影响卫生瓷坯釉适应性的因素 

在卫生瓷的实际生产中,釉面容易发生缺陷,如龟裂和脱落现象,主要是由于坯釉适应性不好造成。影响坯釉适应性的主要因素有坯釉膨胀系数、弹性、釉表面张力以及坯釉中间层的影响。其中,膨胀系数是影响坯釉适应性的最主要因素。因此要使坯釉适合,首先要使坯釉的膨胀系数相适应,进行配方调整时,一般以调整釉的配方为方便。
1、膨胀系数
卫生瓷坯体的膨胀系数约为40×10-7~90×10-7之间,而釉的膨胀系数约为50×10-7~100×10-7之间,坯釉的膨胀系数非常接近,差别并不大,但就在这个不大的差别范围内,有时也会产生严重的缺陷。这里有两种不同的情况:
1)釉的膨胀系数大于坯体,冷却时釉比坯体要多收缩一些,遇到收缩较慢的坯体的阻力时,釉受到拉应力,使釉层不能联成一片而形成网状的细裂纹,裂纹愈细,发展的应力愈大。结果导致釉层龟裂。
2)釉的膨胀系数小于坯体,冷却时坯体比釉要多收缩一些,此时釉层受到压应力,结果可使釉层发生鳞片状剥落(也称缩釉、缺釉、滚釉),当应力过大时,甚至出现釉层剥落现象。
无论是陶瓷的坯和釉,它们的耐压强度总比耐拉强度高,实践中也是发裂比剥落的发生要多得多,这是因为薄层的釉的耐拉强度低,坯釉之间的热膨胀只要有少许差别,即能引起龟裂,而剥落情况则要在压应力差别很大时才能发生,因此在选择釉的组成时,应尽可能选用热膨胀较坯稍低的釉,使它在冷却时宁愿受到轻微的压应力,而不要受到拉应力,在实践中尽量使釉和坯体的膨胀系数相同或很接近。
2、弹性
影响着坯釉结合的重要性质之一是釉的弹性;弹性不仅能补偿坯釉接触层所产生的应力,也能补偿由于机械外力作用所产生的应力。弹性好的釉,在坯釉间即使存在较大的应力,也可不致产生发裂。釉的弹性也与釉层厚薄有关,釉层愈薄,弹性愈好,弹性好就能补偿坯釉接触层产生的应力,也能补偿机械作用产生的应力,但太薄了也不行,可能会被多孔性的坯体吸收而形成无光或粗糙不平的表面。而厚釉层就难以缓和坯釉间因膨胀系数差别而引起应力的破坏作用。所以釉层的厚度要选择一个最佳值,使它的厚度既能满足坯釉结合,又能使产品外观美观,卫生瓷釉层厚度一般要求在0.3-0.5mm范围内。
3、釉的表面张力
釉的表面张力影响着釉在高温时的流动性与润湿性。釉的表面张力约为300-500达因/厘米,其大小决定于釉本身的化学组成。对碱金属离子来说,表面张力随离子半径的增大而减少,二价金属离子具有和一价金属离子同样的规律。但不象一价金属离子那样明显,三价金属离子则随离子半径的增大而增大。如果釉的表面张力太大时,在高温时对坯的润湿性能不好,容易造成缩釉缺陷,过小则容易造?quot;流釉"缺陷(在釉的粘度也很小时,情况严重)。釉的表面张力还决定着结晶的生长速度,表面张力愈大,结晶的生长速度就愈大。
4、坯釉中间层
为了达到釉和坯体附着牢固,坯釉两层的交界面上的化学变化也是一个重要关键。在坯釉接触面上产生的中间层,它对釉的附着情况起了良好的作用。一般来说,釉在烧结的坯体上比在孔隙度大的坯体上附着得较好,原因是烧结的坯体中含玻璃质成分较多,它的伸长情况与釉更接近。釉层的厚度对釉层的附着也有一定的影响,釉层太厚就会加重中间层的负担,有时釉的裂纹只生成在较厚的部分。
为了防止釉面龟裂和剥落现象,可以通过改变坯釉的组成来使坯和釉的膨胀系数相适应,可以通过以下几种方法:
1)改变坯体的组成、釉的组成不变;
a.降低可塑性组分(粘土)的含量,相应提高石英含量;
b.用塑性粘土代替部分高岭土;
c.降低长石含量;
e.提高坯体的素烧温度,并延长保温时间;
f.提高石英的研磨细度,并搅拌均匀。
2)变更釉的配方,坯料的组成不变;
a.增加SiO2含量,或降低熔剂含量,以提高釉的熔融温度范围,必要时可同时加入Al2O3,使酸性氧化物不致过量而产生失透现象。
b.在酸和碱间的比例保持不变的条件下,加入或提高硼酐含量,以部分地代替SiO2。
c.以低分子量的碱性氧化物代替部分高分子量的碱性氧化物,这样就相应提高了SiO2含量,从而提高了熔融温度。
d.增加釉的弹性模数,例如以锂代替钠。
如果釉面出现剥落现象时,可采用类似的方法,朝着相反的方向进行改变。
1)改变坯料组成,釉料不变;
a.增加可塑组分,同时减低石英含量。
b.用高岭土代替一部分塑性粘土。
c.提高长石含量。
d.降低石英研磨细度。
e.降低坯体的素烧温度。
2)改变釉配方的组成,坯料组成不变:
a.降低SiO2的含量,或增加熔剂含量。
b.在酸和碱之间的比例保持不变的条件下降低硼酐含量,并代之以石英。
c.以高分子量的碱性氧化物代替部分低分子量的碱性氧化物,以降低石英含量。
1、膨胀系数
卫生瓷坯体的膨胀系数约为40×10-7~90×10-7之间,而釉的膨胀系数约为50×10-7~100×10-7之间,坯釉的膨胀系数非常接近,差别并不大,但就在这个不大的差别范围内,有时也会产生严重的缺陷。这里有两种不同的情况:
1)釉的膨胀系数大于坯体,冷却时釉比坯体要多收缩一些,遇到收缩较慢的坯体的阻力时,釉受到拉应力,使釉层不能联成一片而形成网状的细裂纹,裂纹愈细,发展的应力愈大。结果导致釉层龟裂。
2)釉的膨胀系数小于坯体,冷却时坯体比釉要多收缩一些,此时釉层受到压应力,结果可使釉层发生鳞片状剥落(也称缩釉、缺釉、滚釉),当应力过大时,甚至出现釉层剥落现象。
无论是陶瓷的坯和釉,它们的耐压强度总比耐拉强度高,实践中也是发裂比剥落的发生要多得多,这是因为薄层的釉的耐拉强度低,坯釉之间的热膨胀只要有少许差别,即能引起龟裂,而剥落情况则要在压应力差别很大时才能发生,因此在选择釉的组成时,应尽可能选用热膨胀较坯稍低的釉,使它在冷却时宁愿受到轻微的压应力,而不要受到拉应力,在实践中尽量使釉和坯体的膨胀系数相同或很接近。
2、弹性
影响着坯釉结合的重要性质之一是釉的弹性;弹性不仅能补偿坯釉接触层所产生的应力,也能补偿由于机械外力作用所产生的应力。弹性好的釉,在坯釉间即使存在较大的应力,也可不致产生发裂。釉的弹性也与釉层厚薄有关,釉层愈薄,弹性愈好,弹性好就能补偿坯釉接触层产生的应力,也能补偿机械作用产生的应力,但太薄了也不行,可能会被多孔性的坯体吸收而形成无光或粗糙不平的表面。而厚釉层就难以缓和坯釉间因膨胀系数差别而引起应力的破坏作用。所以釉层的厚度要选择一个最佳值,使它的厚度既能满足坯釉结合,又能使产品外观美观,卫生瓷釉层厚度一般要求在0.3-0.5mm范围内。
3、釉的表面张力
釉的表面张力影响着釉在高温时的流动性与润湿性。釉的表面张力约为300-500达因/厘米,其大小决定于釉本身的化学组成。对碱金属离子来说,表面张力随离子半径的增大而减少,二价金属离子具有和一价金属离子同样的规律。但不象一价金属离子那样明显,三价金属离子则随离子半径的增大而增大。如果釉的表面张力太大时,在高温时对坯的润湿性能不好,容易造成缩釉缺陷,过小则容易造?quot;流釉"缺陷(在釉的粘度也很小时,情况严重)。釉的表面张力还决定着结晶的生长速度,表面张力愈大,结晶的生长速度就愈大。
4、坯釉中间层
为了达到釉和坯体附着牢固,坯釉两层的交界面上的化学变化也是一个重要关键。在坯釉接触面上产生的中间层,它对釉的附着情况起了良好的作用。一般来说,釉在烧结的坯体上比在孔隙度大的坯体上附着得较好,原因是烧结的坯体中含玻璃质成分较多,它的伸长情况与釉更接近。釉层的厚度对釉层的附着也有一定的影响,釉层太厚就会加重中间层的负担,有时釉的裂纹只生成在较厚的部分。
为了防止釉面龟裂和剥落现象,可以通过改变坯釉的组成来使坯和釉的膨胀系数相适应,可以通过以下几种方法:
1)改变坯体的组成、釉的组成不变;
a.降低可塑性组分(粘土)的含量,相应提高石英含量;
b.用塑性粘土代替部分高岭土;
c.降低长石含量;
e.提高坯体的素烧温度,并延长保温时间;
f.提高石英的研磨细度,并搅拌均匀。
2)变更釉的配方,坯料的组成不变;
a.增加SiO2含量,或降低熔剂含量,以提高釉的熔融温度范围,必要时可同时加入Al2O3,使酸性氧化物不致过量而产生失透现象。
b.在酸和碱间的比例保持不变的条件下,加入或提高硼酐含量,以部分地代替SiO2。
c.以低分子量的碱性氧化物代替部分高分子量的碱性氧化物,这样就相应提高了SiO2含量,从而提高了熔融温度。
d.增加釉的弹性模数,例如以锂代替钠。
如果釉面出现剥落现象时,可采用类似的方法,朝着相反的方向进行改变。
1)改变坯料组成,釉料不变;
a.增加可塑组分,同时减低石英含量。
b.用高岭土代替一部分塑性粘土。
c.提高长石含量。
d.降低石英研磨细度。
e.降低坯体的素烧温度。
2)改变釉配方的组成,坯料组成不变:
a.降低SiO2的含量,或增加熔剂含量。
b.在酸和碱之间的比例保持不变的条件下降低硼酐含量,并代之以石英。
c.以高分子量的碱性氧化物代替部分低分子量的碱性氧化物,以降低石英含量。
