陶瓷磚釉面耐磨性測試方法探討

摘 要：評價有釉陶瓷磚的質量好壞、裝飾效果的重要指標之一是釉面耐磨性。對陶瓷磚釉面進行表面耐磨性（耐磨等級、耐磨轉數）試驗、莫氏硬度試驗、陶瓷磚劃痕試驗對比，對比測試數據、探討測試陶瓷磚釉面耐磨性的試驗方法，最后提出對測試方法標準化、規范化的建議。

關鍵詞：陶瓷磚;耐磨性試驗;莫氏硬度試驗;陶瓷磚劃痕試驗

1 前言

現在，人們越來越重視室內裝潢，不僅追求裝飾材料的視覺效果、美觀設計，還十分重視建筑材料的質量和使用壽命。在眾多裝飾材料中，陶瓷磚設計美觀多樣、鋪貼便捷、使用壽命長等優點，使其在裝修裝潢中得到了大量的應用，特別是在墻面、地面的裝飾中。其中，拋釉磚具有設計新穎、光澤度高的優點，受到大量消費者的青睞。為了評價材料的使用壽命，耐磨性是評價其質量的重要指標。

目前行業內衡量建筑陶瓷磚釉面耐磨性的指標為耐磨性[1]（耐磨等級、耐磨轉數）和硬度（莫氏硬度）兩個指標。陶瓷磚釉面耐磨性（耐磨等級、耐磨轉數）的測定，是檢測員在一定觀察條件下，通過視覺觀察對比已磨損的試樣和未磨損試樣的表面差異來進行評價。陶瓷磚的顏色、花紋、表面質量、觀測者的視力等主、客觀因素會影響耐磨性的評價。莫氏硬度試驗是通過采用已知硬度的標準礦石，手動刻劃試樣表面來測定，以試樣表面剛好能產生明顯劃痕的最低硬度值作為試樣的硬度檢測結果。

2有釉陶瓷磚耐磨性的測定過程

陶瓷磚的耐磨性測定以《陶瓷磚試驗方法 第7部分：有釉磚表面耐磨性的測定 GB/T3810.7-2016》[2]為依據來進行。測試原理是通過釉面上放置研磨介質并旋轉，對已磨損的試樣與未磨損的試樣的觀察對比，評價陶瓷磚的耐磨性。

2.1設備

2.1.1耐磨試驗機

耐磨試驗機由內裝電機驅動水平支承盤的鋼殼組成，試樣尺寸為100mm×100mm。支承盤中心與每個試樣中心距離為195mm。相鄰兩個試樣夾具的間距相等，支承盤以300r/min的轉速運轉，產生22.5mm的偏心距，因此每塊試樣做直徑為45mm的圓周運動，試樣由帶橡膠密封的金屬夾具固定。夾具的內徑是83mm，提供的試驗面積約為54cm2，橡膠厚度是9mm，夾具內空間高度是22.5mm。試驗機達到預調轉數后，自動停機。

2.1.2目視評價用裝置

箱內用色溫6000～6500K的熒光燈垂直置于觀察磚的表面，照度約為300lx，箱體尺寸為61cm×61cm×61cm，箱內刷自然灰色，觀察時避免光源直接照射。

2.2樣品

本實驗樣品選取目前裝修裝潢流行的灰色系晶理石，試樣尺寸為100mm×100mm，選擇試樣應包含整磚的特點部分。試樣數量為11塊，其中8塊試樣經試驗供目視評價用。

2.3實驗過程

將清潔、干燥的試樣的釉面朝上，用金屬夾具夾緊，在夾具加料孔中加入研磨介質后，蓋上蓋子。研磨介質由70.0g直徑為5mm的鋼球、52.5g直徑為3mm的鋼球、43.75g直徑為2mm的鋼球、8.75g直徑為1mm的鋼球、3.0g F80剛玉磨料和20mL去離子水組成。試樣的預調轉數為100、150、600、750、1500、2100、6000和12000轉。達到預調轉數后，取下試樣，在流動水下沖洗，并在（110±5）℃的干燥箱內烘干；被鐵銹污染的試樣，用10%的鹽酸擦洗，然后立即用流動水沖洗、干燥。

將試樣放入觀察箱中，用一塊已磨試樣，周圍放置三塊同型號未磨試樣，在300lx照度下，距離2m、高1.65m，進行目視觀察對比未磨合經過研磨后的磚釉面的差別。

2.4結果分級

有釉陶瓷磚的根據表1進行分級。

通過12000轉試驗后，根據GB/T 3810.14-2016做耐污染試驗。

2.5試驗結果

每次目視觀察對比至少經過3名觀察員進行觀察并發表意見。結果如表2所示。

3莫氏硬度試驗方法

莫氏硬度試驗以《人造石 JC/T 908-2013》附錄A[3]為依據來進行。測試原理是采用已知硬度的標準礦石手動刻劃試樣表面測定莫氏硬度。從小到大選用不同莫氏硬度值的標準礦石刻劃表面，以試樣表面剛好能產生明顯劃痕的最低硬度值作為試樣的硬度檢驗結果。

3.1標準劃痕礦石

標準礦石及硬度見表3。

3.2 樣品

試樣尺寸為100mm×100mm，數量為3塊。

3.3 實驗過程

將試樣平穩放置在堅硬的支撐物上，飾面朝上。按從小到大的順序選取不同的莫氏硬度級別的標準礦石，用礦石的新刃口施力均勻、垂直地對試樣表面進行刻劃。在每件試樣的四個不同位置各劃一道，以剛好能產生明顯劃痕的最低硬度值作為檢驗結果。

3.4 試驗結果

莫氏硬度試驗結果如表4所示。

4 陶瓷磚劃痕試驗

采用瓷磚劃痕儀，測定陶瓷磚在恒定的移動速度和固定的刻劃角度下，不同的壓力對陶瓷磚釉面產生的劃痕。

4.1設備

瓷磚劃痕儀利用恒速馬達，通過齒輪齒條傳動帶帶動樣品滑動，移動速度為3cm/s。刮針尖端鑲嵌有金剛石，垂直接觸于陶瓷磚表面。刮針上方有支架，支架上可放置不同重量的砝碼。

4.2 樣品

試樣尺寸為40mm×150mm，數量為8塊。

4.3 實驗過程

將清潔、干燥的試樣釉面向上放置瓷磚劃痕儀的滑板上，調節限位器使試樣固定。調整刮針的尖端垂直接觸試樣釉面。在刮針支架分別添加50g、60g、70g、80g、90g、100g、110g、120g的砝碼。啟動儀器，滑板帶動試樣水平移動。測試結束，取下試樣觀察，以剛好能產生明顯劃痕的重量值作為試驗結果。

4.4 試驗結果

陶瓷磚劃痕試驗結果如表5所示。

5 試驗結果分析

綜合以上三項試驗結果，如表6、圖2所示。

（1）在有釉陶瓷磚耐磨性的測定中，陶瓷磚表面效果對測定結果影響較大。從表6中可知，釉面顏色越深，隨灰色逐漸加深，可見磨損的研磨轉數、研磨等級逐漸下降。在實際試驗中，試樣釉面顏色越淺、淺色花紋越多，會影響觀察員的目視觀察結論。

（2）在莫氏硬度試驗中，對同一種類的陶瓷磚——拋釉磚，7個樣品莫氏硬度相差1個等級，曲線趨勢較平穩。在一定程度上，以莫氏硬度試驗衡量陶瓷磚耐磨性，可以消除試樣表面效果對試驗結果的影響。但有研究[4]顯示，不同檢測人員有施力大小差異，施加力大的比施加力小的莫氏硬度值大一個等級；施加力度大體相同，采用標準礦石尖銳的銳角部分、較鈍不尖銳部分，測得的莫氏硬度值尖銳的銳角較不尖銳部分大一個等級。

（3）在陶瓷磚劃痕試驗中，對于拋釉磚，7個樣品相差1個梯度，曲線趨勢較平穩，結果趨勢與莫氏硬度試驗相同，即在一定程度上，以陶瓷磚劃痕試驗衡量陶瓷磚耐磨性，可以消除試樣表面效果對試驗結果的影響。且儀器的施力值可量化，礦石刻劃的部位、角度固定，在一定程度上消除了莫氏硬度試驗中因人員、礦石刻劃部位差異帶來的誤差。

6結論

綜上所述，在對陶瓷磚進行有釉陶瓷磚耐磨性試驗、莫氏硬度試驗、陶瓷磚劃痕試驗后，其結果表明：

（1）陶瓷磚劃痕試驗可有效量化評估陶瓷磚的耐磨性能；

（2）耐磨性試驗的結果與樣品表面效果和檢測員的操作具有一定的相關性；

（3）莫氏硬度試驗的結果同樣與樣品表面效果和檢測員的操作有關聯。

因此，為獲得更準確、更具一致性的陶瓷磚耐磨性能評估，我們建議在進行耐磨性試驗和莫氏硬度試驗時，盡量確保樣品的表面效果一致，并由經驗豐富的檢測員進行操作。

為確保陶瓷磚劃痕試驗的準確性和公正性，建議標準機構能夠盡快制定出更為詳細的標準規范。這些規范應明確規定試驗的具體步驟，設備要求，人員操作等內容，以減少人為因素、設備因素和標準礦石等潛在因素對試驗結果的影響。通過實施這些標準，我們可以確保所有陶瓷磚的劃痕試驗都按照統一的標準進行，從而獲得更為準確和可靠的數據

參考文獻

[1] GB/T 4100-2015 陶瓷磚[S].北京：中國標準出版社，2015.

[2] GB/T 3810.7-2016/ISO 10545-7：1996 陶瓷磚試驗方法[S]北京：中國標準出版社.

[3] JC/T 908-2013 人造石[S].北京：中國建筑工業出版社.

[4]陳錫聰.陶瓷磚莫氏硬度檢測方法探討.佛山陶瓷.2017（6）：44-47.