陶瓷磚釉面耐磨性測(cè)試方法探討

摘 要：評(píng)價(jià)有釉陶瓷磚的質(zhì)量好壞、裝飾效果的重要指標(biāo)之一是釉面耐磨性。對(duì)陶瓷磚釉面進(jìn)行表面耐磨性（耐磨等級(jí)、耐磨轉(zhuǎn)數(shù)）試驗(yàn)、莫氏硬度試驗(yàn)、陶瓷磚劃痕試驗(yàn)對(duì)比，對(duì)比測(cè)試數(shù)據(jù)、探討測(cè)試陶瓷磚釉面耐磨性的試驗(yàn)方法，最后提出對(duì)測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的建議。

關(guān)鍵詞：陶瓷磚;耐磨性試驗(yàn);莫氏硬度試驗(yàn);陶瓷磚劃痕試驗(yàn)

1 前言

現(xiàn)在，人們?cè)絹?lái)越重視室內(nèi)裝潢，不僅追求裝飾材料的視覺(jué)效果、美觀設(shè)計(jì)，還十分重視建筑材料的質(zhì)量和使用壽命。在眾多裝飾材料中，陶瓷磚設(shè)計(jì)美觀多樣、鋪貼便捷、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，使其在裝修裝潢中得到了大量的應(yīng)用，特別是在墻面、地面的裝飾中。其中，拋釉磚具有設(shè)計(jì)新穎、光澤度高的優(yōu)點(diǎn)，受到大量消費(fèi)者的青睞。為了評(píng)價(jià)材料的使用壽命，耐磨性是評(píng)價(jià)其質(zhì)量的重要指標(biāo)。

目前行業(yè)內(nèi)衡量建筑陶瓷磚釉面耐磨性的指標(biāo)為耐磨性[1]（耐磨等級(jí)、耐磨轉(zhuǎn)數(shù)）和硬度（莫氏硬度）兩個(gè)指標(biāo)。陶瓷磚釉面耐磨性（耐磨等級(jí)、耐磨轉(zhuǎn)數(shù)）的測(cè)定，是檢測(cè)員在一定觀察條件下，通過(guò)視覺(jué)觀察對(duì)比已磨損的試樣和未磨損試樣的表面差異來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。陶瓷磚的顏色、花紋、表面質(zhì)量、觀測(cè)者的視力等主、客觀因素會(huì)影響耐磨性的評(píng)價(jià)。莫氏硬度試驗(yàn)是通過(guò)采用已知硬度的標(biāo)準(zhǔn)礦石，手動(dòng)刻劃試樣表面來(lái)測(cè)定，以試樣表面剛好能產(chǎn)生明顯劃痕的最低硬度值作為試樣的硬度檢測(cè)結(jié)果。

2有釉陶瓷磚耐磨性的測(cè)定過(guò)程

陶瓷磚的耐磨性測(cè)定以《陶瓷磚試驗(yàn)方法 第7部分：有釉磚表面耐磨性的測(cè)定 GB/T3810.7-2016》[2]為依據(jù)來(lái)進(jìn)行。測(cè)試原理是通過(guò)釉面上放置研磨介質(zhì)并旋轉(zhuǎn)，對(duì)已磨損的試樣與未磨損的試樣的觀察對(duì)比，評(píng)價(jià)陶瓷磚的耐磨性。

2.1設(shè)備

2.1.1耐磨試驗(yàn)機(jī)

耐磨試驗(yàn)機(jī)由內(nèi)裝電機(jī)驅(qū)動(dòng)水平支承盤(pán)的鋼殼組成，試樣尺寸為100mm×100mm。支承盤(pán)中心與每個(gè)試樣中心距離為195mm。相鄰兩個(gè)試樣夾具的間距相等，支承盤(pán)以300r/min的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)生22.5mm的偏心距，因此每塊試樣做直徑為45mm的圓周運(yùn)動(dòng)，試樣由帶橡膠密封的金屬夾具固定。夾具的內(nèi)徑是83mm，提供的試驗(yàn)面積約為54cm2，橡膠厚度是9mm，夾具內(nèi)空間高度是22.5mm。試驗(yàn)機(jī)達(dá)到預(yù)調(diào)轉(zhuǎn)數(shù)后，自動(dòng)停機(jī)。

2.1.2目視評(píng)價(jià)用裝置

箱內(nèi)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(nèi)刷自然灰色，觀察時(shí)避免光源直接照射。

2.2樣品

本實(shí)驗(yàn)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(yīng)包含整磚的特點(diǎn)部分。試樣數(shù)量為11塊，其中8塊試樣經(jīng)試驗(yàn)供目視評(píng)價(jià)用。

2.3實(shí)驗(yàn)過(guò)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(zhì)后，蓋上蓋子。研磨介質(zhì)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(yù)調(diào)轉(zhuǎn)數(shù)為100、150、600、750、1500、2100、6000和12000轉(zhuǎn)。達(dá)到預(yù)調(diào)轉(zhuǎn)數(shù)后，取下試樣，在流動(dòng)水下沖洗，并在（110±5）℃的干燥箱內(nèi)烘干；被鐵銹污染的試樣，用10%的鹽酸擦洗，然后立即用流動(dòng)水沖洗、干燥。

將試樣放入觀察箱中，用一塊已磨試樣，周?chē)胖萌龎K同型號(hào)未磨試樣，在300lx照度下，距離2m、高1.65m，進(jìn)行目視觀察對(duì)比未磨合經(jīng)過(guò)研磨后的磚釉面的差別。

2.4結(jié)果分級(jí)

有釉陶瓷磚的根據(jù)表1進(jìn)行分級(jí)。

通過(guò)12000轉(zhuǎn)試驗(yàn)后，根據(jù)GB/T 3810.14-2016做耐污染試驗(yàn)。

2.5試驗(yàn)結(jié)果

每次目視觀察對(duì)比至少經(jīng)過(guò)3名觀察員進(jìn)行觀察并發(fā)表意見(jiàn)。結(jié)果如表2所示。

3莫氏硬度試驗(yàn)方法

莫氏硬度試驗(yàn)以《人造石 JC/T 908-2013》附錄A[3]為依據(jù)來(lái)進(jìn)行。測(cè)試原理是采用已知硬度的標(biāo)準(zhǔn)礦石手動(dòng)刻劃試樣表面測(cè)定莫氏硬度。從小到大選用不同莫氏硬度值的標(biāo)準(zhǔn)礦石刻劃表面，以試樣表面剛好能產(chǎn)生明顯劃痕的最低硬度值作為試樣的硬度檢驗(yàn)結(jié)果。

3.1標(biāo)準(zhǔn)劃痕礦石

標(biāo)準(zhǔn)礦石及硬度見(jiàn)表3。

3.2 樣品

試樣尺寸為100mm×100mm，數(shù)量為3塊。

3.3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

將試樣平穩(wěn)放置在堅(jiān)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(jí)別的標(biāo)準(zhǔn)礦石，用礦石的新刃口施力均勻、垂直地對(duì)試樣表面進(jìn)行刻劃。在每件試樣的四個(gè)不同位置各劃一道，以剛好能產(chǎn)生明顯劃痕的最低硬度值作為檢驗(yàn)結(jié)果。

3.4 試驗(yàn)結(jié)果

莫氏硬度試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

4 陶瓷磚劃痕試驗(yàn)

采用瓷磚劃痕儀，測(cè)定陶瓷磚在恒定的移動(dòng)速度和固定的刻劃角度下，不同的壓力對(duì)陶瓷磚釉面產(chǎn)生的劃痕。

4.1設(shè)備

瓷磚劃痕儀利用恒速馬達(dá)，通過(guò)齒輪齒條傳動(dòng)帶帶動(dòng)樣品滑動(dòng)，移動(dòng)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(shù)量為8塊。

4.3 實(shí)驗(yàn)過(guò)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(diào)節(jié)限位器使試樣固定。調(diào)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(dòng)儀器，滑板帶動(dòng)試樣水平移動(dòng)。測(cè)試結(jié)束，取下試樣觀察，以剛好能產(chǎn)生明顯劃痕的重量值作為試驗(yàn)結(jié)果。

4.4 試驗(yàn)結(jié)果

陶瓷磚劃痕試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

5 試驗(yàn)結(jié)果分析

綜合以上三項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果，如表6、圖2所示。

（1）在有釉陶瓷磚耐磨性的測(cè)定中，陶瓷磚表面效果對(duì)測(cè)定結(jié)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(jiàn)磨損的研磨轉(zhuǎn)數(shù)、研磨等級(jí)逐漸下降。在實(shí)際試驗(yàn)中，試樣釉面顏色越淺、淺色花紋越多，會(huì)影響觀察員的目視觀察結(jié)論。

（2）在莫氏硬度試驗(yàn)中，對(duì)同一種類的陶瓷磚——拋釉磚，7個(gè)樣品莫氏硬度相差1個(gè)等級(jí)，曲線趨勢(shì)較平穩(wěn)。在一定程度上，以莫氏硬度試驗(yàn)衡量陶瓷磚耐磨性，可以消除試樣表面效果對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。但有研究[4]顯示，不同檢測(cè)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(gè)等級(jí)；施加力度大體相同，采用標(biāo)準(zhǔn)礦石尖銳的銳角部分、較鈍不尖銳部分，測(cè)得的莫氏硬度值尖銳的銳角較不尖銳部分大一個(gè)等級(jí)。

（3）在陶瓷磚劃痕試驗(yàn)中，對(duì)于拋釉磚，7個(gè)樣品相差1個(gè)梯度，曲線趨勢(shì)較平穩(wěn)，結(jié)果趨勢(shì)與莫氏硬度試驗(yàn)相同，即在一定程度上，以陶瓷磚劃痕試驗(yàn)衡量陶瓷磚耐磨性，可以消除試樣表面效果對(duì)試驗(yàn)結(jié)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(yàn)中因人員、礦石刻劃部位差異帶來(lái)的誤差。

6結(jié)論

綜上所述，在對(duì)陶瓷磚進(jìn)行有釉陶瓷磚耐磨性試驗(yàn)、莫氏硬度試驗(yàn)、陶瓷磚劃痕試驗(yàn)后，其結(jié)果表明：

（1）陶瓷磚劃痕試驗(yàn)可有效量化評(píng)估陶瓷磚的耐磨性能；

（2）耐磨性試驗(yàn)的結(jié)果與樣品表面效果和檢測(cè)員的操作具有一定的相關(guān)性；

（3）莫氏硬度試驗(yàn)的結(jié)果同樣與樣品表面效果和檢測(cè)員的操作有關(guān)聯(lián)。

因此，為獲得更準(zhǔn)確、更具一致性的陶瓷磚耐磨性能評(píng)估，我們建議在進(jìn)行耐磨性試驗(yàn)和莫氏硬度試驗(yàn)時(shí)，盡量確保樣品的表面效果一致，并由經(jīng)驗(yàn)豐富的檢測(cè)員進(jìn)行操作。

為確保陶瓷磚劃痕試驗(yàn)的準(zhǔn)確性和公正性，建議標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)能夠盡快制定出更為詳細(xì)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。這些規(guī)范應(yīng)明確規(guī)定試驗(yàn)的具體步驟，設(shè)備要求，人員操作等內(nèi)容，以減少人為因素、設(shè)備因素和標(biāo)準(zhǔn)礦石等潛在因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。通過(guò)實(shí)施這些標(biāo)準(zhǔn)，我們可以確保所有陶瓷磚的劃痕試驗(yàn)都按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，從而獲得更為準(zhǔn)確和可靠的數(shù)據(jù)

參考文獻(xiàn)

[1] GB/T 4100-2015 陶瓷磚[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2015.

[2] GB/T 3810.7-2016/ISO 10545-7：1996 陶瓷磚試驗(yàn)方法[S]北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.

[3] JC/T 908-2013 人造石[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社.

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