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瓷砖生产釉裂、针孔、釉泡、缩釉缺陷

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    2019-6-7 14:30
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    [LV.6]常住居民II

    发表于 2019-4-30 16:47:30 | 显示全部楼层 |阅读模式

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    在陶瓷生产过程中,从原料的选择 配比 到产品的烧成 包装 要经过一系列操作工序 其中任何一道工序出现了差错 都会造成制品的缺陷及报废。有些缺陷在半成品制作过程中就可以发现 有的要经过烧成后才能显现出来 。陶瓷制品缺陷名目繁多 产生的原因错综复杂 涉及因素很多 。有的一种工艺因素可能导致不同的缺陷 ;也有同一种缺陷可能由完全不同的几种工艺因素引起 。因此 ,正确而又全面地分析釉面缺陷产生的原因并找出相关的解决办法有时较为困难 。

    一  釉裂产生与坯釉适应性的影响

    坯釉膨胀系数对釉裂的影响

    (1 )釉的膨胀系数大于坯的膨胀系数 当a釉 > a坯时 , 在坯釉的冷却过程中 ,釉层的收缩大于坯体的收缩 , 坯体受到釉层的压缩 ,受到了压应力;而釉受到坯体的拉伸作用受到了张应力 , 当张应力超过了釉层的抗张强度时 ,就出现导致釉层断裂的网状裂纹 。膨胀系数相差愈大 , 龟裂程度愈大 ;

    ( 2) 釉的膨胀系数小于坯的膨胀系数  当a釉 < a坯时 , 在冷却过程中 , 坯的收缩大于釉 , 则釉受到坯体的压缩作用 ,在釉中产生压应力 , 如果釉受到的压应力大于其抗压强度时 , 则容易在釉中产生圆圈状的裂纹 , 甚至引起釉层的剥落 。如果在压应力不是太大的情况下 ,可以抵消一部分由于热应力或外加于釉面的机械力产生的张应力 , 从而提高釉面的抗压强度和热适应性 。因为一般釉的耐压强度 很大 ,常常大于其抗张强度约 50 倍 , 因此 , 只有坯釉膨胀系数相差太大 , 出现了相当大的压力才下会出现剥落现象;

    ( 3) 坯釉的膨胀系数相等或非常接近 当a釉=a坯时 , 在冷却过程中 , 釉中既不会出现张应力也不会出现压应力 ,釉层和坯层结合完美 ,这只是最理想的状态 , 坯和釉的膨胀系数不可能完全一致;

    坯釉膨胀系数值的大小还取决于坯的矿物组成和釉的化学组成 ,而坯的矿物组成又与化学组成 、原料细度和烧成制度有关 。一般坯体中方石英的膨胀系数最大 , 可通过调控Sio2的含量来控制坯料的膨胀系数 , 同时要求有 Cao 和 Mgo等矿化剂存在增加细度能提高其表面积 , 增加了表面能 , 根据固相反应动力学原理 , 其晶型转化成方石英的数量才愈多 。要降低釉的膨胀系数 , 可在工艺许可的条件下少用N a20 和 K2o , 而用其它如 Li2o 等代替 , 同时提高釉烧温度和延长保温时间 ,会使釉料中石英熔融 , 从而降低釉的膨胀系数 ,提高了坯釉的结合强度;

    ( 4 )坯釉中间层对釉裂的影响首先 , 中间层的形成使釉中的Na2o 、K2o等向坯体扩散而含量减少 ,坯体中的AL2o3 和 Sio2 则相应向釉中扩散 , 这一交换结果使釉的膨胀系数降低 , 甚至可由 a釉 > a坯 : 变为a釉 < a坯 , 即釉由承受张应力而转变为压应力 , 从而消除了釉裂 。其次 , 若中间层生成了与坯体性质相近的晶体 , 则有利于坯釉结合 。再者釉熔解了部分坯体表面 , 并渗入坯体 , 坯釉接触面积增大 , 有利于釉的豁附 ,增加坯釉适应性 ;

    (5)釉的弹性 、 抗张强度对釉裂的影响 釉的弹性好 、其变形能力大 ,抵抗坯釉应力或外界机械张力及热应力的能力强 , 对坯釉适应性有利 。而釉的抗张强度愈 大 , 也可以抵消部分坯釉应力 , 釉面愈不容易开裂 。但实际釉的弹性和抗张强度很难同时统一起来 , 因为釉的弹性和抗张能力很大程度上取决于釉的化学组分和釉层厚度 。在釉中 ,有的氧化物弹性模量小 ,但是 , 其强度因子都很低 。Mgo虽然抗 张强度因子很小 ,但因为其弹性模量小 ,弹性好 , 从而弥补了其抗张强度小的弱点 ,故引入 Mgo 能使坯釉结合得很好 。如引入 cao , 釉的抗张强度虽然高 , 但因其膨胀系数和弹性模量都明显提高 , 使之釉面开裂反而增多 。

    二  釉面针孔 、釉泡的产生和影响

    烧成过程中 , 坯釉料中的有机物 、碳素 、碳酸盐 、硫酸盐等分解放出的气体在釉熔融之前未能充分排出 ,气泡上升到釉表面后破裂 , 加上釉的高温熔融状态不良 , 留下的凹坑不能自发封闭而形成针孔缺陷 。釉泡与针孔主要根源均来自釉层中的气泡 , 釉泡包括凸出釉面的开口气泡和闭口气泡:

    (1) 釉泡 、针孔的产生与坯釉料在熔融状态时释放的气体产物有关在坯釉原料中有机物 、碳酸盐 、碳素 、硫酸盐等杂质的含量多; 塑性泥料颗粒过粗或含水量过高 ,坯料混有油污等 。坯釉料在高温灼烧过程中 ,分解放出的气体 ,特别是在釉熔融之前未能完全排除 , 在釉熔温度时 , 熔融状态不均匀 , 从釉层分解释放而上升到釉表面的气体泡 , 在釉表面破裂后很容易产生凹坑不能自发封闭的针孔缺陷 ;

    (2 )与釉熔融状态时的粘度有关 釉料始熔温度低 , 若高温时粘度大 , 流动性就小 , 扩散速度慢 , 熔融釉不 能均匀布满坯体表面 , 而此时的釉表面张力大、表面能也大 , 拉平凹坑的能力强 , 但由于釉粘度大 ,铺展性差 , 阻碍气体的排出和熔体均化 , 在高温 时对坯的润湿不 利 , 加上保温 时间短 ,使得气泡破裂后 凹坑难以拉平。若釉的粘度小 , 表面张力也小 ,气泡破裂产生的表面积增 加 , 表面能也增加 , 表面张力是使液体的表面积维持最小 , 从 而降低表面能。但由于靠表面张力拉平凹坑所做的功不足 以克服针孔所产生的表面能 , 使得 针孔得以保存。故釉熔融状态 时粘度过大、过小都容易产生针孔;

    (3 )与窑的通风性能有关若窑的通风性能不良 , 抽力不够 , 分解产生的气体或窑内水蒸气在釉熔之前不能及时排除 , 都易产生针孔;

    (4 )与烧成的温度和升温速度有关烧成温度过高 , 釉玻化时升温速度过快 , 引起釉面发生 “ 沸腾 ” 形成橘釉。

    三  导致缩釉的影响因素

    ( 1 )缩釉与釉熔融时粘度有关缩釉也叫缺釉 , 是指制品表面脱釉 , 釉熔融时高温粘度大、表面张力大 ,釉对坯的湿润性差 , 熔体均化难容易造成缩釉缺陷。例如 zno 、 AL2O3含量多的釉及错乳浊釉都容易产生缩釉。釉的粘度过小 , 流动性大 ,则容易造成流釉、堆釉及干釉等缺陷。流动性适当的釉 , 不仅能填补坯体表面的一些凹坑 , 而且还有利于釉与坯之间的相互结合 ,生成中间层;

    ( 2 )与釉的物理、化学性质有关坯与釉之间的反应直接影响釉化学性质及釉面状态。如果坯釉之间化学性质相差太大 , 由于作用强烈 , 会使釉被坯体吸收 , 出现 “ 干釉 ” 现象。坯釉中间层能调和釉与坯性质上的差异 , 能增强坯釉结合;

    若釉层干燥收缩性大 , 或对坯体的附着力差 (如坯体粘粉、积尘、有油污等 ) ; 素坯吸水率低 ,釉层过厚 ,施釉后釉层表面水分未全部被素坯吸收 ,都易产生缩釉。若釉坯储存时间过长 , 由于可溶性的盐析晶聚集到制品的边缘或接头处形成硬壳不被釉润湿、烧后缩釉。

    陶瓷生产中常见的品质缺陷有几十种 , 釉裂、针孔、缩釉现象是 10 种主要的、 容易产生的缺陷(釉裂、针孔、缩釉、 斑点、落脏、 磕碰、 坑包、 凹凸、 橘釉、烟熏等) 中的 3 种。虽然不同类型的陶瓷制品的同一种缺陷或类似缺陷产生的原因不尽相 同 ,但是其缺陷所产生 的原理还是基本相同的。因此 , 在分析各类陶瓷制品 同种缺陷的产生原因时 ,还是可以相互参考 ,从中得到启发 ,并把这些理论应用到实践上 , 根据缺陷产生的原因去采取相应的措施 , 从而达到减少制品缺陷的目的 。

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