,1
Диэлектрическая проницаемость – 6,5-7
Тангенс угла диэлектрических потерь - 1-2 ∙ 10^-4
ТКЛР – 2,1-2,2 ∙ 10^-6
Ценные свойства цельзиановой керамики (особенно термостойкость) позволяют применять её в некоторых видах изделий для радиотехники (например, в каркасах катушек индуктивности).