對有釉陶瓷產品如日用陶瓷、衛生陶瓷、有釉墻地磚等來說，胎體表面上的一層釉起著極為重要的作用。一是可以遮蓋胎體的不良色澤，起裝飾美化作用；二是可以提高產品的抗污、去污能力；三是提高陶瓷產品的強度與整體使用功能。但是在生產中，由于多種原因，往往在燒成后有釉的產品表面上會出現局部無釉缺陷，即縮釉。縮釉不但影響產品外觀，而且一旦出現會導致整體產品的報廢。一般來說，在陶瓷釉面上所顯示的縮釉缺陷可在燒成前或燒成中引起。當釉溶化后，陶瓷的某些部位沒被釉料覆蓋導致了在燒成后的產品某些無釉部位。如果釉特別稠（粘度大），在燒成中它就不能平滑地在產品表面流動。在某些地方，釉料就會聚集成堆或有時會在釉面出現大量裂紋。實際上，這些并不是裂紋，只是釉料沒有流動。通常，在燒結溫度時，釉料應該完全液化并流動均勻地覆蓋表面。當釉料由于表面張力的不能很好地流動，釉料不能流動到的部位便顯露出坯體，這就叫"縮釉"。有時當釉表面趨向于聚集或卷縮時，整個釉面層會裂成釉珠狀。以下幾個方面的原因可能導致縮釉。 （1）釉料干燥時收縮過大； （2）釉料顆粒過細； （3）釉層過厚； （4）釉料熔融時的粘度和表面張力 （5）釉料對坯體表面較弱的附著力； （6）不正確地使用釉料； （7）坯體方面的原因； （8）燒成溫度、燒成條件以及窯爐的氣氛； （9）釉料中所加入的色料的影響； （10）釉料的化學組成； （11）坯釉之間的結合力； （12）ZnO的影響。 為了研究幾個突出的縮釉因素，特別進行了一系列實驗。在本論文的實驗中選擇了一種特定的釉料配方：鋯乳濁釉。表1是該配方所用原料及其百分含量，表3是其化學成分分析結果。釉料施于常規的坯體上，其配方與化學組成如表2、表4所示。 表1 研究用釉料配方（％）
表2 研究用坯體配方（％）
表3 研究用釉料的化學成分（％）
表4 研究用坯體的化學成分（％）
1 縮釉原因的討論 1.1 收縮 坯料與釉料在燒成和干燥過程中會發生收縮，二者的收縮不相同。如果坯料與釉料的收縮相差過大，便會發生釉料開裂。如果釉料球磨過細，則易形成裂紋，這是由于釉料被過度球磨后，在干燥過程中引起的過度收縮。當過度球磨釉料時，雖然釉料的懸浮性能增強，燒成后釉面的質量會得以較大提高。如釉面光澤增面，釉面針孔減少等，但施釉后釉料在干燥過程中釉面會趨于粉末化，并且很易被磕碰掉。不但過度球磨能導致過度收縮。另外，如果釉漿中塑性粘土含量太高，干燥時釉料的收縮大，則會在釉面產生裂紋。此外坯體表面凹凸不平，如存有大顆粒的泥塊等，也會產生小范圍內的不均勻收縮。在使用熔塊釉時，過度球磨極易產生施釉釉面開裂，這是因為熔塊釉在存放期間更易于沉淀，經攪拌后再使用時，由于攪拌不勻造成釉面收縮不一致，在釉料干燥過程中易產生釉面開裂，燒成后會明顯出現裂紋；另一個原因就是通常被過度球磨后的釉由于其顆粒細而具有更大的表面積，在高溫時易發生化學反應和固相反應，并且具有熔解坯體中氧化硅和氧化鋁的傾向。這樣會導致釉粘度增加，變得更加粘稠，引起縮釉缺陷的發生。因此在釉料制備過程中，應避免過度球磨釉炎，保持一定的釉料顆粒級配，以減少減釉缺陷的發生。在釉料長時間存放后，應充分攪拌均勻。 1.2 研磨因子 為了研究過度研磨釉料所造成的縮釉的影響，特別做了一系列試驗。試驗是將已過200目篩的配釉用各種原料配制好，分別球磨6h、12h、24h、36h、48h。檢測其結果。表5列出了經上述不同時間球磨后所測試出的釉料的顆粒尺寸分布。圖1顯示釉料經不同球磨時間球磨后的顆粒尺寸大小與百分數。 為了確定縮釉的本質，我們將已球磨好的釉通過多次浸釉法施在陶瓷坯體表面，以獲得不同的釉層厚度。干燥后所觀察到的釉面結果如表6所示。 表5 釉料經不同時間下球磨后顆粒尺寸
表6 不同研磨時間、多次浸釉形成多層釉層的釉面結果
從表5-6可以看出，隨著研磨時間及施釉厚度的增加，縮釉逐漸增加，有時甚至在干燥后就可觀察到釉面開裂。雖然在干燥期間裂紋并不可見，但，在燒成后裂紋卻出現了。球磨時間越長，釉料顆粒越細，則收縮越大，縮釉也越明顯。如果生坯中包含有較高的粗顆粒原料或含有較高的非可塑性原料，便會由于不規則的收縮而很難獲得合適的光滑釉面。在干燥期間只有在釉料過度收縮時，可觀察到裂紋。干燥期間所產生的細小裂紋。在燒成后便會顯現出來，形成縮釉。圖2顯示過度球磨所出現的縮釉缺陷。 1.3 釉層厚度 同一種顆粒細度的釉料。施釉時因其施釉厚度的不同，會出現不同的結果。釉層越厚，則越容易產生縮釉，如表6所示。這是因為釉層越厚，收縮越大。在生產中，應控制好釉層厚度，對于衛生陶瓷來說，釉層厚度一般控制在0.6mm左右。 1.4 釉的粘度 釉料在其熔化時粘度太大便會引起縮釉。因為釉料的表面張力已克服了釉料與坯體的粘著力，釉料就會在陶瓷的角位或其它部位聚集成堆。圖3表示陶瓷表面釉料聚集成堆的形成過程。 較厚釉層更易開裂和縮釉。硫酸鹽會影響釉料的熔融，特別是在釉料中長石含量高的情況下，影響釉料的熔融。粘度是一種控制熟釉均勻性的參數。一般來講，粘度可通過添加鹽溶液如CaCl2，或者是ZnO、石灰等來控制。在生產中應避免使用高粘度的釉料，否則便會導致不合適的釉面覆蓋層。圖4顯示因不合適的釉料粘度所導致的縮釉缺陷。 1.5 熟釉的表面張力 在高溫下，當釉料與坯體一起燒成時，由于二者之間發生了化學反應，便會在二者之間形式中間過渡層而產生相互結合力。結合力大小由釉--空氣、坯體-空氣以及固體-液體之間的表面張力所決定。可溶性鹽類在坯體表面的聚集會削弱坯釉之間的這種結合力而易引起縮釉；具有高表面張力的釉收縮大，易導致釉面縮釉。如果熔融的釉料對坯體表面的潤濕性差，則燒成后的秋面易產生縮釉。在釉料中加入較少的氧化物添加劑如V2O5、MnO2、Sb2O3等，可降低釉料的表面張力，因而可減少縮釉的發生。另外可以將防發酵鹽如苯鈉或者是磺酸蓖麻油加入釉漿中來保持釉的表面張力。在燒成中釉料高溫時具有較低的表面張力，這樣有利于氣體的排除。但是如果釉料的表面張力太低，則高溫燒成時釉的流動太大，會導致跑釉現象，造成燒成后的產品漏邊角和漏棱角。在生產中可以通過調整釉料配方來控制釉的表面張力。合適的釉料，其表面張力應在滿足不漏邊角和不漏棱角的前提下，盡可能低一些。 1.6 釉漿與坯體的粘著力差 粘著力即釉與坯體表面的結合力。如果過度研磨釉料或者釉料中含有太多可塑性原料，釉料便不能與坯體表面很好地粘接在一起。有些有機物添加劑如醋酸纖維素銨對提高釉料粘度非常有用。在生料釉中，粘土本身能作粘接劑。熔塊釉有時不能很好地附著在坯體上，特別是不能很好地附著在完全瓷化的陶瓷上，在這種情況下易產生縮釉。添加有機粘接劑如骨膠有助于增強釉料的粘接力。另外將坯體在干燥器中保持干燥大約1小時后進行施釉，使釉料施在熱坯上，有助于增強釉料的粘接力，減少縮釉的發生。 1.7 釉的施用 在坯體上施加過厚的釉層有時會造成如圖5所示的縮釉。這是因為釉層很厚，會產生不同的收縮而減弱釉對坯體的粘接力，燒成后引起產品縮釉。連接施釉時如果間隔時間太長，會導致的施釉層不均勻而引起縮釉。特別是對不合適的素坯上釉時，素坯會很快吸收釉漿而形成較厚的釉覆蓋層，導致縮釉。因此施釉前首先將素坯用海綿沾水搽抹弄濕，使其吸收釉漿速度減慢并均勻吸收釉漿，減少縮釉的發生。施釉時應用足夠的高度或壓力以便能使釉平滑地流動到坯體表面各處。通過較好地控制釉的流動性與觸變性，可以有效地防止縮釉：在生產和實驗中我們發現多孔的陶瓷坯體在浸釉時，如果浸釉時間過長，會由于形成不均勻的釉層而產生少量的釉面裂紋。施釉時坯體氣孔處與坯體表面會產生不同的釉層厚度。為了使釉均勻平滑地覆蓋住平面的坯體表面，應該使釉料具有足夠的流動性。當使用噴釉法時，要處理好噴槍、氣壓以及噴槍與被噴釉坯體之間的距離等因素，控制好上述關系便能獲得平滑均勻的釉層，防止縮釉。 1.8 坯體的物理條件 陶瓷的物理條件取決于它的質地、瓷化特征以及收縮性質。在平滑表面的坯體上，釉料的流動速度均勻一致。坯體的質地取決于用于坯體的原料的制備與研磨。研磨細，則坯體質地平滑。粗糙的坯體表面有時施釉后在干燥時產生不規則的收縮使釉層與坯體剝離，入窯燒成，當溫度升高時，釉表面張力的作用會將釉從坯釉剝離處拉開而產生縮釉。完全瓷化后，陶瓷坯體很難噴上釉或浸上釉。這是因為其吸水率太低而不能快速吸收釉料且釉料對坯體的粘接力低，在這種情況下，縮釉的可能性很高，如果被施釉的坯體形狀復雜且不規則，那么產生縮釉的可能性更大，這是因為施釉時釉料在坯體表面各部門的流動不一致，從而形成了不同厚度的球狀釉層。所施釉的坯體太濕也會導致縮釉，原因是太濕的坯體對釉的吸附力弱。 1.9 燒成溫度及燒成條件與氣氛 燒成時在坯體排除氣體期間，應該控制好燒成制度，否則會在較低溫度下出現釉面縮釉或裂紋。如已上釉的坯體在搬運或裝車過程受到碰撞，會破壞釉料與坯體之間的正常粘接。當沖擊過度時，可能使已干燥的部分釉面從坯體表面剝離而最終產生縮釉。在燒成早期出現過多的氣泡或者是在坯體中大量氣體逸出之間，釉已經熔融，最終導致產品的縮釉。過燒也會引起縮釉。 1.10 色料的影響 一些釉下色料像粉紅、綠色、無光鈷藍等，因不容易被熔融的釉潤濕，造成色料與釉分離而可能產生縮釉。解決方法是加入適量的助熔劑。 1.11 釉的化學組成 有時釉料的組成也能導致縮釉。因為不合適的釉料在特定的燒成條件與熔融點下不能恰當地流動。釉料中添加乳濁劑如硅酸鋯、氧化錫等，能引起縮釉。這是因為它們影響了釉的粘度與表面張力，特別是現時所用的硅酸鋯，一般為幾個微米、顆粒細，比表面積大，更易引起縮釉。在生產中應合理地設計釉料配方，并保持恰當的顆粒級配以防止縮釉的發生。在熔塊中有過多的B2O3熔劑會導致縮釉。釉料配方中存在過多比例的生粘土，在燒成時因為其大的收縮能產生縮釉，有時在干燥期間本身出現裂紋，一般釉料中較為理想的生粘土的加入量在10％左右。如果配方中需要加入較多的粘土時，可通過將其中一部分粘土先進行高溫預燒后再加入，以減少過大的收縮。通過添加碳酸鋇，能減少粘土坯體中可溶性鹽的作用，阻止縮釉的發生。 1.12 釉與坯之間的結合力 有時在釉料與坯體之間不理想的粘接會產生縮釉，如圖6所示。 原因可能如下： （1）有釉素坯吸收了更多的釉料，結果形成太厚的釉層，導致在干燥時產生裂紋。另一方面，瓷化的素坯不能牢固地吸附均勻一致的釉層而使釉與坯之間粘接力較弱，導致燒后產品縮釉。 （2）如果上釉坯體放置很長一段時間后才入窯燒成，會因放置期間發生某些化學反應和細菌作用，導致燒成后產品縮釉。如果已準備好的釉料存放了很長時間而未使用，那么該釉料的性能可能已經改變，施用這樣的釉極易產生縮釉缺陷。因為有些粘接劑如CMC等在長時間存放后會因化學和細菌的作用而失效。為了克服這種問題，建議添加醋酸或者是鹽酸以及其他防腐劑。 （3）已上釉表面的積塵可能導致縮釉。 （4）如果坯體表面上有油或者是油脂狀物，那么在燒成時釉料會從該油污處分離而導致縮釉。 （5）如果已上釉坯體放置在潮濕的地方或者是素坯放置在潮濕的地方后再施釉，燒成時會因為坯體不能被熔融的釉潤濕而產生縮釉。 （6）如果在施釉前坯體上有裂紋或者刮痕，那么釉料便不能覆蓋住坯體表面，燒成后在有裂紋或者刮痕處便會看見縮釉。 1.13 ZnO的影響 氧化鋅的物理性能會對縮釉產生很大的影響。生氧化鋅中一般含有大量的微細顆粒，所以極易造成縮釉缺陷。氧化鋅能同水作用形成氫氧化鋅，使釉粘度增大。而氧化鋅同水的活性程度直接與它的比表面積有關。比表面越大即氧化鋅顆粒越細。活性程度越高。因此ZnO的顆粒大小是控制縮釉的因子。當使用生氧化鋅時，在燒成溫度下釉面覆蓋不勻，經常造成陶瓷產品沒被釉完全覆蓋信，某些地方釉料聚集成堆，造成縮釉。氧化鋅所造成的縮釉可通過使用高溫煅燒的ZnO來解決，因為通過高溫煅燒可以降低氧化鋅的微細顆粒數，從而形成低比表面積的ZnO。 2、結論 2.1 釉面由于過渡收縮造成的干燥開裂能通過選擇合適的坯體和釉的原料來阻止，也可通過防止釉料過度研磨來阻止。 2.2 陶瓷坯體不可含有過多氣孔，以防止坯體表面吸收過多的釉料，產生厚的釉料覆蓋層。 2.3 通過使用煅燒氧化鋅，可降低釉料粘度并減少釉漿收縮造成的干燥開裂，可將縮釉傾向降到最低。 2.4 釉的粘度和表面張力可通過添加特殊的化學物質來控制。 2.5 助長縮釉的色料可以通過添加少量助熔劑來防止縮釉。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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