一、滑石瓷烧结范围窄的原因
滑石瓷的烧结是在相当数量的粘滞性的硅酸盐液相参与下进行的。在较多的粘滞性液相参与下的瓷料烧结通常要靠粘滞性液相对瓷坯孔隙的填充来实现陶瓷的致密化。要完成这种致密化，液相的数量通常需要在20~35%以上。
我们知道，烧滑石的理论组成含66.6%（重量）SiO2和33.4%（重量）MgO，这一组成与MgO－SiO2系的最低共熔点（1543℃，参阅图1）的组成非常接近。这表明，纯滑石组成在1543℃以前没有液相产生，至1543℃以后又几乎全部熔融。也就是说，纯滑石物料的烧结范围窄到难于、甚至无法控制的程度。如果采用滑石和粘土配料，这种情况可以得到一定程度的改善。
参阅MgO－Al2O3－SiO2系相图（限于篇幅，图略）如果以90%滑石和10%粘土配料，假设滑石和粘土组成与纯滑石和纯高岭石的组成一致，如果滑石和粘土都为生料，则我们计算一下最低共熔温度1355℃时所能形成的液相数量。
已知滑石（3MgO·4SiO2·H2O）的组成：
MgO 31.7%
SiO2 63.5%
H2O 4.8%
高岭石（Al2O3·2SiO2·2H2O）的组成：
Al2O3 39.5%
SiO2 46.5%
H2O 14%
则配料的组成可简单计算如下：
MgO=31.7×0.9=28.5%
Al2O3=39.5×0.1=4.0%
SiO2=63.5×0.9+46.5×0.1=61.8%
H2O=4.8×0.9+14×0.1=5.7%
配料燃烧后的组成：
Al2O3=4.0×1.06=4.2%
SiO2=61.8×1.06=65.6%
参阅MgO－Al2O3－SiO2系相图，在低共熔温度1355℃下，三个平衡固相刚刚开始消失时的液相量是该温度下所能形成的最高液相量。当平衡矿物M2A2S5在加热过程中刚刚消失时（这时还存在着MS和SiO两个固相），即Al2O3开始全部处于低共熔液相时，液相达到了1355℃下的最高值。
从MgO－Al2O3－SiO2系相图可知，4.2%的Al2O3（配煅烧后Al2O3含量）所形成的低共熔液相量即1355℃下所能形成的最高液相量Lmax。
Lmax(1355℃)=10×4.2/11.83=23%
即该组成的滑石瓷料在1355℃以前没有液相产生，至1355℃以后即生成23%的液相。如果对照一下MgO－Al2O3－SiO2系相图的液相等温线，结合杠杆原理就可以清楚地看到，随着温度的继续升高，液相量增加得非常迅速。
通过上面的简单计算可以看出，就滑石瓷的基础组成来看，Al2O3含量愈高，在低共熔温度1355℃下生成的液相量愈多。由于滑石瓷的基础组成只有加热到低共熔温度1355℃时才开始出现液相，而当出现液相以后，随着温度的升高，液相量增加得非常窄，上述实际基础滑石瓷瓷料的烧结范围一般只有20℃左右。
二、解决滑石瓷烧结范围窄的办法
1、加入添加剂拓宽烧结范围
滑石瓷的烧结范围较窄，主要是液相生成的速度快，而且液相的高温粘度小。因此解决这个问题可以通过加入添加剂提高液相的粘度，使瓷坯在高温下不易变形。此外通过添加剂降低烧结温度，可以拓宽烧结范围。这类添加剂主要有以下几种：
1．1氧化锆和氧化锌
这些添加剂能有效地扩大材料的烧结范围和提高材料的机械强度。因为它们能提高玻璃相的粘度，扩大烧结范围。而高粘度的玻璃相能抑制晶粒的长大，形成细晶结构，从而提高机械强度。其用量一般不超过4%。如果用量过多，将会出现第二晶相，增加结构的不均匀性，降低瓷坯的质量。
1．2氧化镁
MgO能与滑石分解出的游离石英结合，生成电性能优良的偏硅酸镁（MgO·SiO2）。既除去了不利的方石英，又提高电性能。MgO还部分地进入玻璃相。少量MgO略微降低烧结温度，适量MgO可以扩大烧结范围。在一般配方中，MgO的加入量小于8%。当超过10%，就可能生成镁橄榄石（2MgO·SiO2），不仅提高烧成温度，还增加线膨胀系数，降低热稳定性。表1列出了MgO的加入形式对滑石瓷性能的影响。
由于这些含MgO物质的化学活性及含量情况不同，因而它们在配方中的作用也不同。由表1可见，用未经预烧的MgCO3及菱镁矿效果较好。
表1 MgO的加入形式对滑石瓷性能的影响
|
编号 |
MgO的加入形式 |
烧结范围（℃） |
ε |
|
玻璃折射率 |
玻璃相含量（%） |
少量的其他晶相 | |
|
1 |
MgCO3 |
35 |
6.4 |
7~8 |
8 |
1.578 |
42 |
|
|
2 |
1350℃预烧的MgCO3 |
30 |
6.5 |
9 |
10 |
1.578 |
37 |
|
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3 |
1750℃预烧的MgCO3 |
10 |
6.5 |
19 |
30 |
1.574 |
30 |
方镁石 |
|
4 |
菱镁矿 |
30 |
6.5 |
8 |
9 |
1.584 |
34 |
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5 |
烧块1 |
20 |
6.8 |
8 |
9 |
1.581 |
35 |
镁橄榄石及烧结块粒子 |
1 烧块：30.8%MgO加69.2%滑石在1350℃煅烧。
1．3长石
在配方中加入6~7%的长石，烧结范围可以扩大60℃左右，但是长石中含有碱金属氧化物，大大降低了瓷坯的电性能和机械强度，故应严加控制。只有在制造大型、复杂而对电气性能要求不太高的瓷件时才能使用。因为大型瓷件在煅烧时容易出现局部温差、加入长石对扩大烧结范围、降低废品率是非常有效而又切实可行的。
2、制定适宜的烧成制度
由于滑石瓷的烧成温度范围窄，因此必须严格控制烧成制度。烧成窑炉的类型和结构应能保证明具有尽可能小的温度不均匀性。滑石瓷烧成制度的确定应考虑多方面的因素。产品的类型和大小，瓷料的配方以及配料是否经过预烧等都是影响和决定烧成温度和烧成制度的基本因素。
2．1升温速度的确定
如果瓷料未经预烧，其中含有生滑石、粘土和BaCO3、MgCO3等，则应注意到以下两点：第一，由于瓷料没有经过预烧，反应尚未进行，在烧成过程中物系处于不平衡状态，可能在较低的温度下即出现一定数量的不平衡液相。换句话说，未经预烧的配料开始出现液相的温度往往要比经过煅烧的配料低。第二，由于BaCO3的分解温度较高，CO2达到1个大气压时的温度高达1360℃。这样，如果用这类瓷料制备的滑石瓷坯体烧成时升温过快，就会产生在BaCO3等还未充分分解完全的情况下，瓷坯中就已经出现了相当数量的不平衡液相，BaCO3的继续分解，就会因CO2的逸出而使瓷坯起泡，造成废品。
2．2冷却速度的确定
滑石瓷的烧成温度一般为1350~1370℃左右。在烧制大件的板形高功率电容器瓷件时，烧成温度要稍高一点，一般要烧到1380℃左右（工厂以SK13号火锥半倒为准）。从避免滑石瓷中的主晶相原顽辉石或斜顽辉石的转化，提高瓷件的抗老化性能来说，提高冷却速度是有利的。但是，由于滑石瓷的热膨胀系数较大，耐热冲击性能较差，对于大件滑石瓷不宜冷却过快，否则易造成炸裂。由于这一原因，烧制大型瓷件时亦不宜采用冷却速度较快的短隧道窑或推板窑。
2．3严格控制窑内温差及烧成制度
由于滑石瓷的烧成范围窄，烧成和冷却制度对瓷件的抗老化性能都有直接影响，所以烧成制度需要严格控制，控制不当就可能产生各种各样的废品。
如果窑的上下温差过大或烧成温度控制不当，就可能出现生烧或过烧废品。有时由于烧成温度过高，使主晶相晶粒发育较大，使产品的抗老化性能降低，造成粉化事故。烧成时升温速度过快，也可能因出现大量液相后应分解的物料还在继续分解，导致大量气泡出现，甚至使整个瓷件发泡呈现蜂窝状。这种气泡与过烧产生的气泡不同，过烧气泡较小，一般都伴随着明显的沾砂，往往是温度过高时Fe2O3杂质的析氧或硫酸盐杂质的分解造成的；出现大量气泡，甚至整个瓷件呈现蜂窝状发泡，则多为出现相当数量液相之后BaCO3等的继续分解造成的。
三、结论
由于滑石瓷瓷料出现液相的温度较高，一旦出现液相，其数量就较多，而且随着温度的升高液相增加得非常快，因此瓷料的烧结范围比较窄，一般只有20℃左右，这样就给烧成操作带来一定的困难。如烧成温度、升温和降温速度失控或窑炉温度不均匀等均会产生废品。解决办法是：一，加入适量的ZrO2、ZnO、MgO、长石等添加剂，上述加入物均能不同程度地拓宽滑石瓷的烧结范围，但加入量要控制在一定的范围内，如加入过多，会对瓷件的其它性能产生不利影响。二，烧成时选用温度均匀并且易于控制的窑炉，根据产品的类型和大小、瓷料的配方以及配料是否经过预烧等确定合理的升温、降温速度及烧成温度，烧成操作中严格控制烧成制度。
