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問:瓷磚所用的各類釉用原料及作用有哪些?

2018-01-26 05:10
陶瓷 2018年9期
關(guān)鍵詞:釉面瓷磚熔融

答:釉用原料的種類很多,既有長石、石英、粘土等各類天然礦物原料,也有不同類型的化工原料。各種原料都能為釉的組成提供一種或幾種氧化物組分,而這些組分決定了釉的性質(zhì)。因此,要合理選用制釉原料,必須了解釉中各氧化物的作用及各種原料的性能特點(diǎn)。

1 引入SiO2(硅)原料

SiO2是玻璃生成體氧化物,在絕大多數(shù)釉組成中,SiO2含量占50%以上,日用陶瓷釉中一般含有60%~70%。在釉中SiO2含量的增加能影響釉的許多性質(zhì),如提高釉的熔融溫度、粘度、增加釉對水溶性和化學(xué)侵蝕的抵抗能力、增加釉的機(jī)械強(qiáng)度和硬度、降低釉的膨脹系數(shù)等。但實(shí)際應(yīng)用還受其他因素的影響,不能獨(dú)立地只考慮SiO2的作用。

SiO2組分除由長石、粘土等硅酸鹽原料提供外、主要由石英原料滿足。釉用石英原料的種類與坯料相同,但純度要求更高,通常要求燒后呈白色,容易粉碎,其化學(xué)組成(質(zhì)量%)為:SiO2>99,Al2O3<0.1,F(xiàn)2O3<0.05,CaO<0.1,MgO<0.1,K2O+Na2O<0.15。

2 引入Al2O3(鋁)原料

Al2O3原料是網(wǎng)絡(luò)中間體氧化物,在釉熔融過程中,通常能奪取游離氧形成四配位而進(jìn)入硅氧網(wǎng)絡(luò)加強(qiáng)玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),在釉中的主要作用是:提高釉的硬度、機(jī)械強(qiáng)度、提高釉的耐化學(xué)侵蝕能力、降低釉的膨脹系數(shù)、提高?;芰Γ窟^多會明顯增大釉的難熔程度和釉熔體的粘度。

Al2O3主要由粘土提供,長石或瓷石也提供一部分。在釉中引入粘土原料,除滿足Al2O3組分要求外,更重要的是提高釉漿的懸浮性、穩(wěn)定性及增加釉層在坯體上的附著力和強(qiáng)度。因此,需選用優(yōu)質(zhì)高嶺土。

3 引入K2O、Na2O、Li2O(鉀、鈉、鋰)原料

K2O、Na2O和LiO均系網(wǎng)絡(luò)外體氧化物。在釉熔融過程中都具有極強(qiáng)的“斷網(wǎng)”作用,能顯著降低釉的熔融溫度和粘度,是釉的主要熔劑組分。所不同的是K2O和Na2O都明顯增大釉的膨脹系數(shù),降低釉的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度,而Li2O的助熔作用更強(qiáng),用鋰置換鈉則降低熱膨脹系數(shù),提高釉的光澤度、化學(xué)穩(wěn)定性和彈性。

引入K2O、Na2O的原料主要有鉀、鈉長石和釉用瓷石。鈉長石與鉀長石比較,釉易于熔融但光澤度不佳,釉的鉀鈉(K2O/Na2O)度應(yīng)不低于2。K2CO3、Na2CO、KNO3、NaNO3等化工原料僅在某些熔塊釉中釆用。Li2O雖然價(jià)格貴一些,但由于其特殊的優(yōu)點(diǎn),廣為應(yīng)用于釉中,可用鋰輝石引入Li2O。

4 引入CaO(鈣)原料

CaO是二價(jià)網(wǎng)絡(luò)外體氧化物,能在高溫下產(chǎn)出游離氧,破壞網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),使熔體粘度降低,有助于釉熔融,是良好的高溫熔劑組分。但溫度較低時(shí),Ca2+力求滿足自己的配位要求,又能連接網(wǎng)絡(luò)斷點(diǎn),使釉結(jié)構(gòu)緊密、粘度增大,同時(shí)加速熔體的固化。與堿金屬氧化物相比,CaO能降低釉的膨脹系數(shù),提高釉面硬度、化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度,并能促進(jìn)與坯體的良好結(jié)合。

在某些釉配方中如含有一定成分的CaO,在熾熱溫度作用下將立即與粘土中SiO2強(qiáng)烈化學(xué)反應(yīng),當(dāng)溫度超過1 150 ℃更為明顯,CaO用量不得超過18%。否則將提高釉的耐火度,并在釉中析出微小結(jié)晶,導(dǎo)致釉層失透,這也是形成無光釉的方法之一。

CaO通常以石灰石、方解石、大理石、白堊等鈣質(zhì)碳酸鹽或硅灰石引入。采用白云石、小白矸等原料時(shí)要考慮所帶入的MgO含量。用石灰石等碳酸鹽類原料滿足釉料中的CaO組分雖然應(yīng)用已久,且價(jià)格低廉,但其高溫分解所放出的氣體往往對燒成和釉面質(zhì)量有一定影響。近幾年來,對硅灰石的開發(fā)和研究結(jié)果表明,用硅灰石取代碳酸鹽原料有很多優(yōu)點(diǎn),因?yàn)楣杌沂旧聿粠ё茐A,釉燒過程中,不僅避免了分解氣體對釉面質(zhì)量的影響,而且使干釉層的收縮降低,有利于與坯更好附著。

5 引入MgO(鎂)原料

MgO也是二價(jià)網(wǎng)絡(luò)外體氧化物,在釉中的作用與CaO類似,高溫下提供游離氧,是強(qiáng)助熔劑,增加釉的流動性,溫度降低時(shí)則提高粘度,僅在程度上較CaO弱些。但它能增大助熔范圍,降低釉的膨脹系數(shù),促進(jìn)中間層的形成,從而減弱釉的開裂傾向。

引入MgO的原料有菱鎂礦、滑石、白云石和其他含鎂的原料。采用菱鎂礦時(shí)用量不宜過多,最好不要超過6%,否則將產(chǎn)生縮釉缺陷。以滑石引入MgO既可克服縮釉現(xiàn)象,同時(shí)又可提高釉的抗氣氛能力,還可以獲得一定的乳濁度,從而提高釉面白度。但生滑石的鱗片狀結(jié)構(gòu)及高溫下分解產(chǎn)生氣體對釉料研磨、釉漿使用及釉面質(zhì)量也會產(chǎn)生一些不良影響。因此,通常都將滑石煅燒后使用。用白云石引入MgO,不會產(chǎn)生乳濁,能提高其透光性,常被用于透明釉配方中。小白矸是產(chǎn)于華北的一種富含SiO2的鎂、鈣質(zhì)碳酸鹽原料,由于質(zhì)地細(xì)膩,結(jié)構(gòu)松散,能使釉漿獲得良好的懸浮性和穩(wěn)定性,還可以增強(qiáng)釉與坯的附著。因此,在我國北方瓷釉中已被普遍應(yīng)用,加入量為5%~12%。

6 引入ZnO(鋅)原料

在許多類型的釉中,如炻器釉、建筑陶瓷釉、瓷器釉等,ZnO是很重要的成分,它是一種強(qiáng)熔劑,能在較大范圍內(nèi)起到良好的助熔作用,并可增加釉的光澤,提高釉面白度,降低膨脹系數(shù),提高折射率,促進(jìn)乳濁。由于ZnO在釉熔體中有很強(qiáng)的結(jié)晶傾向,因而在透明釉中不宜引入過多,一般控制在5%以下。但作為結(jié)晶劑可作為結(jié)晶釉的主要成分。

ZnO由鋅白引入。鋅白使用前必須煅燒,因?yàn)樯\白毒性大、活性高,與水接觸后在顆粒表面生成一層膠凝的氫氧化鋅,使釉漿稠化,嚴(yán)重影響其性能。經(jīng)煅燒處理后,顆粒聚集變大,活性降低,限制了氫氧化鋅的生成,從而消除了對釉漿性能的影響。同時(shí)還能減少釉在燒成過程中的收縮,并減少了因收縮而出現(xiàn)的禿釉等缺陷。

7 引入PbO原料

PbO是最強(qiáng)的助熔劑,能與SiO2和B2O3化合形成玻璃。它的特點(diǎn)是能顯著增大釉的折射,賦于釉面極好的光澤,增加釉的抗張強(qiáng)度和彈性,但會大大降低釉面硬度,需在氧化氣氛下釉燒,因有毒性,其使用受到一定限制。

引入PbO的原料主要是鉛丹(Pb3O4)、密佗僧(PbO)和鉛白[2PbO·Pb(OH)2]。鉛丹為橙紅色粉未,又稱為紅丹,加熱至500 ℃以上則分解放出氧氣。

密佗僧又稱黃丹,是一種黃色粉未,且易被還原,亦稱為堿式碳酸鉛,加熱時(shí)易于分解。

8 引入B2O3原料

B2O3是強(qiáng)助熔劑,適量引入釉中能顯著降低釉的熔融溫度,釉的膨脹系數(shù),增大釉的折射率,提高釉面的光澤度,硬度和彈性,熔融物不但本身不結(jié)晶,還能阻止其他化合物結(jié)晶傾向,故可避免釉失透現(xiàn)象發(fā)生,對于氧化物的溶解性很強(qiáng)。

引入B2O3的原料為硼酸、硼砂和含硼礦物。 硼酸(H3BO3)鱗片狀白色結(jié)晶粉未,相對密度為1.44,易溶于水,185 ℃熔融并分解,300 ℃完全失水變成B2O3。

硼砂(Na2B4O7·10H2O)為白色菱形結(jié)晶粉未,相對密度1.72,易溶于水。加熱于320 ℃失去全部結(jié)晶水,成為無水硼砂。無水硼砂熔點(diǎn)為741 ℃,沸點(diǎn)為1 575 ℃。由于含水硼砂在空氣中即能風(fēng)化,因此應(yīng)在密閉狀態(tài)下儲藏,否則會因失去部分結(jié)晶水而導(dǎo)致成分的變化,影響配料的準(zhǔn)確性。含硼礦物主要有:硼鎂石(MgHBO3),鈉硼解石(NaCaB5O9·8H2O)和硅鈣硼石Ca2B2(SiO4)2(OH)2。

9 引入BaO(碳酸鋇)原料

BaO在堿土金屬氧化物中的助熔作用最強(qiáng),并能顯著提高釉的折射率,增大釉面光澤。

BaO主要由硫酸鋇引入。BaCO3為白色粉未,有毒,相對密度為4.43,不溶于水而溶于酸,即使有少量胃酸也會溶解,因此吸入人體內(nèi)極為危險(xiǎn)。BaCO3本身的分解溫度在1 360 ℃左右,但在SiO2和其他堿性組分存在時(shí),于700 ℃以下即能分解,并重生成硅酸鹽。天然的硫酸鋇(BaSO4)、氫氧化鋇Ba(OH)2或硝酸鋇Ba(NO3)2等也可引入BaO。由于含鋇原料均有毒性,所以使用時(shí)應(yīng)特別注意。

10 其他原料

除上面所討論的幾種原料以外,在瓷釉中常用的原料還有骨灰、鋯英石、硫酸鍶、瓷粉等。

在瓷釉中加入ZrO2或鋯英石(ZrSO4)可提高釉面白度和耐磨性,且能增大抗釉面龜裂性和釉面硬度,實(shí)驗(yàn)證明引入7%鋯英石可提高白度8%左右。

在釉中引入煅燒骨灰可提高其光澤度,使釉面溫潤。

在《江南三部曲》中,花家舍無疑集中體現(xiàn)了時(shí)代的變遷,從“桃源勝地”到“這或許是世界上最美好的地方”,直至最后淪為“溫柔富貴鄉(xiāng),人間銷金窟”。在這里召開的由徐吉士四處張羅并得到花家舍商貿(mào)集團(tuán)支持的全國詩歌研討會,無疑給詩歌已滑向邊緣地帶的社會現(xiàn)實(shí),增添了末世情調(diào)。發(fā)生在這塊土地上的形態(tài)不一的悲歡離合故事無疑給我們透視與反思中國百年歷史經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)提供了一個(gè)很好的視角。斯人已逝,彼時(shí)的舊日故事與今日的時(shí)代風(fēng)貌,共同構(gòu)成了我們藉反思?xì)v史而更好面向未來的立體景觀。

碳酸鍶對降低釉的熔融溫度,提高光澤度,擴(kuò)大燒成范圍有利。例如在日用瓷釉中以氧化鍶代替氧化鈣,可增加釉的流動性和溶解度,降低軟化溫度,提高膨脹系數(shù)。在含鋯釉中,以鍶化合物代替CaO或BaO將促進(jìn)坯、釉中間層的化學(xué)反應(yīng)。

瓷粉加入釉中,取代少部分長石,可以提高釉的熔融溫度和降低釉的粘度,還可以減少釉面針孔。

此外,釉中常釆用乳濁劑如SnO2、Ti2O、ZrO2、銻化合物、氟化物、磷酸鹽等,也使用一些著色劑以增加藝術(shù)感,如錳、鉻、鈷、銅的氧化物或化合物等。

問:陶瓷薄板要做大做薄有哪些影響因素?

答:陶瓷薄板的技術(shù)難點(diǎn)多,原料配方尤為突出。影響陶瓷薄板性能的因素繁多,包括材料本身、坯體強(qiáng)度、燒成工藝、冷加工等,而原料選擇和配方設(shè)計(jì)是最為關(guān)鍵的因素。在研發(fā)人員的努力之下,這些問題都得到了解決。

陶瓷薄板要做大做薄,主要有5個(gè)方面的影響因素:

1)陶瓷材料本身的影響。如單純將坯體規(guī)格變大,坯體厚度減小,將造成產(chǎn)品強(qiáng)度不夠,磚坯破損率提高,甚至成品強(qiáng)度達(dá)不到國家標(biāo)準(zhǔn)。因此,需要從機(jī)理上改善陶瓷材料的性能,提高陶瓷磚產(chǎn)品使用的抗沖擊性能及破壞強(qiáng)度。

2)燒成溫度的影響。要研究與陶瓷材料配方相匹配的燒成溫度,特別是當(dāng)陶瓷制品薄型化后,傳熱傳質(zhì)速度加快,如采用與未減薄前同樣的燒成溫度,將導(dǎo)致材料在高溫下發(fā)生蠕變軟化等問題,因此宜采用低溫快速燒成。

3)將產(chǎn)品規(guī)格變大,坯體厚度減小的同時(shí),要保證陶瓷薄板有足夠的干坯強(qiáng)度和成品強(qiáng)度。工藝過程研究是重點(diǎn),其中包括粉料匹配、成形過程、干燥的配套工藝技術(shù)等。若是生產(chǎn)釉面制品,還應(yīng)充分考慮在壓制成形后的施釉、印花等工序,除了要調(diào)整成形壓力和配方體系外,還應(yīng)考慮如何通過改變施釉、印花等方式,減少施釉線上磚坯的破損。

4)產(chǎn)品冷加工過程也是產(chǎn)品優(yōu)等率保障的重要方面,特別是對拋光類的陶瓷薄板進(jìn)行刮平。

5)拋光等后期冷加工時(shí),更要研究導(dǎo)致產(chǎn)品破損的因素。

問:瓷磚填縫用陶瓷泥、真瓷膠還是美縫劑?

答:一般用戶弄不清美縫劑、陶瓷泥和真瓷膠,下面介紹一下:

1)陶瓷泥美縫就是所謂新型的塑鋼泥,也可以叫它不發(fā)霉的玻璃膠,之所以說它不發(fā)霉,是因?yàn)樘沾赡嗝揽p在固化后堅(jiān)固的跟陶瓷一樣,所以除了防霉這一特性之外,它還具有修補(bǔ)、粘接、堵漏等功能。陶瓷泥美縫無毒、無害、無污染,不會對人體產(chǎn)生傷害,即便日后使用時(shí)也不會出現(xiàn)什么藏污納垢、被腐蝕的情況。

2)美縫劑和真瓷膠。真瓷膠可以說屬于美縫劑一類,但它卻是美縫劑和陶瓷膠的升級版。

其一,真瓷膠價(jià)格高于美縫劑。

其二,真瓷膠是雙組分的,而美縫劑是單組分的,真瓷膠在光澤度、強(qiáng)硬度、粘接力方面遠(yuǎn)勝于美縫劑,所以真瓷膠施工完成后不會和美縫劑一樣中間陷落、留有凹槽,真瓷膠干了之后基本和瓷磚一樣平整,而且在日后使用時(shí)不容易脫落。

其三,陶瓷泥如果用于瓷磚美縫,那么固化以后很有可能因?yàn)闊崦浝淇s而崩裂瓷磚,但真瓷膠的強(qiáng)硬度和韌性基本和瓷磚相平齊,極大的彌補(bǔ)了陶瓷泥的不足。

但若要是選擇其中一種做瓷磚美縫,根據(jù)性價(jià)比會推薦普通美縫劑。但若是根據(jù)使用的不同區(qū)域情況,選擇了參考如下:

1)衛(wèi)生間、廚房等潮濕區(qū)域的瓷磚墻面用普通的玻璃膠美縫容易發(fā)霉變黑,所以可拿真瓷膠代替玻璃膠使用,尤其是陰陽角。

2)衛(wèi)生間馬桶、浴缸、淋浴房四周、洗手臺以及廚房的灶臺、門窗縫隙等地方經(jīng)常接觸水,可以考慮使用陶瓷泥美縫。

3)而像客廳等干燥區(qū)域,使用美縫劑來填補(bǔ)瓷磚縫隙是最為合適的。

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