日用黑釉瓷產品抗熱震性的檢測及評價

甘強

摘 要：文章采用遞增性試驗法對日用黑釉瓷產品進行抗熱震性檢測，發現其在240～280 ℃時才出現裂紋等缺陷，其抗熱震性能明顯優于其他材質的日用瓷器。這一發現對市場監督部門進行有針對性監管、讓廣大消費者和生產銷售方了解產品抗熱震性差異情況，從而更好把握產品的溫度使用范圍有著重要指導意義。同時試驗結果還可以為日用黑釉瓷生產企業改進上釉工藝、提高釉面均勻性、提升產品抗熱性能提供改進方向。

關鍵詞：日用黑釉瓷；遞增性試驗法；抗熱震性

1 前言

隨著建陽建盞燒制技藝的恢復和傳承，日用黑釉瓷產業近年來得到了飛速的發展，黑釉瓷產品也逐漸在日常生活中被廣泛使用。由于黑釉瓷產品在使用過程中會受到沸水浸泡，所以對其抗熱震性的研究日益引起人們的關注。抗熱震性是指材料在溫度發生驟變時，不出現破損或者其它缺陷的能力，同時也是日用陶瓷產品的一項重要物理和安全性能指標。如果產品的抗熱震性不能滿足使用的需求，在日常使用中，其釉面或者胎體就會產生裂紋，甚至發生炸裂。據國外一些相關文獻報道，當陶瓷產品的釉面受到破壞時，會有重金屬析出，危害人體健康。目前，某些黑釉瓷生產企業為了提高其產品的市場競爭力，在其產品的釉料里添加了諸如鈷、鉛等有害重金屬元素進行燒制，用以提高釉面的藝術性和觀賞性。在未出現裂紋等缺陷時，這些重金屬元素不易析出。而黑釉瓷產品一旦在熱震作用下被破壞，其使用安全可靠性則會被極大損害。因此，黑釉瓷產品的抗熱震性應該如何提高，是一個亟待解決的問題。

本文采用遞增性試驗法對市售日用黑釉瓷產品的抗熱震性能進行了綜合分析，通過對比，確定了其適用的溫度使用范圍，并對其機理進行了分析。這一結果同時也從理論上提出了提高黑釉瓷產品的抗熱震性的方法和對策，從而更好地指導日用黑釉瓷企業生產，增強消費者和市場監管部門對于該類產品安全性的信心。

2試驗方法

2.1試驗原理和步驟

試驗溫度從160 ℃開始，依次增加20 ℃。將日用黑釉瓷樣品在加熱爐中加熱至規定溫度后，恒溫30 min，然后迅速投入20 ℃的恒溫水槽中冷卻，靜置10 min后取出擦干，涂抹藍色劑。在標準光源下觀察樣品出現裂紋或破損的情況，記錄20%樣品出現裂紋或破損時的加熱溫度，以確定產品的抗熱震性性能，并計算其抗熱指數。

2.2試驗設備和材料

2.2.1試驗區最高工作溫度

300 ℃；控溫精度：±1 ℃。

2.2.2恒溫水槽溫度控制范圍

15 ～25 ℃；控溫精度：±1 ℃。

2.2.3設備條件、試樣放置方式的選擇

冷卻水溫度的控制水平是對試驗影響較大的因素。日本和澳大利亞的相關檢測規范中規定：使用水冷卻過程中水溫升高不超過10 ℃，以避免冷卻水溫度過高影響試驗結果。試驗中使用的冷卻水槽體積為500 L，水泵的通過流量為100 L/min以保證冷卻水的環流。同時控制一次試樣樣品量≤30個。要求在試驗過程中，冷卻水槽任意點的水溫升高均不超過5 ℃。

試樣的放置方式有三種。一種是平放，冷卻水從產品底部接觸產品，逐步淹沒整個產品并灌滿產品內部；一種是側放，冷卻水從產品側壁開始接觸，然后迅速接觸產品內部空間，由于預試驗結果表明黑釉瓷產品的裂紋等缺陷主要集中于產品的內壁底部，所以該放置姿勢是最優的選擇；第三種放置姿勢是口沿向下反扣放置，這種放置方式會導致產品內部空氣排出困難而影響冷卻水與產品內表面底部的接觸，不利于本試驗的進行。

2.2.4染色溶液的選擇

由于日用黑釉瓷產品釉面底色多為黑色或者柿紅色，并帶有鐵系析晶釉獨特的花紋，所以常規的陶瓷抗熱震性染色劑，如紅、藍墨水、亞甲基藍溶液等很難顯現其裂紋和破損情況。經過多種染色材料的試驗結果，我們采用金黃色的顏料作為黑釉瓷產品的染色材料，得到了最滿意的效果。

2.2.5試樣樣本的選擇

參考了ASTMC554- 1993 （2016）9和BS EN 1183：19978等國外標準對有關試樣數量的要求，樣品應在同一生產批次的規格和器型相同的產品中抽取至少5件樣品。為了樣品具有普遍的代表性，我們選取了市售不同廠家生產、不同規格器型和紋理特點的的日用黑釉瓷共100個批次進行試驗；同時也選取了其他材質的日用陶瓷產品進行試驗，以驗證不同產品在抗熱震性上的差異性。

3試驗結果

部分樣品的測試數據見表1。

3.1抗熱震性評價

從本次試驗結果可以看出，不同材質的日用陶瓷樣品的抗熱震性具有一定的差異性。骨瓷、日用精密陶、鎂制強化瓷、高石英瓷等日用瓷器出現裂紋等缺陷時候的加熱溫度在180～200 ℃的這個區間，而日用黑釉瓷出現裂紋等缺陷的加熱溫度主要分布在240～280 ℃之間，其抗熱震性能明顯優于其他材質的日用瓷器。

陶瓷材料的抗熱震性是其力學性能和熱學性能的綜合表現，因此如線脹系數、熱導率、彈性模量、斷裂能等一些熱學和力學參數，會對陶瓷的抗熱震性產生很大影響。彈性模量表征了材料在一定的應力作用下發生彈性變形的難易程度，彈性模量越大，材料越難發生形變，抗熱震性也就越差。日用黑釉瓷屬于高鐵析晶釉，其形成大多符合液相分離→氧化鐵析晶機理，在高溫燒制過程中，胎體和釉料中Fe2O3的分解產生大量的氣泡。氣泡不斷朝釉面方向上升、膨脹以及合并長大，將其周圍的富鐵氧化物帶到釉面上逸出，形成釉面局部的富鐵區域。也正是由于其釉面的形成原理，導致黑釉瓷釉面和胎體的氣孔率較高，并表現為多數日用黑釉瓷產品在表面都有肉眼可見的細小氣孔（見圖1、圖2）。陶瓷材料的彈性模量隨氣孔率的增大而減小，因此日用黑釉瓷釉面和胎體較高的氣孔率有利于降低彈性模量，提高產品的抗熱震性能。

3.2日用黑釉瓷產品出現缺陷情況評價

日用黑釉瓷產品的形狀、尺寸因素對其的抗熱震性有著重要的影響，不良的結構會導致制品中嚴重的溫度不均勻和應力集中，從而降低抗熱震性。日用黑釉瓷產品抗熱震性試驗缺陷出現部位見表2。從下表可以看出盞型日用黑釉瓷產品主要包括斂口盞、敞口盞、束口盞和撇口盞，抗熱震性試驗缺陷出現部位主要集中在內表面的底部，大多數為環狀的裂紋（見圖3、圖4）。這主要是由于日用黑釉瓷釉料具有較強的流動性，在燒制過程中，容易在內表面底部形成釉料聚集，導致其底部釉面厚度明顯高于側壁。這種釉層的厚薄不一，會在試驗過程中導致側面與底面產生嚴重的溫度不均勻和應力集中，所以底部出現裂紋概率更高。同時通過觀察發現，束口盞的口沿出現裂紋缺陷的概率明顯高于其他器型，這也是由于該器型的口沿處釉面厚薄不均勻所導致的。杯型的日用黑釉瓷產品的缺陷主要集中出現在杯內壁與底部交接處，其原因是該器型的杯壁與底面垂直，加劇了釉面在燒制過程中向底部流動的情況，導致內表面的底部更容易出現環狀裂紋。

4結論與意義

文章采用遞增性試驗法的方法，得出日用黑釉瓷出現裂紋等缺陷的加熱溫度主要分布在240 ～280 ℃之間，其抗熱震性能明顯優于其他材質的日用瓷器。通過觀察日用黑釉瓷產品最初出現裂紋或破損的溫度，直觀的體現了日用黑釉瓷產品實際承受熱沖擊的能力。該發現可以幫助市場監督部門對黑釉瓷產品市場進行針對性監管，讓廣大消費者和生產銷售方了解產品抗熱震性差異情況，從而更好的把握產品的溫度使用范圍。

通過對日用黑釉瓷出現裂痕和缺陷位置情況進行分析，發現缺陷出現部位主要集中在內表面的底部。這主要是由于日用黑釉瓷的釉料具有較強的流動性，導致內表面容易在產品底部形成釉料聚集，其底部釉面厚度明顯高于側壁。在試驗過程中，釉面厚薄程度不一會導致產品表面溫度不均勻和應力集中，故最容易出現裂紋等缺陷。日用黑釉瓷生產企業應重視上釉工藝，盡可能的保持釉面厚度的均勻性，避免缺陷的出現。

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