衛(wèi)生陶瓷釉面毛孔分析

1引言

衛(wèi)生陶瓷的釉層是一種非理想的硅酸鹽玻璃系統(tǒng)，是由玻璃相、晶相、乳濁劑、色料以及氣泡等組成的混合系統(tǒng)。氣泡是釉層不可缺少或者說(shuō)難以避免的組成部分，大小均勻分布的氣泡還能起到一定的乳濁作用，降低釉層的透明度。當(dāng)氣泡分布在釉層表面形成孔洞時(shí)，氣孔便成為藏污納垢的地方，導(dǎo)致釉面吸污難清潔，降低釉面品質(zhì)，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品變級(jí)報(bào)廢。

2毛孔形成機(jī)理探討

衛(wèi)生陶瓷在燒結(jié)過(guò)程中，發(fā)生一系列物理化學(xué)變化，有大量氣體產(chǎn)生并排出。釉層覆蓋于壞體表面，壞體中產(chǎn)生的氣體需要穿過(guò)釉層逸出。釉料未熔融時(shí)，釉層是多孔結(jié)構(gòu)，氣體通過(guò)順利；而當(dāng)釉料熔融后，氣體通過(guò)釉層就變得非常困難，往往會(huì)有氣泡滯留在釉層中形成“釉泡\"缺陷。當(dāng)釉熔體粘度較大，或表面張力較小時(shí)，氣體沖出釉層在其表面產(chǎn)生的凹坑不能恢復(fù)平整，最后形成\"針孔”“橘釉\"等缺陷。

簡(jiǎn)而言之，陶瓷釉面毛孔是陶瓷原料中的碳酸鹽、硫酸鹽等高溫易分解物質(zhì)以及陶瓷坯體致密化過(guò)程中產(chǎn)生的氣體在排出釉面的過(guò)程中，因無(wú)法及時(shí)排出，殘留在釉層內(nèi)部或表面而形成的。燒結(jié)過(guò)程中的排氣是與氣體排放量、排氣速率、壞體厚度、釉層厚度、燒成制度等因素有關(guān)的動(dòng)力學(xué)過(guò)程。氣體在排出過(guò)程中有部分小氣泡還會(huì)聚合成長(zhǎng)，轉(zhuǎn)變?yōu)榇髿馀荨?/p>

陶瓷壞體燒結(jié)過(guò)程中的氣體，主要來(lái)源于：

壞體中自由水和結(jié)晶水的蒸發(fā)；

壞體致密化過(guò)程中的氣體排出；

原料中含碳有機(jī)物質(zhì)的燃燒揮發(fā)；

碳酸鹽、硫酸鹽、硫化物以及部分氧化物的高溫分解。

其中，硫酸鹽、氧化鐵和云母中所含的鐵質(zhì)，氧化氛圍中都在接近壞體燒結(jié)、釉層熔化的高溫下才能分解。這時(shí)，氣孔封閉，氣體不能排出而引起膨脹起泡。此分解溫度在不同助熔劑作用下，會(huì)較理論溫度有所下降。這些物質(zhì)的高溫分解，往往對(duì)陶瓷釉面造成巨大傷害。

3毛孔的歸納分類(lèi)法

陶瓷技術(shù)人員在面對(duì)毛孔缺陷時(shí)，會(huì)嘗試各種經(jīng)驗(yàn)方法，這些方法有時(shí)可行，有時(shí)又不起作用。這其中一個(gè)關(guān)鍵因素是未能對(duì)癥下藥，沒(méi)有明確毛孔產(chǎn)生的原因，只能病急亂投醫(yī)。猶如癌癥，有肺癌、胃癌、食道癌等細(xì)的分類(lèi)，毛孔作為一種陶瓷釉面缺陷的總稱(chēng)，其下包含的缺陷也可以分為多種類(lèi)別。只有首先明確毛孔缺陷的類(lèi)別，才能提出相對(duì)可靠的解決方法。

根據(jù)多年工作經(jīng)驗(yàn)，從以下幾個(gè)方面對(duì)毛孔進(jìn)行歸納分類(lèi)：

按照毛孔出現(xiàn)的位置，產(chǎn)品分布在周身，還是分布在局部位置；

按照毛孔數(shù)量，毛孔數(shù)量多且密集，還是單個(gè)毛孔；

按照毛孔大小，大的豬毛孔還是細(xì)小毛孔；

按照施釉方式，屬于單面釉毛孔還是雙面釉毛孔；

按照產(chǎn)品型號(hào)，毛孔出現(xiàn)在所有產(chǎn)品型號(hào)還是個(gè)別產(chǎn)品型號(hào)。

以上是供參考的分類(lèi)方法，實(shí)際生產(chǎn)中往往涉及多個(gè)分類(lèi)組合。表2是常見(jiàn)毛孔分類(lèi)、可能產(chǎn)生的原因匯總。

4影響毛孔的因素及常見(jiàn)毛孔缺陷分析4.1壞用原料及漿料加工工藝

首先應(yīng)選用硫酸鹽、硫化物、鐵含量等高溫易分解物質(zhì)含量較低的原材料；其次，應(yīng)提高漿料除鐵效能，如增加電磁除鐵設(shè)備、原料球磨前化漿除鐵、坭類(lèi)原料化漿后先除鐵再與球磨漿混合；再次，應(yīng)增加漿料陳腐時(shí)間，減少漿料中的氣體含量。

漿料流動(dòng)性要適中，粘度過(guò)高氣體不易排出，粘度過(guò)低通常意味著含水率偏高，攪拌和運(yùn)輸過(guò)程中容易產(chǎn)生氣泡。注漿速率不宜太快，讓模具內(nèi)氣體有足夠的時(shí)間和通道排出。

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，針對(duì)漿料中的鐵含量對(duì)釉面毛孔的影響進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)方法如下：取漿料除鐵后磁鐵上的鐵雜質(zhì)，過(guò)120目篩，按比例添加到漿料中做 試板；試板干燥后，浸一層釉料，釉料比重 1.75g/ml 左右，釉重約 28g ，放窯爐試燒。結(jié)果如圖3和表3，因拍攝釉面毛孔較困難，故采用計(jì)數(shù)法統(tǒng)計(jì)釉面毛孔。從數(shù)據(jù)中可以看到，隨著漿料中鐵含量的增加，毛孔數(shù)量急劇增多。

當(dāng)原料中的鐵以氧化物的形式存在，除鐵效果就非常差。因此，在選擇原料時(shí)，應(yīng)特別關(guān)注鐵含量以及其存在形式。

圖4是高鐵含量漿料在產(chǎn)品中的表現(xiàn)形式，這種毛孔常見(jiàn)于臺(tái)下扣燒盆的洗凈面位置，俗稱(chēng)“橘釉”。

4.2釉用原料及工藝配方

釉料多使用化工類(lèi)原料，純度較高，但仍不排除由部分含雜質(zhì)較多的原料引起的毛孔。對(duì)于含鐵量較高的原材料，球磨前應(yīng)水洗除鐵。釉料325目篩余控制得盡量小一點(diǎn)，以便降低釉料中鐵以及其它放氣物質(zhì)的粒度，降低毛孔的影響程度。

在當(dāng)前追求低溫快燒的行業(yè)背景下，釉料被迫降溫以便保持較高的光澤，但由此也導(dǎo)致釉料始熔點(diǎn)下降，使得釉層在壞體排氣未完成的情況下已經(jīng)熔融，坯體排氣通道被破壞，增加了氣體通過(guò)粘稠狀態(tài)下釉層的難度。所以，釉料應(yīng)盡量選用高溫助熔劑，提升釉料始熔點(diǎn)。

釉料中常用的兩種助熔劑，方解石（ ）和硅灰石（ 在亮光釉中使用時(shí)，雖然方解石會(huì)高溫分解產(chǎn)生氣體，但并沒(méi)有證據(jù)表明必然會(huì)導(dǎo)致釉面毛孔增多。但是在始熔點(diǎn)較高的啞光類(lèi)釉料中，由于啞光釉中鋁和鎂的含量較高，始熔點(diǎn)要遠(yuǎn)高于普通亮光釉， 分解排出二氧化碳后，會(huì)在釉層留下大量孔洞，這些孔洞因釉層液相量偏小，難以愈合，導(dǎo)致釉層毛孔偏多，容易造成毛孔缺陷。在啞光類(lèi)等始熔點(diǎn)較高的釉料中，應(yīng)盡量選用不排氣的硅灰石。

4.3噴釉工藝

噴釉時(shí)，壞體溫度不能太高，含水率不能過(guò)低，釉料干燥時(shí)間不宜太短，防止釉料噴到坯體上出現(xiàn)冒泡現(xiàn)象。釉料參數(shù)對(duì)毛孔的影響沒(méi)有統(tǒng)一的定論，高比重高流動(dòng)性，適中的干燥時(shí)間，在保證噴釉效率的前提下，應(yīng)盡最大程度降低釉層裹挾的氣泡，增加噴釉后釉層的致密度，并以釉面保持光滑平整為原則。

實(shí)際噴釉過(guò)程中，往往會(huì)噴2＼～3遍釉料，當(dāng)霧化差或者釉料偏濕狀態(tài)時(shí)噴下一遍釉，釉面往往出現(xiàn)虛釉冒泡的情況，俗稱(chēng)“三明治\"釉，這時(shí)釉層往往裹挾了大量氣泡，燒成時(shí)便容易在釉面產(chǎn)生毛孔。圖5＼～圖7展示的是“三明治\"釉的釉面毛孔狀況、用海綿擦掉表層釉料后釉層中間的毛孔狀況以及燒后釉面毛孔狀況。

如果出現(xiàn)“三明治\"釉疊加釉面厚度偏厚的情況，往往出現(xiàn)非常嚴(yán)重的毛孔缺陷，這種情況比較少見(jiàn)，如圖8所示。

雙面施釉區(qū)域是噴釉時(shí)一個(gè)需要重點(diǎn)關(guān)注的地方。雙面施釉區(qū)域，坯體兩側(cè)由于被釉層覆蓋，排氣相比單層施釉區(qū)域更加困難，極容易導(dǎo)致釉面出現(xiàn)毛孔。為保證釉面白度和光澤，衛(wèi)生陶瓷釉層燒后厚度一般控制在0.6～0.8mm 。對(duì)于雙面施釉區(qū)域，釉層厚度是控制毛孔缺陷的關(guān)鍵點(diǎn)。

表4是對(duì)某盆類(lèi)型號(hào)做的毛孔缺陷統(tǒng)計(jì)，該型號(hào)主要是雙面施釉。從圖表中可以看到，對(duì)于雙面釉區(qū)域，當(dāng)單側(cè)釉層厚度均大于 0.8mm 時(shí)，出現(xiàn)毛孔的機(jī)率大幅增加。雙面釉區(qū)域釉厚介于 0.6～0.8mm 之間時(shí)，也出現(xiàn)一定比例的毛孔缺陷。經(jīng)過(guò)進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)：當(dāng)雙面釉?xún)蓚?cè)釉厚相加大于 1.4mm 時(shí)，也會(huì)增加毛孔出現(xiàn)的概率。因此，雙面釉的釉層燒結(jié)厚度不僅要求單側(cè)厚度在0.6～0.8mm ，同時(shí)要求兩側(cè)釉厚相加不超過(guò) 1.4mm 為宜。在這個(gè)釉厚范圍內(nèi)，可以最大程度降低因其它因素波動(dòng)，如窯爐燒成制度，而導(dǎo)致的毛孔缺陷。圖11是該型號(hào)產(chǎn)品圖片以及雙面釉毛孔狀況。

4.4燒成工藝

窯爐燒成，是壞體排氣的動(dòng)力來(lái)源。燒成曲線關(guān)乎著毛孔產(chǎn)生的時(shí)間點(diǎn)、各時(shí)間段的排氣速率、排氣徹底與否、釉面光澤等，是陶瓷產(chǎn)品品質(zhì)控制中關(guān)鍵的一環(huán)。燒成制度的確定需要參考坯料和釉料組分在加熱過(guò)程中的性狀變化?？衫脽岱治鲑Y料（差熱曲線、失重曲線、熱膨脹曲線）、高溫物相分析、燒結(jié)曲線（氣孔率、燒成線收縮、吸水率及密度變化曲線）技術(shù)資料，通過(guò)分析壞料和釉料在加熱過(guò)程中的性狀變化，可初步得出壞體在各溫度階段可以允許的升、降溫速率。

燒成制度的確定要關(guān)注燒成時(shí)壞釉反應(yīng)的協(xié)調(diào)性。合理的燒成制度，應(yīng)當(dāng)確保釉層熔融前，壞體中的放氣反應(yīng)進(jìn)行得盡可能完全，以便讓氣體在釉層燒結(jié)前排出。

個(gè)別型號(hào)產(chǎn)品，如扣燒臺(tái)下盆、水槽等，因燒成工藝或結(jié)構(gòu)特殊，容易出現(xiàn)批量性毛孔缺陷?？蹮璧拿兹毕輹?huì)因原料、窯溫和窯速、以及施釉厚度的波動(dòng)而有所差異。一般來(lái)講，當(dāng)壞料高溫放氣物質(zhì)較小時(shí)，不會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的毛孔缺陷。當(dāng)出現(xiàn)嚴(yán)重毛孔時(shí)，除需要對(duì)槳用原料監(jiān)控或者增加除鐵設(shè)備外，另一個(gè)比較可行的辦法是控制釉厚。經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)于扣燒盆，當(dāng)釉厚介于 0.7～0.9mm 時(shí)，非常容易出現(xiàn)大片的“豬毛孔”，只要將釉厚避開(kāi)這個(gè)區(qū)域間，可最大程度降低毛孔缺陷，合理的釉厚可以在 0.95～1.05mm 。增加單面釉的釉厚解決毛孔的思路可以歸結(jié)為：要么讓毛孔排出來(lái)，要么將毛孔封在釉層，不讓其靠近釉層表面。以上釉厚區(qū)間，因配方和窯爐燒成制度的差異而有所不同，需要技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際情況重新確認(rèn)。另外還有一些其它方法，如將扣燒盆改成正燒、硼板開(kāi)孔或者加高硼板與扣燒盆之間的距離以便增加盆膽內(nèi)的排氣，都對(duì)毛孔的產(chǎn)生有一定抑制作用。

對(duì)于扣燒盆，有時(shí)會(huì)遇到因窯爐燒成調(diào)整導(dǎo)致的毛孔，這種情況可以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)釉厚做出針對(duì)性的調(diào)整。

陶瓷水槽幾乎全雙面施釉的特點(diǎn)，使其成為最容易出現(xiàn)毛孔缺陷的產(chǎn)品型號(hào)。這一類(lèi)產(chǎn)品的毛孔解決方法，除上面講到控制釉厚之外，還需要關(guān)注壞體厚度。坯體過(guò)厚導(dǎo)致整個(gè)燒結(jié)過(guò)程壞體一直在排氣，甚至壞體內(nèi)部出現(xiàn)未燒結(jié)現(xiàn)象。對(duì)于該類(lèi)型號(hào)產(chǎn)品產(chǎn)量比較大的企業(yè)，可以考慮單獨(dú)利用梭式窯爐燒成，延長(zhǎng)燒成時(shí)間，讓壞體內(nèi)部氣體完全排出。

另一個(gè)常見(jiàn)但不被關(guān)注的毛孔是釉面過(guò)燒毛孔。這類(lèi)毛孔遍布產(chǎn)品全身或局部，數(shù)量較多，但因孔徑細(xì)小，不易被觀察到。這種毛孔一般是由于釉面過(guò)燒導(dǎo)致的，釉料在更高的燒成溫度下，高溫粘度急劇下降，釉面出現(xiàn)沸騰現(xiàn)象，釉層中的密閉小氣泡紛紛從釉中溢出，在釉面形成數(shù)量眾多的細(xì)小毛孔。

5結(jié)論

針對(duì)衛(wèi)生陶瓷的毛孔缺陷，總體的解決思路應(yīng)該做到以下兩點(diǎn)：首先，一定要理解毛孔產(chǎn)生的熱力學(xué)變化和氣體排出的動(dòng)力學(xué)過(guò)程，結(jié)合這兩方面才能真正找到毛孔產(chǎn)生的原因和解決方法；其次，要用歸納法對(duì)各種毛孔缺陷進(jìn)行分類(lèi)，通過(guò)分類(lèi)判斷毛孔缺陷產(chǎn)生的原因，進(jìn)而提供更準(zhǔn)確的解決方法。

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