衛(wèi)生陶瓷釉面針孔與氣泡產(chǎn)生的原因及解決方法＊

范金嶺 李新伍

（1唐山中陶實業(yè)有限公司 河北 唐山 063021）（2咸陽陶瓷研究設(shè)計院 陜西 咸陽 712000）

前言

隨著人們生活水平的提高，衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品應(yīng)用范圍越來越廣，人們對衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品的外觀質(zhì)量要求也越來越高。目前我國衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)量已躍居世界首位，但產(chǎn)品質(zhì)量大部分仍處于中低檔水平，與國外優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品相比存在較大差距。目前用戶反映最為強(qiáng)烈的問題是產(chǎn)品的釉面針孔和氣泡，它嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的裝飾效果和產(chǎn)品的外觀質(zhì)量。因釉面針孔和氣泡的存在，降低了制品的透明度和釉面光澤度，從而影響了產(chǎn)品的表面質(zhì)量，影響了企業(yè)的信譽(yù)和效益。釉面針孔和氣泡產(chǎn)生的原因涉及的因素較多，所以如何減少釉面針孔和氣泡缺陷，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，也是一直困擾著各陶瓷生產(chǎn)企業(yè)的難題。

釉面針孔和氣泡是陶瓷釉面最常見的缺陷。導(dǎo)致該缺陷產(chǎn)生的原因貫穿了陶瓷生產(chǎn)的全部過程，即在原料選擇、生產(chǎn)工藝過程、燒成制度等方面都有可能造成產(chǎn)品出現(xiàn)此類缺陷。釉面針孔和氣泡產(chǎn)生的主要原因是在燒成過程中，釉料隨著溫度的升高，逐漸熔化并形成玻璃層，當(dāng)釉面完全熔化達(dá)到封閉狀態(tài)時，此時坯體中或釉層中產(chǎn)生的氣體還沒有及時排除，其中一部分氣泡被包裹在釉層下形成釉泡，另一部分氣泡則上升到表面破裂，留下了凹坑而形成了針孔。為了確定缺陷產(chǎn)生的主要原因，筆者從以下5個方面闡述了陶瓷釉面針孔和氣泡產(chǎn)生的原因及其相應(yīng)的解決方法，供同行參考。

1 泥釉用原料方面

1.1 產(chǎn)生釉面針孔和氣泡的原因

1）原料中含有的有機(jī)物和碳素過多。如果這些有機(jī)物和碳素由于升溫過快、氧化溫度過低、氧化氣氛不足等原因，在氧化分解階段沒有完全反應(yīng)，而在高溫階段，釉在已經(jīng)熔融時再反應(yīng)釋放出氣體，就可能使制品產(chǎn)生釉面針孔或氣泡。其反應(yīng)如下：

2）因為原料中含有硫化鐵。因為硫化鐵沒有磁性，所以用吸鐵器、吸鐵棒很難除去這些雜質(zhì)。硫化鐵進(jìn)行氧化反應(yīng)產(chǎn)生的氣體不僅使制品產(chǎn)生釉面針孔或氣泡，而且反應(yīng)生成的Fe2O3還會影響制品的外觀顏色，且Fe2O3在高溫時進(jìn)一步分解或還原而釋放出的氣體更容易使制品產(chǎn)生釉面針孔或氣泡。其反應(yīng)如下：

3）粘土類原料中含有結(jié)構(gòu)水。因其所含結(jié)構(gòu)水的排除溫度與其結(jié)晶程度、礦物組成及升溫速度等因素有關(guān)，若升溫過快也會導(dǎo)致使制品產(chǎn)生釉面針孔或氣泡。陶瓷生產(chǎn)中常用的幾種含有結(jié)構(gòu)水的原料的脫水溫度分別為：高嶺石類粘土為400～600℃，蒙脫石類粘土為550～750℃，伊利石類粘土為550～650℃，葉蠟石為600～750℃，瓷石為600～700℃，滑石為800～900℃。

4）因為原料中含有碳酸鹽，這些碳酸鹽礦物的分解反應(yīng)一般要在1000℃左右才基本結(jié)束，而這時釉已經(jīng)燒結(jié)，甚至熔融，分解反應(yīng)所產(chǎn)生的氣體相對較難排除，所以也較易使制品產(chǎn)生釉面針孔或氣泡，其反應(yīng)如下：

5）原料中含有較多的硫酸鹽和高價鐵。原料中含有較多的硫酸鹽和高價鐵非常容易使制品產(chǎn)生釉面針孔或氣泡。因為這些硫酸鹽和高價鐵在氧化氣氛中要在高于1200℃以上才能進(jìn)行分解，在還原氣氛中也要在高于1080℃才進(jìn)行還原分解反應(yīng)，而此時坯體已經(jīng)有液相存在，釉面已經(jīng)開始融化，反應(yīng)所產(chǎn)生的氣體較難排除，所以非常容易使制品產(chǎn)生釉面針孔或氣泡。其反應(yīng)如下：

以上化學(xué)反應(yīng)在還原氣氛中進(jìn)行，反應(yīng)溫度為1080～1100℃

1.2 解決釉面針孔和氣泡的方法

1）泥釉用原料盡量選擇不含或盡量少含硫酸鹽、高價鐵和硫化鐵的原料和含有有機(jī)物和碳素較少的原料，泥用原料應(yīng)盡量少用或不用含碳酸鹽的原料。

2）使用不含有機(jī)物、吸附水及結(jié)晶水的原料。硅灰石不含有有機(jī)物、吸附水及結(jié)晶水，所以硅灰石幾乎不產(chǎn)生氣體。因此，使用硅灰石代替方解石或白云石配泥、配釉時可以減少泥釉中氣體的產(chǎn)生量，也可相應(yīng)減少了釉面針孔或氣泡。

2 泥釉配方方面

2.1 產(chǎn)生釉面針孔和氣泡的原因

1）釉料中含有碳酸鹽（尤其是石灰石）過多。高溫時碳酸鹽分解產(chǎn)生的氣體，以及碳酸鹽分解生成的CaO在燒成過程中容易吸收游離碳素和碳化物，這些被吸收的游離碳素和碳化物隨著溫度的升高燒掉而生成氣體，這些氣體如果逸出則可能產(chǎn)生釉面針孔，如果沒有逸出則可能形成氣泡。

2）釉料的高溫粘度大（釉料的高溫粘度與釉料的顆粒、流動性能和釉料的化學(xué)成分有關(guān)）。釉下層排出的氣體，最初會出現(xiàn)小氣泡，隨著溫度的繼續(xù)上升，大氣泡被熔掉，留下的小氣泡也會導(dǎo)致釉面針孔或釉泡；釉料的高溫粘度大，釉料的流動性能較差，使氣體逸出釉面時所產(chǎn)生凹坑難以被流平而產(chǎn)生釉面針孔。

3）釉料的始熔溫度過低。釉料始熔溫度過低會阻礙氣氛滲入到坯體中，從而推遲了坯體中的各種氧化還原反應(yīng)的進(jìn)行。當(dāng)釉熔體封閉坯體后，這些反應(yīng)所產(chǎn)生的氣體容易使產(chǎn)品產(chǎn)生釉面針孔或氣泡；而釉料過早?；?，氧化分解所產(chǎn)生的氣體不易逸出，滯留于釉層中而形成氣泡，這些氣體若隨溫度的升高而沖出釉面便形成釉面針孔。

2.2 解決釉面針孔和氣泡的方法

可調(diào)整釉料配方以適應(yīng)現(xiàn)有注漿工藝。降低釉料的高溫粘度，使氣體較易通過熔融的釉層；提高釉料的始熔溫度，使釉面在熔融前排出更多氣泡。

3 泥釉制備方面

3.1 產(chǎn)生釉面針孔和氣泡的原因

1）釉料顆粒過粗會造成釉料高溫粘度大，阻礙氣體排出，易形成釉面針孔或氣泡，同時釉的流動性能也變差，難以填平氣體排出釉面時留下來的凹坑，導(dǎo)致釉面針孔缺陷。

2）泥料、釉料最好分別進(jìn)行3次除鐵，以免高價鐵在高溫階段反應(yīng)生成氣體而造成釉面針孔或釉泡缺陷。

3）注漿泥漿要先進(jìn)行陳腐，因為陳腐可使粘土與電解質(zhì)溶液間進(jìn)行充分的離子交換，促使泥漿粘度降低，從而改善泥漿的流動性和空漿性能，有利于注漿時氣體的排出，若氣體被封閉在坯體中，燒后容易形成釉面針孔或釉泡。

4）適量增加釉漿中細(xì)顆?？梢蕴岣叱捎运俾?，提高顆粒在液相中的溶解度，使顆粒相互反應(yīng)完全，減少大氣泡的殘留；但釉料過細(xì)，會降低熔點(diǎn)，使釉漿過早形成粘度大的釉熔體，使泥釉分解產(chǎn)生的氣體不能順利排出，從而導(dǎo)致制品產(chǎn)生釉面針孔或釉泡缺陷。

5）釉漿制備時混入雜質(zhì)或氣泡、釉漿制備后存儲的時間過長和存儲釉漿的溫度偏高等都會造成制品表面釉面針孔或釉泡的產(chǎn)生。

3.2 解決釉面針孔和氣泡的方法

1）泥料、釉料顆粒不宜過粗。通過陳腐可以使泥料在毛細(xì)管的作用下，使水分濕潤滲透、分布均勻，還可以在細(xì)菌的作用下，促使有機(jī)物的腐爛而生成有機(jī)酸，經(jīng)過氧化還原反應(yīng)使FeS2分解成H2S氣體和鐵的氧化物，使CaSO4還原為CaS，并與H2O及CO2作用形成Ca－CO3，釋放出H2S氣體等一系列反應(yīng)。由于FeS2分解成H2S氣體和鐵的氧化物，這樣可使非磁性的FeS2轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂写判缘蔫F的氧化物，并用吸鐵器、吸鐵棒除去FeS2，泥料中FeS2氧化反應(yīng)產(chǎn)生氣體和Fe2O3就會減少，同時也減少了Fe2O3在高溫時進(jìn)一步分解或還原而放出氣體的量，故降低了制品的釉面針孔或釉泡。由于CaSO4轉(zhuǎn)變?yōu)镃aCO3，這樣使在高溫下才能分解的CaSO4轉(zhuǎn)變?yōu)樵谳^低溫度下就能分解的CaCO3，因而也減少了制品的釉面針孔和氣泡。

2）練泥要充分，真空度要達(dá)到要求。經(jīng)過真空練泥機(jī)練泥可以除去泥料中的空氣，增加泥的致密度，從而減少了坯體的氣體含量、減少了坯的氣孔率，有利于降低制品的釉面針孔或釉泡缺陷。

3）在釉漿制備過程中，如果球磨效率低、球石質(zhì)量差，會造成球磨時間長，球石磨損大，致使釉中的SiO2含量增加，釉的高溫粘度和釉燒溫度增加，若仍按原溫度進(jìn)行釉燒，則由于燒成溫度低、高溫粘度大，阻礙釉中氣泡的排出，致使氣體排出后留下的凹坑未能及時修復(fù)（尤其是低溫快燒的低溫釉），從而形成了釉面針孔或釉泡。

4）避免制備后釉漿儲存時間過長。釉漿制備后存儲的時間過長，釉漿中的堿類物質(zhì)會繼續(xù)分解而改變釉的成分。當(dāng)儲存過長的釉漿經(jīng)過釉燒時就會產(chǎn)生釉面針孔或氣泡；釉漿存儲的溫度偏高，釉漿會發(fā)酵產(chǎn)生氣泡；釉漿攪拌速度太快，易使空氣進(jìn)入，如果施釉前過濾不好，這些氣泡就會留在釉層中，燒后會導(dǎo)致制品產(chǎn)生釉面針孔或釉泡缺陷。

4 生產(chǎn)工藝過程方面

4.1 產(chǎn)生釉面針孔和氣泡的原因

1）注漿模型含水量低（模型必須含有5%～6%的水分），吸水速度快，也容易造成釉面針孔；如果模型含水量高（含水量為10%～18%），吸水速度過慢，也容易產(chǎn)生釉面針孔。

2）注漿時注漿速度過快，空氣不能充分排出，或者泥漿溫度過高，容易發(fā)酸而失去水分，氣泡不容易排出，均容易出現(xiàn)釉面針孔和氣泡。

3）在坯體含水率較高時上釉，且上釉后沒有進(jìn)行干燥或干燥時間短就進(jìn)行裝燒。坯體的入窯水分應(yīng)根據(jù)燒成速度而定，燒成速度越快，坯體的入窯水分越低（一般衛(wèi)生瓷坯體的入窯水分應(yīng)控制在2%以內(nèi)），則由于燒成時水蒸氣大量逸出而產(chǎn)生針孔（如果溫度上升過快還會起泡）。

4）坯體上釉前含水率低、導(dǎo)致坯體溫度過高。擦水時將坯面潤濕得不徹底，會使釉不能被坯體均勻地吸收，也容易使氣體封閉而出現(xiàn)釉面針孔和氣泡。

5）濕坯利用窯爐余熱進(jìn)行烘干，時間過長，坯體吸收了大量的碳素而容易形成釉面針孔和氣泡；或釉坯放置時間過長，坯體上粘有大量的有機(jī)雜質(zhì)（灰塵），而裝坯時又沒有將有機(jī)雜質(zhì)（灰塵）清理干凈，也會產(chǎn)生釉面針孔和氣泡。

6）釉漿過稀或過稠，不但容易產(chǎn)生釉裂，而且也因為容易封閉氣體而引起釉面針孔或氣泡。

7）施釉中釉層過薄會使部分熔釉被多孔的坯體吸收而形成釉面針孔。

8）坯體干燥不均勻，也容易產(chǎn)生釉面針孔或氣泡。當(dāng)坯體干燥不完全，含有一定的自由水時，使得局部溫度相對增高，收縮變小，顆粒間隙變大，在施釉過程中吸入坯體中的水分，比較容易在局部達(dá)到瞬間的飽和，出現(xiàn)釉漿不易干固的現(xiàn)象。當(dāng)吸入坯體中的水分在坯體溫度的作用下汽化時，這些水汽會沿顆粒的間隙集中在該處排出坯體外，這樣使得水汽排出與釉面該部分的干固同時進(jìn)行。隨著釉漿的逐漸干固，在該部分會出現(xiàn)許多針孔或氣泡，這些針孔或氣泡有時目測不到，但經(jīng)過燒成后會出現(xiàn)釉面針孔和氣泡缺陷。

9）模型設(shè)計不合理，注漿時氣體無法排出，封閉在坯體中的氣體在燒成中易形成釉面針孔和氣泡；模型上的塵埃未能清除干凈，燒成時浮塵揮發(fā)從而使制品出現(xiàn)釉面針孔。

4.2 解決釉面針孔和氣泡的方法

1）改進(jìn)注漿工藝，可使坯體內(nèi)部氣體可及時排除。如：增加排氣孔數(shù)量或調(diào)整排氣孔位置；適當(dāng)提高注漿壓力等。

2）模具進(jìn)行合理設(shè)計，保證注漿時氣體排出順暢。

3）坯體要干燥均勻，上釉前不要太干或太濕，保證入窯前坯體的含水率在2%以下。

4）注漿用的模具含水率應(yīng)為5%～6%。

5）施釉時釉層厚度控制在0.6～0.8mm。

5 燒成操作方面

5.1 產(chǎn)生釉面針孔和氣泡的原因

1）低溫火焰，燃燒不充分，造成碳素沉積，在高溫時隨著過?？諝庀禂?shù)的增加或在還原末期、冷卻期而被氧化，從而留下釉面針孔或氣泡。

2）強(qiáng)還原氣氛過濃，還原時間過長，都會造成坯釉吸收過多的碳素和碳化物，而這些碳素和碳化物如在還原末期或冷卻期被氧化，從而留下釉面針孔或氣泡。

3）在氧化分解階段，如果升溫過快、氧化溫度過低或氧化氣氛不足等，都會造成有機(jī)物、碳素和硫化鐵未被完全氧化就進(jìn)入了還原期，那么這些有機(jī)物、碳素和硫化鐵在還原末期或冷卻期有可能被氧化而產(chǎn)生釉面針孔或氣泡。

4）在氧化分解階段，如果由于升溫過快等原因，造成碳酸鹽沒完全分解以及粘土類原料的結(jié)晶水沒完全排除，當(dāng)燒成進(jìn)入高溫階段后，坯體出現(xiàn)液相，釉面已經(jīng)開始融化，反應(yīng)產(chǎn)生的氣體無法自由排出釉面，于是便出現(xiàn)了釉面針孔或氣泡。

5）對于低溫快燒的陶瓷制品，雖然坯體內(nèi)的有機(jī)物、碳素、硫化鐵和碳酸鹽等雜質(zhì)在釉熔融前都已經(jīng)完全氧化分解，但由于燒成升溫過快，所產(chǎn)生的氣體在釉熔融前沒能完全排出，在釉熔融后仍有大量的氣體排出，這些氣體沖破釉面的形成釉面針孔，沒能沖出釉面的便形成氣泡。燒成時因升溫速度過快，釉也難以平復(fù)氣體沖出釉面留下的凹坑，即使延長高溫保溫時間，仍會在釉面留下針孔缺陷。

6）燒成溫度低，使釉料未能充分均勻地流布而造成釉面針孔。

7）釉面?；瘯r升溫過快或燒成溫度過高，釉面產(chǎn)生沸騰而造成釉面針孔或氣泡。

8）當(dāng)坯體采用還原氣氛燒成時，還應(yīng)注意2個重要溫度點(diǎn)的選擇，即由強(qiáng)氧化氣氛轉(zhuǎn)為強(qiáng)還原氣氛的溫度點(diǎn)（氣氛轉(zhuǎn)換溫度）和強(qiáng)還原氣氛轉(zhuǎn)弱還原氣氛的溫度點(diǎn)。窯內(nèi)的氣氛及其強(qiáng)弱是由煙氣中的游離氧及一氧化碳的含量決定的。當(dāng)游離氧濃度為8%～10%時，稱為強(qiáng)氧化氣氛；游離氧濃度為2%～5%時，稱為弱氧化氣氛；游離氧濃度小于1%時，而一氧化碳的濃度為1%～7%時，稱為還原氣氛，其中一氧化碳的濃度為2%～6%時，稱為強(qiáng)還原氣氛，一氧化碳的濃度為1%～2%時，稱為弱還原氣氛。轉(zhuǎn)換溫度應(yīng)根據(jù)坯釉配方情況適當(dāng)選擇，轉(zhuǎn)換溫度過低或過高，即轉(zhuǎn)換溫度的時間過早或過晚都可能造成制品產(chǎn)生釉面針孔或氣泡，還會產(chǎn)生陰黃、煙薰等缺陷。

9）燒成氣氛對釉面針孔也有很大的影響，氧化氣氛可促進(jìn)釉熔體化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行和有機(jī)物及碳素的燃燒，有利于氣體在釉料熔化之前迅速排除，從而避免產(chǎn)生釉面針孔或氣泡，而還原氣氛則會抑制釉料中氧化反應(yīng)的進(jìn)行和有機(jī)物及碳素的燃燒，致使氣體的排出推遲到釉料熔融之后（尤其是鋯釉），從而產(chǎn)生釉面針孔或氣泡。

5.2 解決釉面針孔和氣泡的方法

改變燒成工藝適應(yīng)現(xiàn)有的注漿工藝：將燒成高溫段前移，適當(dāng)延長氧化分解溫度，盡量在釉面封閉前將坯體內(nèi)氣泡排出；適當(dāng)增加窯爐預(yù)熱帶的負(fù)壓，使坯體內(nèi)產(chǎn)生的氣泡更順暢被排出。

1）在氧化分解階段，要保證有足夠的氧化氣氛，升溫不宜過快，氧化溫度不宜過低，還可以在進(jìn)入強(qiáng)還原氣氛之前，一般使制品燒成溫度保持在950～1050℃，在強(qiáng)氧化氣氛下適當(dāng)保溫一段時間，使其在釉層熔化液相封閉前使坯內(nèi)的有機(jī)物、碳素、硫化鐵和碳酸鹽等雜質(zhì)盡可能地完全氧化分解，以及結(jié)晶水充分排除。

2在還原過程末期，升溫速度不宜過快，縮小溫差，促使釉充分熔化流布均勻，但又必須防止過燒而引起釉面沸騰。

3）強(qiáng)還原氣氛不宜過濃，結(jié)束時間不宜太遲，也有利于沉碳等物質(zhì)早點(diǎn)揮發(fā)，以避免造成過多的沉碳沉淀。

4）窯爐操作人員應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的種類，窯車的裝車密度等進(jìn)行小火操作。注漿類產(chǎn)品的氧化溫度可比可塑類產(chǎn)品的氧化溫度適當(dāng)高25℃左右，且注漿產(chǎn)品的氧化時間比可塑類產(chǎn)品可適當(dāng)長些；厚胎類產(chǎn)品應(yīng)比薄胎類產(chǎn)品的氧化溫度適當(dāng)高15℃，且氧化時間比薄胎類產(chǎn)品可適當(dāng)延長，這樣可以使產(chǎn)品（窯車各個部分的產(chǎn)品）中的有機(jī)物、碳素、硫化鐵和碳酸鹽等雜質(zhì)盡可能地氧化分解，以及結(jié)晶水的充分排除。

5）當(dāng)坯體采用還原氣氛燒成時，氣氛轉(zhuǎn)換的溫度因坯釉配方變化而不同，要慎重選擇。一般氣氛轉(zhuǎn)換溫度確定在釉層始熔溫度前150℃左右為宜，氣氛轉(zhuǎn)換溫度過低或太早，因有機(jī)物、碳素、硫化鐵和碳酸鹽沒有完全氧化分解容易使制品產(chǎn)生釉面針孔或氣泡，還會產(chǎn)生煙薰等瑕疵；氣氛轉(zhuǎn)換溫度過高或太遲，則容易使制品產(chǎn)生偏黃等瑕疵。

6 結(jié)語

釉面針孔和氣泡是衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)中普遍存在的問題，涉及因素很多。對于衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)企業(yè)，設(shè)計合理的模具結(jié)構(gòu)，調(diào)整優(yōu)化泥、釉漿配方，制定合理的燒成制度，規(guī)范員工作業(yè)等都是減少產(chǎn)品缺陷的工作重點(diǎn)。因此要嚴(yán)格地控制生產(chǎn)中各個環(huán)節(jié)，認(rèn)真進(jìn)行質(zhì)量跟蹤，分析產(chǎn)品釉面缺陷的原因，嚴(yán)格控制成形和燒成等關(guān)鍵工序，優(yōu)化工藝參數(shù)，降低衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)中的釉面缺陷。

1 程小蘇，柯善軍，曾令可.衛(wèi)生潔具表面缺陷的成因及對策.中國陶瓷，2009，45（3 ）：15～17

2 李家駒.馬鐵成，朱振鋒，等.陶瓷工藝學(xué).北京：中國輕工業(yè)出版社，2005

3 楊紀(jì)巖.衛(wèi)生陶瓷燒成缺陷分析及對策方法探討 .全國性建材核心期刊——陶瓷，2006（12）：26～27