陶瓷烧结时为什么会开裂
开裂一般可分为生坯开裂和炸裂
生坯开裂面比较粗糙,炸裂面看起来很光滑。
引起开裂的原因很多,比如材料自身原因,如ZrO2相变并发生体积变化。
粉体太细或颗粒级配不适当可能引起开裂
成型也易引起开裂,比如成型速度过快造成密度分布不均和大量气体残留,成型模具没有倾角也可能造成脱坯时膨胀开裂
烧结升温速度过快容易造成开裂,降温过快则可能引起炸裂
烧结加的成分在高温下收缩(如膨润土);或在降温过程中发生相变而产生体积收缩(如二氧化硅)。
还有就是可能粘结剂选择不合适、成型时压力和保压时间选择不恰当、或者升温速率控制不好等等。
如果里面有胶,排胶过程没有处理好也会导致开裂
陶瓷在人类发展史上作出了巨大的贡献。不过,它给人的印象总是很脆的。比如,一只瓷碗掉在地上,就会“粉身碎骨”。原来,科学家们在对陶瓷进行研究后发现,陶瓷里面往往存在着一些细微裂纹,当它受到诸如撞击、敲打等外力作用时,这些细微裂纹便会不断扩展,汇集起来,变成粗大的裂纹,以致最后“粉身碎骨”。如果不让陶瓷中的细微裂纹扩展开来,就可以制成一种打不碎的陶瓷了。有人把这种新产品称为韧性陶瓷,也有人称它为陶瓷钢。
1、人为的硬物撞击产生的裂缝。
2、墙体变形产生的裂缝,会出现横向、纵向或斜向的有规则的裂纹。
3、瓷砖本身的质量问题一般价格便宜的砖出现裂缝的几率大,因为瓷砖胚体烧制的时候用的土太次,吸水率高,特别是入冬前下雨,如果瓷砖吸入水,就会裂的。全瓷化的砖是不会出现这个问题的。
4、瓷砖粘结剂不合格粘贴剂不合格也会导致瓷砖铺贴后出现空鼓、脱落等问题。传统铺贴瓷砖通常使用水泥砂浆作为粘贴剂,水泥与砂浆通常按照1:1的比例进行配比,如果配比不均,水泥砂浆则达不到要求的粘接效果;另外,沙子含土量过高、使用劣质或过期水泥都会导致粘贴不牢而引起瓷砖空鼓、脱落等问题。
5、施工工艺问题主要包括瓷砖间留缝和瓷砖未浸水(1)瓷砖间未留缝在铺贴时如果没有预留适当缝隙,也会导致瓷砖受挤压开裂、空鼓或脱落。防范措施:瓷砖及填缝剂都会有热胀冷缩现象,铺贴时应预留适当缝隙;填缝剂是一种有韧性的、强度较低的柔性产品,弥补了瓷砖热胀冷缩的膨胀系数,可在一定程度上避免空鼓、开裂。(2)瓷砖未浸水有一定吸水率的瓷砖在铺贴前若不浸水,铺贴后在水泥砂浆凝结、强度上升的过程中,瓷砖会吸收其水分,导致水泥失水变得没有粘接力,强度降低,砖对水泥或水泥对原墙面黏合力降低,导致出现空鼓、脱落。
2.也是因为膨胀系数不同,但是烧制完成以后,经过很长时间在空气中热胀冷缩之后形成的。这个过程比较长,这也是有些老瓷器开片龟裂的原因(其实烧制的时候已经有龟裂了 不过是用显微镜才能看到(这个在7501瓷,就是毛瓷烧造的过程中有体现。当时刚烧造好的时候,水点桃花纹饰在显微镜下看到了细小开裂,只因为颜料的膨胀系数和胎体相差了0.002,后来经过精密的调配才解决了)
为预防和避免龟裂的产生,可采取如下几种方法:
一、釉料配方的调整
1、降低釉的热膨胀系数:釉的热膨胀系数随釉组成中氧化物的含量而变化。要降低釉料的热膨胀系数,可以增加釉中的SiO2和Al2O3含量,降低碱金属氧化物的含量(氧化锂例外,它的膨胀系数很小)。所以应减少长石用量,以硼酸以硼酸代替部分硼砂,并适当提高Al2O3、SiO2和MgO的含量,以达到减小釉的热膨胀系数的目的。
2、促进坯釉中间层的形成,提高釉的弹性:产品在进行釉烧时,熔融的釉层与坯体表面发生化学反应,形成介于坯釉间的中间层,它对缓和釉层中的应力,改善坯釉间的结合性起到重要作用。在釉的配方中,增加石灰石的含量,可促进坯体表面的石英在釉中的溶解作用,促进中间层的形成。釉中添加硼酸时,会使中间层发育特别良好,因为硼酸侵蚀坯体表面的能力特强,可以增加中间层的生成量。
釉的弹性大小是决定釉层极限应力的根本因素。釉的弹性大,则釉相对不易产生龟裂,因为它不但能消除坯釉间的部分应力,还能抵消部分外界作用的机械力。而要提高釉的弹性,最有效的方法是增加釉中Al2O3的含量。Al2O3能明显改善釉的弹性,缓冲坯釉间的应力,它的膨胀系数也较小。
二、坯料配方的调整
l、增加坯体的热膨胀系数:在配方中增加石英的含量,减少长石含量,并加人一定量的石灰石,可增加坯体中方石英的含量,从而提高坯体的热膨胀系数。
2、降低坯体的气孔率,消除后期龟裂隐患:通常用石灰石、滑石、硅灰石作主要熔剂来制作坯料,因CaO、MgO在坯中能促进产生更多的结晶相,减小玻璃相的含量,并能在较低温度下使坯体组织致密,气孔降低,还可降低坯体的吸湿膨胀,预防后期龟裂的产主。石灰石的加人,还可提高釉烧时釉的活性,促进坯釉中间层的生成。
三、生产工艺的调整
1、适当提高坯釉料的细度:坯料中石英越细,转化成方石英的数量就越多,热膨胀系数就越大。另外,坯料粒度较细时,改善了烧成过程中的反应条件,此时粒子表面积最大,其反应所需的活化能最小,在相同的烧成温度下,就可降低气孔率,减少出现后期龟裂的倾向。而在釉料中,细颗粒的石英能在釉烧时充分熔融,形成石英玻璃,能降低釉的热膨胀系数,并改善釉的热稳定性。
2、适当降低釉层厚度:釉层越厚,弹性越小,所以薄釉层对提高热稳定性有利,而且釉层较薄时,中间层相对增厚,进一步缓冲坯釉间应力的破坏作用。
3、适当提高产品烧成温度:提高烧成温度,或延长产品的烧结时间,使坯体烧结程度提高,从而降低釉面砖坯体的吸水率,减小坯体的吸湿膨胀,同时还可促进中间层的充分发良,提高产品的热稳定性,防止龟裂产生。
以上分析了龟裂产生的原回以及相应的预防措施。但是,造成龟裂的原因往往是多方面的,并且各方面都是相互关联的。在实际生产中,应针对具体问题进行具体分析,并根据实际情况制定出行之有效的预防措施。只有加强生产工艺控制和管理,改善坯釉间的结合性能,降低产品的吸水率,才能将釉面砖的龟裂现象彻底解决。