淺析陶瓷大巖板產(chǎn)品熱穩(wěn)定性的原因及克服方法

引言： 陶瓷制品以其優(yōu)異的耐高溫、耐腐蝕等特性，在工業(yè)制造、家居裝飾等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而，陶瓷制品在高溫環(huán)境下容易發(fā)生變形、開裂等缺陷，一直是人們重點(diǎn)關(guān)注的問題。大尺寸的陶瓷巖板產(chǎn)品是近年來陶瓷行業(yè)的一款創(chuàng)新產(chǎn)品，從鋪地、上墻，擴(kuò)展到家具的不同場景應(yīng)用，因此，要求陶瓷巖板產(chǎn)品必須滿足熱穩(wěn)定性、熱彎和任意切割的性能要求。

一、 陶瓷巖板熱穩(wěn)定性的定義。

陶瓷巖板熱穩(wěn)定性是指陶瓷巖板產(chǎn)品在高溫環(huán)境下不發(fā)生熱分解、變形和破壞的能力，熱穩(wěn)定性好的陶瓷巖板產(chǎn)品可以在高溫環(huán)境下保持其結(jié)構(gòu)和性能的穩(wěn)定，而熱穩(wěn)定性差的陶瓷巖板產(chǎn)品容易發(fā)生熱裂、熱分解和脆化。

二、陶瓷巖板熱穩(wěn)定性的測試方法。

1：樣品準(zhǔn)備

將陶瓷巖板樣品切割成相應(yīng)的尺寸，然后對樣品進(jìn)行打磨處理，以消除樣品表面的缺陷和誤差。

2： 測試設(shè)備及工具

可調(diào)恒溫烘爐（300℃）、干毛巾、紅（藍(lán)）色墨水一瓶、恒溫流動(dòng)水池（20℃）。

3：測試方法和結(jié)果判定

將陶瓷巖板產(chǎn)品切割成一定尺寸的樣品，放置到180℃的恒溫烘箱內(nèi)，保溫30-40min，在高溫狀態(tài)下取出樣品迅速放入20℃的恒溫流動(dòng)水池靜泡。待一定時(shí)間取出樣品并用干毛巾擦干，然后在樣品表面及四邊涂上調(diào)配顏色的水，仔細(xì)檢查樣品表面及四邊是否有裂紋缺陷，如果發(fā)現(xiàn)有裂紋缺陷的試樣，則挑選出來，沒有裂紋的試樣，則依此法重復(fù)進(jìn)行熱穩(wěn)定檢測，直到該試樣出現(xiàn)裂紋為止，如果該試樣重復(fù)多次急冷急熱測試才出現(xiàn)裂紋，則說明該試樣的熱穩(wěn)定性優(yōu)良。相反，如果試樣僅進(jìn)行1～2次熱穩(wěn)定性測試就出現(xiàn)裂紋的，則視為不合格。

4：陶瓷巖板熱穩(wěn)定性測試出現(xiàn)裂紋缺陷的特征：

三、影響陶瓷巖板熱穩(wěn)定性的原因 。

1）坯、釉的熱膨脹系數(shù)差異對陶瓷巖板熱穩(wěn)定性的影響。

由于巖板坯體與釉料熱膨脹系數(shù)的差異，使得陶瓷巖板在急冷急熱過程中，坯體與釉層之間產(chǎn)生拉伸或壓縮應(yīng)力。當(dāng)二者之間的冷/熱應(yīng)力超過一定范圍時(shí)，就有可能導(dǎo)致產(chǎn)品的釉面網(wǎng)狀（龜）裂或坯體裂紋缺陷。如果在底釉（化妝土）中過多引入助熔類長石，也容易引起巖板釉面產(chǎn)生網(wǎng)狀（龜）裂。坯體配方中大量引入鉀長石，配方中的硅/鋁化變化不大，也容易引起陶瓷巖板熱穩(wěn)定性變差。

當(dāng)坯/釉熱膨脹系數(shù)沒有明顯的不匹配，產(chǎn)品的吸水率也在控制范圍內(nèi)，仍然出現(xiàn)熱穩(wěn)定性不穩(wěn)定的現(xiàn)象，多為配方結(jié)構(gòu)不合理或某些原材料出現(xiàn)問題。

釉料方面的原因

A、釉料配方不合理，采用高硅體系時(shí)，當(dāng)釉料熱膨脹系數(shù)與坯體的熱膨脹系數(shù)相差過大時(shí)，容易導(dǎo)致巖板產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性變差。

B、在生產(chǎn)過程中，為了解決某些產(chǎn)品缺陷而過量使用石英礦，造成釉料熱膨脹系數(shù)過大時(shí)，容易造成巖板產(chǎn)品熱穩(wěn)定性變差。

C、同坯體的前提下，轉(zhuǎn)換不同的釉料，其淋釉工藝（釉料細(xì)度、淋釉重量）不同，也會(huì)導(dǎo)致陶瓷巖板的熱穩(wěn)定性變差。

解決方法：根據(jù)巖板坯體和釉料熱膨脹系數(shù)的匹配要求，合理優(yōu)化釉料中硅/鋁例，適當(dāng)減少石英的使用量，使坯體和釉料的熱膨脹系數(shù)相匹配。

坯體方面的原因

A、巖板坯料熱膨脹系數(shù)過大，坯體受到急冷急熱溫度變化的影響，容易出現(xiàn)熱穩(wěn)定性測試的裂紋缺陷。

B、單燒素坯時(shí)，巖板下彎變形太大，淋釉之后，該坯體又上翹太大時(shí)，容易造成熱穩(wěn)定性測試出現(xiàn)裂紋缺陷。

C、坯體中過多使用某種強(qiáng)度較高的黏土，存在氧化不良時(shí)，該陶瓷巖板的熱穩(wěn)定性會(huì)變差。

解決方法：

檢查并調(diào)整坯/釉的熱膨脹系數(shù)，使兩者的熱膨脹系數(shù)相匹配。

檢查坯料中是否被混入某些特高溫或特低溫的材料并篩選出來。

檢查并對坯料中使用的黏土進(jìn)行打餅試燒，如有裂紋的試樣黏土應(yīng)少用或不用。

2）輥道窯燒成控制對巖板產(chǎn)品熱穩(wěn)定性的影響

巖板坯體氧化對熱穩(wěn)定性的影響：如果窯爐前、中溫區(qū)的溫度過低或過高，坯體存在氧化不良或變形過大時(shí)，極易出現(xiàn)釉面網(wǎng)狀（龜）裂紋缺陷。

巖板坯體燒結(jié)度對熱穩(wěn)定性的影響：高溫?zé)蓽囟炔蛔慊驘蓵r(shí)間過短，中間層釉與坯體未能充分反應(yīng)，坯/釉未能均勻達(dá)到燒結(jié)狀態(tài)，產(chǎn)品容易出現(xiàn)熱穩(wěn)定性不合格現(xiàn)象。

解決方法：調(diào)整窯爐前、中溫區(qū)域的溫度，使坯體完全氧化，同時(shí)適當(dāng)延長高溫?zé)蓵r(shí)間或提高燒成溫度，使釉/坯充分反應(yīng)，均勻燒結(jié)，可有效改善。

3） 輥道窯冷卻過程控制對陶瓷巖板熱穩(wěn)定性的影響。

A、急冷溫度過高導(dǎo)致陶瓷巖板產(chǎn)品熱穩(wěn)定性不合格。

解決方法：適當(dāng)加大冷風(fēng)鼓入量，降低急冷溫度，使陶瓷巖板在急冷環(huán)節(jié)起到淬火作用。

B、.急冷風(fēng)管直徑或出風(fēng)口孔徑太小，導(dǎo)致陶瓷巖板的熱穩(wěn)定性不合格。

解決方法：更換大直徑的急冷風(fēng)管或加大急冷風(fēng)管出風(fēng)口的孔徑，降低急冷溫度。

C、急冷風(fēng)機(jī)選型不當(dāng)、功率偏小或風(fēng)量不足而導(dǎo)致陶瓷巖板熱穩(wěn)定性不合格。

解決方法：更換大功率或大流量的急冷風(fēng)機(jī)，以滿足巖板坯體急冷降溫的要求。

D、急冷風(fēng)量或風(fēng)壓不足對巖板產(chǎn)品熱穩(wěn)定性的影響。

如果急冷風(fēng)管直徑偏小，出風(fēng)孔徑過大，急冷風(fēng)管開啟過多，鼓入冷風(fēng)量不足，冷風(fēng)量無法吹到坯體表面，坯體溫度過高，造成巖板產(chǎn)品該急冷時(shí)無法急冷，不該吹冷風(fēng)時(shí)，繼續(xù)鼓入冷風(fēng)而引起巖板產(chǎn)品熱穩(wěn)定性不合格。

解決方法：更換直徑不合理的急冷風(fēng)管，關(guān)閉后端的急冷風(fēng)管，在急冷前端鼓入冷風(fēng)，以滿足產(chǎn)品快速急冷、淬火的要求。

E、.輥上/下急冷風(fēng)管開度相差懸殊或異形風(fēng)管使用不當(dāng)對陶瓷巖板熱穩(wěn)定性的影響。

如果輥上/下急冷風(fēng)管開度相差懸殊或異形風(fēng)管使用過多，造成急冷區(qū)輥上/下溫差或截面溫差過大，容易引起陶瓷巖板產(chǎn)品出現(xiàn)熱穩(wěn)定性不合格現(xiàn)象。

解決方法：調(diào)整輥道窯的燒成溫度曲線或坯/釉的膨脹系數(shù)，使急冷風(fēng)管開度基本相近，盡量少用異形急冷風(fēng)管去調(diào)節(jié)巖板的平整度，減少急冷段窯內(nèi)截面或上/下溫差。

F、 緩冷段壓力制度不合理對陶瓷巖板熱穩(wěn)定性的影響。

如果抽熱風(fēng)機(jī)的抽力過大，造成該區(qū)域窯內(nèi)負(fù)壓或截面溫差過大，容易導(dǎo)致陶瓷巖板產(chǎn)品出現(xiàn)熱穩(wěn)定性不合格現(xiàn)象。

解決方法：調(diào)節(jié)緩冷段抽熱支閘的開度或降低抽熱風(fēng)機(jī)的頻率，使緩冷區(qū)域正壓加大，減少緩冷段窯內(nèi)溫差和減緩降溫速率，使之平緩過渡。

G、緩冷階段降溫過快對陶瓷巖板熱穩(wěn)定性的影響。

如果輥道窯緩冷段抽熱支閘或換熱管調(diào)節(jié)不合理，緩冷前段的輥上抽熱閘或換熱管過早開啟或開度過大，造成緩冷段急劇降溫或局部降溫過快，容易導(dǎo)致陶瓷巖板出現(xiàn)熱穩(wěn)定性不合格現(xiàn)象。

解決方法：將緩冷區(qū)前段抽熱支閘或換熱管關(guān)小或關(guān)閉，同時(shí)緩冷段的抽熱支閘開度由小到大，逐漸依次開大為宜。

總結(jié)：由于陶瓷大巖板是一款新產(chǎn)品，且尺寸較大，如何科學(xué)有效的把握好坯/釉結(jié)合及在輥道窯燒成和冷卻過程中的控制，還需要在生產(chǎn)實(shí)踐中不斷地總結(jié)、分析。鑒于陶瓷熱穩(wěn)定性是一個(gè)生產(chǎn)中長期存在的老問題，也是一個(gè)隨著陶瓷產(chǎn)品不斷迭代更新演變的問題，本文只是根據(jù)生產(chǎn)中總結(jié)出來的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并非系統(tǒng)性的論述，希望大家多多指正。