關于仿古磚熱穩定性的探討

摘 要 本文詳細介紹了影響仿古磚熱穩定性的主要因素，提出了提高坯、釉適應性的相應措施。

關健詞 熱穩定性，熱膨脹系數，生產工藝控制

1引言

釉磚產品使用一段時間后釉面易出現開裂甚至剝落，這是由于產品熱穩定性不佳造成的。熱穩定性又稱抗熱震性、耐急冷急熱性，指陶瓷材料抵抗溫度劇變而不破裂的性能。陶瓷制品的熱穩定性在很大程度上取決于坯、釉的適應性特別是二者熱膨脹系數的適應性，因而可從熱穩定性的好壞來判斷陶瓷產品抗后期龜裂性的好壞。亞光釉（熔塊釉或生料釉）的熱膨脹系數一般較大，所以產品的熱穩定性容易出現問題。本文主要討論亞光地磚產品（即仿古地磚產品）的熱穩定性。

2 仿古磚熱穩定性的影響因素

仿古磚產品熱穩定性的好壞主要由坯、釉的熱膨脹系數差異大小決定，同時也與生產工藝過程控制有關，下面分別加以討論。

2.1坯、釉的熱膨脹系數差異引起的產品熱穩定性問題

由于坯體和釉料熱膨脹系數的差異，使得產品在受熱和冷卻的過程中，坯體與釉層之間產生拉伸應力或壓縮應力。當二者之間的應力超過一定范圍時，就會導致產品的熱穩定性不過關，釉面出現龜裂，嚴重時剝落，同時磚坯還會出現相應的上翹或龜背變形。當釉的熱膨脹系數大于坯時，在冷卻過程中釉的收縮大于坯，釉本身受拉伸應力，坯向上彎曲，即有出現龜裂的傾向，如圖1所示；反之，當坯體的熱膨脹系數大于釉時，釉的收縮小于坯，則會出現與上述相反的現象，釉本身受到壓縮應力，坯體向下彎曲，釉有崩落的傾向，如圖2所示。實際生產中，產品出現龜裂的現象多于崩落現象，這是因為釉的抗拉強度小于抗壓強度，在仿古地磚中，特別是早期產品，由于部分坯用原料的局限性，往往都是釉的熱膨脹系數大于坯體的熱膨脹系數，從而導致產品在使用一段時間后易出現釉面開裂的現象。

圖1釉的膨脹系數大于坯

圖2坯的膨脹系數大于釉

2.2 生產過程控制中影響熱穩定性的因素

產品的熱穩定性不過關，不僅與坯、釉的熱膨脹系數有關，還與產品的加工過程有關。

2.2.1 加工工藝

物料的球磨細度對產品的釉面抗龜裂性能有一定的影響，例如：石英、長石磨細后一方面改善了產品的氣孔率，另一方面也改變了燒成過程中的反應條件，提高了釉的燒結程度，進而提高釉面的抗裂能力，改善產品的熱穩定性。

2.2.2 工藝指標

這里的工藝指標主要指施釉的工藝指標，如：釉漿的比重、施釉厚度。釉正常融合于坯體，不僅與熱膨脹系數有關，還與燒制過程中產生的應力大小有關。釉的厚度不同，在加熱和冷卻的過程中所受的應力就不同，釉層越厚產生的應力就越大。在生產中可根據磚的開裂和變形情況，綜合施釉量大小對產品的影響來選擇合適的工藝參數。

2.2.3燒成控制

這里講的燒成控制主要指燒成溫度和燒成周期。為提高其熱穩定性，一般都會在仿古磚上施以化妝土（俗稱底釉）后再施面釉。燒成溫度對中間層的生長有直接影響，燒成溫度高、燒成周期長，有利于中間層的生長，使產品熱穩定性變好，減少釉裂；燒成溫度也影響坯、釉的融合反應，從而影響其熱穩定性。如不考慮瓷化程度對熱膨脹系數的影響，產品重燒或高溫燒成都能減少或消除釉面龜裂，提高其熱穩定性。這是因為高溫下釉與坯反應充分，促使釉與坯之間的結合層更加均勻，減少或消除兩者之間的應力，從而起到提高熱穩定性的作用。此外，冷卻制度中的冷卻溫度梯度和速度也影響坯、釉間的應力，冷卻溫差大、冷卻速度過快，熱穩定性就會變差。

3提高仿古磚熱穩定性的措施

仿古磚熱穩定性的提高主要從以下幾方面著手：

3.1 調整坯、釉的熱膨脹系數

提高仿古磚熱穩定性的關鍵是提高坯、釉熱膨脹系數的適應性。通過在坯與面釉之間施一層化妝土作為中間層，可緩和坯釉之間的應力。通過引入不同性能的原料，進行合理的配比來調節坯體、化妝土、面釉的熱膨脹系數，使之相互適應。當然這些方面的調整要以能同時適應產品的整個加工程序和其它理化性能為前提。實踐證明，下表所示的三種方式均可使產品達到熱穩定性的要求，以方式一和方式三兩種方式最為穩定，當然 ，其熱膨脹系數的差值必須在合理的范圍內才能進行這種方式的調節。

增大坯體的熱膨脹系數可采取以下措施（但在調整時應適當考慮到坯體的其它相關性能）：

（1） 適當增加石英用量、減少塑性粘土的用量；

（2） 減少長石用量；

（3） 用高嶺土置換一部分塑性粘土；

（4） 提高坯體的燒結溫度；

（5） 適當增加坯用滑石用量。

以下措施可增大化妝土的熱膨脹系數：

（1） 適當增加長石、石英的用量；

（2） 適當降低高嶺土的用量；

（3） 引入高膨脹系數熔塊。

對于面釉，增大其熱膨脹系數可采取如下措施：

（1） 增加長石、石英的用量；

（2） 增大硅灰石、滑石的用量；

（3） 適當減少高嶺土的用量；

（4） 引入高膨脹系數的熔塊。

當需降低面釉的膨脹系數時，可用煅燒高嶺土替換部分氧化鋁。

以上調整要兼顧釉面效果和化學性能。不同條件下，不同純度的原料效果會有差異，需要操作者試驗摸索原料配比和物料性能。

3.2 合理調整生產工藝指標

需要注意的工藝指標主要包括以下兩個方面：

（1） 保持坯料、釉料細度的穩定。坯料殘余物中的石英、長石的細度對坯體的熱膨脹系數有一定的影響；釉料的細度對釉面效果、熔化溫度也有影響。

（2） 根據坯體、化妝土、面釉的熱膨脹系數的相對大小，在生產中合理地調配化妝土、面釉的比重和施釉量，在保證產品效果的同時，使熱穩定性得以提高。一般可采取適當增減化妝土和面釉用量的方法來調節產品的熱穩定性。

3.3 燒成制度的調整

前面已經指出，可通過提高燒成溫度、延長燒成周期的方法來促進中間層的生長，使坯釉結合更加緊密，提高熱穩定性。另外，可通過冷卻方法的調整來減小因急冷而產生的應力，提高產品的熱穩定性。

4結束語

產品的熱穩定性不過關，常會引起后期龜裂的發生，這就需要品管檢測部門及時發現并做好坯體、釉料的熱膨脹系數的檢測；車間也要做好產品生產前的中試檢測工作。由于生產狀況的不同而造成的具體差異需要配方試驗者、生產管理者在實踐中查找和總結。

參考文獻

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