影响陶瓷制品气孔率 的因素有哪些

陶瓷材料的组织主要有陶瓷相、玻璃相和气孔组成。受力时，气孔处就相当于缺陷的存在，容易造成应力集中，产生裂纹扩展，而是材料发生低应力脆性断裂。所以高气孔率易造成材料的强度和塑性同时降低。

主要区别在于吸水率。吸水率小于0.5%为瓷，大于10%为陶，介于两者之间的为半瓷。我们常见的各种抛光砖、无釉锦砖、大部分卫生洁具是瓷质的，吸水率E≤0.5%仿古砖、小地砖、水晶砖、耐磨砖、哑光砖等是炻质砖，即半瓷砖，吸水率0.5%≤10%瓷片、陶管饰面瓦、琉璃制品等一般都是陶质的，吸水率10%.吸水率是陶瓷制品中的气孔吸附水分的多少占制品的百分比。

另外，陶器的胎料是普通的粘土，瓷器的胎料是瓷土（高岭土）。陶器的烧成温度约在900度左右，瓷器则需要1200度左右才能烧成。陶器不施釉或施低温釉，瓷器则多施釉。陶器胎质粗松，断面吸水率高，瓷器经过高温焙烧，胎体坚固致密，断面基本不吸水，敲之会发出清脆的金属声响。

造陶往往是就地取材，有什么土就用什么土，但制瓷要精选的土，尤其是采用景德镇人发现的高岭土。高岭土对于提高瓷的光洁性、致密性、白度、硬度等起到了关键性的作用。

瓷对陶的提升，更在于“美”上，瓷由于烧纸的温度高，因此在致密性、光洁性、硬度、反渗水性等方面都要大大地优于陶。正是因为瓷的这些特性，才能在瓷上描画出精美团和丰富的色彩来。

“炻瓷又称‘石胎瓷’，介于瓷与陶之间，具有很高的强度和良好的热稳定性，且无铅、无毒，优质环保。

什么是炻器?

炻器这个名称来源于欧州，原意是石器。日本人在翻译时为了表明它不是用石头加工成的，而是经过烧制的，所以加上‘火’字旁，写作炻器。炻器是介于陶器与瓷器之间的陶瓷制品。特点是坯体坚硬，机械强度较高。按原料所含的杂质，坯体可呈灰白到红棕色。如砂锅和耐酸陶瓷等。炻器坯体的气孔率很低，其坯体细密，达到了烧结程度，吸水率通常小于6％，炻器与瓷器的区别在于炻器坯体多数都带有颜色且无半透明性。

按其坯体的细密性，均匀性以及粗糙程度可将炻器分为粗炻器与细炻器两大类。粗炻器常见于工业用的耐酸化工陶瓷，建筑陶瓷和缸器，细炻器常见于日用炻器和陈设品。驰名中外的宜兴紫砂陶即是一种不施釉的有色细炻器，它是用当地的紫泥做成，自古以来素有“注茶越宿，暑月不馊”的赞语。一般生产日用炻器的工艺与瓷器接近，也是由粘土，长石，石英等原料制成。与瓷器相比，坯料中粘土用量较多，对杂质控制不如瓷器那样严格，而长石的用量比瓷器少得多。炻器中有时也加入高岭土、废瓷粉和滑石，有利于热稳定性和强度的提高，并增大烧结范围。炻器的烧成温度根据其熔剂量的含量不同可低到1160℃，高到1350℃，可以用低温易熔釉分两次烧成，也可以用高温生料釉一次烧成。根据国内外的统计资料，炻器坯料的化学成分变化范围大致如下：sio2 55～65％；Al2O3 25～35℃；熔剂氧化物总量5—8％。炻器的机械强度和热稳定性比瓷器好得多，而且由于可以采用质量较为低劣的粘土原料，因此成本也较瓷器低廉，故宜用来生产旅馆瓷。由于可以达到通过洗碗机，消毒机，蒸煮，烘烤等要求，在国际市场上已越来越多的被采用。

日用炻器的装饰，常见的有色釉和釉下彩绘。如谷黄釉，浅色咖啡釉，棕红釉，淡黄釉等。籼下彩绘常采用筒笔图案，这种装饰法成本低，效果也较好。与瓷器相比，导热性较瓷器差，热稳定性较瓷器好，强度较高。此外炻器可使用材质较差的原料制造，价格较瓷器低廉。并适宜机械化洗刷

一般磁质砖标准吸水率都小于5%。

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下面这些标准都是测试气孔率的方法：

1. BS EN 1094-4-1995 现行

Insulating refractory products - Determination of bulk density and true porosity

绝缘用耐火产品.第4部分:已成型产品的粗密度和总气孔率的测定

2. BS 1752-1983 现行

Specification for laboratory sintered or fritted filters including porosity grading

实验室烧结或熔结过滤器(包括气孔率分级)规范

3. EN 1094-4-1995 发布：1995.08.02 实施：1995.08.02 现行

Insulating refractory products - Part 4: Determination of bulk density and true porosity

绝缘用耐火产品.第4部分:已成型产品的粗密度和总气孔率的测定

4. DIN EN 1094-4-1995 发布：1995.09.01 现行

Insulating refractory products - Determination of bulk density and true porosity

绝缘用耐火产品.第4部分:已成型产品的粗密度和总气孔率的测定

5. DIN 25495-1991 发布：1991.03.01 实施：1991.03.01 现行

Determination of density and total porosity of uranium dioxide pellets by the mercury displacement method

测定氧化铀小球的密度和总气孔率.水银置换法

6. GB/T 1966-1996 发布：1996.09.13 实施：1997.04.01 现行

Test method for apparent porosity and bulk density of porous ceramic

多孔陶瓷显气孔率、容重试验方法

7. GB/T 2997-2000 发布：2000.11.17 实施：2001.06.01 现行

Test method for bulk density,apparent porosity and true porosity of dense shaped refractory products

致密定形耐火制品 体积密度、显气孔率和真气孔率试验方法

8. GB/T 2998-2001 发布：2001.01.15 实施：2001.06.01 现行

Shaped insulating refractory products-Determination of bulk density and true porosity

定形隔热耐火制品 体积密度和真气孔率试验方法

9. GB/T 3810.3-2006 发布：2006.02.07 实施：2006.09.01 现行

Test methods of ceramic tiles-Part 3:Determination of water absorption,apparent porosity,apparent relative density and bulk density

陶瓷砖试验方法 第3部分：吸水率、显气孔率、表观相对密度和容重的测定

10. GB/T 4511.1-1984 发布：1984.06.28 实施：1985.06.01 现行

Coke--Determination of show porosity

焦炭显气孔率测定方法

11. GB/T 4511.3-1984 发布：1984.06.28 实施：1985.06.01 现行

Coke--Determination of apparent relative density and total porosity

焦炭假相对密度及总气孔率测定方法

12. GB/T 6156-1985 发布：1985.06.21 实施：1986.06.01 现行

Carbon materials-determination of the true porosity

炭素材料真气孔率测定方法

13. GB/T 9966.3-2001 发布：2001.12.30 实施：2002.08.01 现行

Test methods for natural facing stones Part 3: Test methods for bulk density,true density,true porosity and water absorption

天然饰面石材试验方法 第3部分: 体积密度、真密度、真气孔率、吸水率试验方法

14. ГОСТ 10220-1982 现行

COKE. METHOD FOR THE DETERMINATION OF DENSITY AND PORSITY

烟煤焦。密度和气孔率的测定方法。

15. HB 5353.1-2004 发布：2004.09.01 实施：2004.12.01 现行

Test method for properties of investment casting ceramic core-Part 1:Determination of apparent porosity,water absorption and bulk-density

熔模铸造陶瓷型芯性能试验方法 第1部分:显气孔率、吸水率和体积密度的测定

16. HB 5367.3-1986 发布：1986.10.25 实施：1987.03.01 现行

碳石墨密封材料开口气孔率测定方法

17. ISO 18754-2003 发布：2003.08.20 实施：2003.08.20 现行

Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) -- Determination of density and apparent porosity

精细陶瓷(高级陶瓷、高技术陶瓷) 密度和表观气孔率的测定

18. JB/T 7999-2001 发布：1901.03.29 实施：2001.07.01 现行

Testing methods for the volume density,general porosity and water absorption of bonded abrasive products

磨具体积密度、总气孔率和吸水率试验方法

19. JB/T 8133.15-1999 实施：2000.01.01 现行

Test method for physical-chemical properties of electrical carbon product-Porosity

电碳制品物理化学性能试验方法 气孔率

20. JIS R 2205-1992 发布：1992.05.01 实施：1992.05.01 现行

Testing method for apparent porosity, water absorption specific gravity of refractory bricks

耐火砖的外观气孔率、吸水率及比重测定方法

耐火材料的气孔率通俗点讲可以理解为透气率，任何一种耐火材料都有气孔率，无论是均质还是致密型的都有气孔，这个气孔的意思并不是说的表面带有小孔洞，而是非肉眼能看到的微型气孔，可以在显微镜下看出来。书面定义耐火材料的气孔率就是指耐火材料由矿物相和气孔构成的。其组织结构分为宏观结构和微观结构。前者系指气孔的形状、大小和分布与矿物相之间的关系，通常能用眼睛观察或用物理方法测定，故称宏观结构：后者系指各相的含量，颗粒大小，形状和分布排列等情况，一般在显微镜下方能鉴别，故称微观结构。气孔特性一般分为三类：气孔种类、气孔大小和气孔形状。气孔种类分为互相连通型孔隙和封闭型孔隙，即开口气孔和闭口气孔；气孔大小分为气孔尺寸和孔径分布；气孔形状主要通过分形维数来表征。这理解的就复杂了，但专业。

吸水率定义：水分吸附进开口气孔而增加的重量比率。

存在的原因：瓷砖在烧制过程中，坯体的原材料会产生气体，大部分气体会排出坯体，但也有部分气体会以大小形状不等的气泡形式残留在坯体中，存在的方式有：开口和闭口两种，开口部分就有吸附水分的能力。

影响吸水率的因素：配方组成、制造工艺(泥浆叙细度、成型压力、烧成制度等)

吸水率是一切瓷砖品质的基础，吸水率越低，其他性能如强度及致密度等越好，吸水率低的瓷砖，不因气候变化热胀冷缩而产生龟裂或剥落，但吸水率也并非越低越好。

如何证明吸水率低：将水倒在瓷砖背面，扩散迅速的，说明吸水率高，不适合用在水汽多的厨卫。

吸水率低、密度大性能更好。

材料吸水率、气孔率的测定都是基于阿基米德原理。将粉末浸入可润湿样品的液体中，抽真空排除气泡，计算颗粒排除液体的体积。便可计算出颗粒的密度。当颗粒的闭气孔全部被破坏时，所测密度即为颗粒的真密度，否则为颗粒的有效密度。

烧结通过加热使粉体产生颗粒粘结，经过物质的迁移使粉体产生强度并导致致密化和再结晶的过程。烧结是粉末冶金、陶瓷、耐火材料等的一种重要的工艺过程。

概念不同、工作状态不一样。

1、材料显气孔率系指试块的所冇开口气体积与其总体积之比值，吸水率指的是对水的吸收率较高。

2、材料显气孔是用来向外出气的，对外释放，然而吸水率向内吸收的，向内部提供能量。

1、烧成气氛的概念 陶瓷产品的烧成气氛是指在烧制的过程中，窑炉内的燃烧产物中所含的游离氧与还原成分的百分比。一般将烧成气氛分为氧化气氛和还原气氛两种。游离氧含量在8%以上的称为强氧化气氛，游离氧含量在4%~5%的称为普通氧化气氛，游离氧含量1%~1.5%的称为中性气氛当游离氧的含量小于1%，并且co含量在3%以下时，称为弱还原气氛，co含量在5%以上的称为强还原气氛。在实际生产中，采用何种气氛制度来烧制陶瓷产品，要根据产品配方中原料的组成以及烧制过程中各阶段的物化反映情况来确定。当原料中所含有机物和碳较少，且粘性低、吸附性弱、含铁量较高时，适合与还原气氛烧成反之，则适合与氧化气氛烧成。　2、烧成气氛对产品性能的影响众所周知，气氛会影响陶瓷坯体在高温下的物化反应速度、体积变化、晶粒尺寸与气孔大小等，尤其对陶瓷坯的颜色、透光度和釉面质量的影响，更显突出。　① 影响铁和钛的化合价在实际生产中，当氧化气氛烧成时，坯料中的fe2o3在含碱量较低的玻璃相中熔解度很低，可析出胶态的fe2o3使坯显黄色当还原气氛烧成时，形成的feo熔化在玻璃相中呈淡青色。另外，当坯体中的氧化铁含量一定时，若用氧化气氛烧成，被釉层所封闭的fe2o3将有一部分与sio2反应生成铁橄榄石并放出氧，其反应如下：（2fe2o3+2 sio2→2（2feo·sio2）+o2↑）反应生成的氧会使釉面形成气泡与孔洞，而残留的fe2o3会使坯体呈黄色。对含钛较高的坯料应避免用还原气氛烧成，否则部分tio2会变成蓝至紫色ti2o3，还可能形成黑色2feo·ti2o3尖晶石和一系列铁钛混合晶体，从而呈色加深。　② 使sio2还原和co分解在一定的温度下，还原气氛可使sio2还原为气态的sio，在较低的温度下它将按2sio→sio2+si 分解，因而在制品表面形成si的黑斑。还原气氛中的co在一定的温度下会按2co→co2+c分解。在400℃时co2是稳定的，而在1000℃时，仅有0.7%（体积）co2。co的分解在800℃以下才速度较快，而高于800℃时需要一定的催化剂。碳虽也有催化作用，但要求一定的表面积，游离态的氧化铁催化作用则与表面积无关，因此在还原气氛中很可能因co分解出碳沉积在坯、釉上形成黑斑。若再继续升高温度烧成，在碳被封闭在坯体中若再被氧化成co2就会形成气泡，对吸附性能强的坯体尤为严重。　3、烧成气氛对产品缺陷的影响陶瓷产品在烧成过程中会发生一系列的物理化学反应，如水分的蒸发，盐类的分解，有机物、碳和硫化物的氧化，晶型的转变，晶相的形成等。这些物理化学反应的速度，除了受温度影响之外，气氛对其也有很大的影响，如果控制不当，就会使陶瓷产品产生各种缺陷，下面介绍最常见的几种缺陷。　① 黑心陶瓷产品的黑心是指在坯体的烧成过程中，有机物、硫化物、碳化物等因氧化不足而生成碳粒和铁质的还原物，致使坯体中间呈黑色或者灰色、黄色等现象。黑心缺陷的存在会影响陶瓷产品的强度、吸水率、色泽等性能指标。陶瓷产品产生黑心缺陷的关键是有机物、碳化物、硫化物氧化不足，陶瓷产品在烧成过程的低温阶段发生有机物的分解和如下的氧化反应：（fes2+o2→fes+so2↑（350~450℃））、（4fes+7o2→2fe2o3+4so2↑（500~800℃））、（c+o2→co2↑（600℃以上））在此阶段如果氧化气氛不足，有机物的分解和上述的氧化反应就无法完全地进行，c、fes2和feo等过多地残留积聚在坯体内而使坯体呈黑色、灰色、黄色。在实际生产中要消除产品黑心，须在600~650℃让有机物开始燃烧，在300~850℃让有机物、铁化合物和碳充分氧化，也就是说，应在预热带保证足够强的氧化气氛。另外，在烧成的低温阶段，烟气中的co会被分解，反应式如下：（2co→2c↓+o2↑）这一分解在800℃以上时会比较明显，而800℃以下时，在有一定催化剂的情况下反映也很明显（游离态的feo就是很好的催化剂）。如果在低温阶段窑内的氧化气氛不足，且存在还原气氛的情况下，由于在还原气氛中存在的feo，因此co会激烈分解而析出c。在低温阶段由于坯体的气孔率较高，析出的c很容易被吸附在坯体气孔的表面而形成黑斑缺陷。　② 气泡和针孔陶瓷产品在烧成过程的低温阶段，除了发生前面所述的氧化反应外，还伴随着碳酸盐的分解：（mgco3→mgo+co2↑（500~750℃））、（caco3→cao+co2↑（550~1000℃））这些反应的速度和完全程度都受到气氛的影响，氧化气氛足够时，反应会快且进行得更完全反之，反应速度变缓且不完全。当烧成过程进入高温阶段后，坯体出现液相，反应所产生的气体无法自由排出坯体外，于是便出现针孔、气泡等缺陷。在低温阶段将坯体内的气体成分全部氧化分解是不可能的，因为碳酸盐和fe2o3在氧化气氛中要在高于1300℃以上才进行分解，但是在这样高的温度区域，坯体已经有液相存在，粘度减小，分解出来的气泡会冲破液相逸出，造成釉面不平，或者残留在釉层内，形成气泡缺陷。为解决这一问题，在高温前（1000℃左右）要将烧成气氛控制为还原气氛，让fe2o3及硫酸盐类发生如下还原分解：（fe2o3+co→2feo+co2↑）、（caso4+co→caso3+co2↑）、（caso4→cao+so2↑）　③ 色差陶瓷产品的色差是指单件产品的各部位或单件（批）产品之间的呈色深浅不一的显现。在陶瓷坯体和釉料的原料中，总会或多或少地引入一些铁、钛化合物，在烧结过程中烧成气氛的不同会影响到铁、钛存在的价数，不同价数的铁、钛会有不同的呈色，当烧成气氛不稳定时，坯体的呈色相应改变，从而形成产品的色差。目前，市场上流行的钒钛金属砖，由于其坯料含钛较高，如在还原气氛下会有部分tio2转变成蓝色至紫色的ti2o3，形成色差，也有可能形成黑色的feo·ti2o3尖晶石和铁钛混合晶体，从而加深铁的呈色，形成砖面颜色深浅不一，其反应式如下：（tio2+co→ti2o3+co2↑）、（feo+2tio2+co→feo·ti2o3+co2↑）　4、烧成气氛的控制烧成气氛的控制受到窑炉结构和设备配置的限制，比如风机风量的大小，风管直径的大小，排烟口、抽热口、抽湿口位置的设置等，都会影响到烧成气氛的控制。但是，最关键的还是稳定压力制度和合理操作燃烧器。　① 稳定压力制度压力变化会影响到气体的流动状态，因此窑内压力制度的波动会引起气氛的波动，要控制好气氛，就必须稳定好压力制度，而稳定压力制度的关键在于控制好零压面。在窑炉预热带，因要排走水分和燃烧时产生的烟气，故压力相对比窑外环境的低，对比之下窑内气压处于负压状态在冷却带要鼓入冷空气使制品冷却，压力相对比窑外环境的高，对比之下窑内气压处于正压状态在正负压之间有一零压面，烧成带就处在预热带和冷却带之间，因而零压面的移动就会引起烧成带气氛的变化。当零压面位于烧成带前段，处于烧成带与预热带之间时，烧成带的气压为微正压状态，气氛为还原气氛当零压面位于烧成带的后端时，烧成带处于微负压状态，气氛为氧化气氛。　② 合理操作燃烧器烧成的燃料是否完全燃烧将会影响到窑炉气氛，特别是烧成带的气氛。因此合理地操作燃烧器，控制好燃料的燃烧程度，是控制窑内气氛的重要手段。在燃料完全燃烧的情况下，燃料中的全部可燃成分在空气充足时能完全氧化，燃烧产物中没有游离c及co、h2、ch4等可燃成分，保证氧化气氛的实现当燃料不完全燃烧时，燃烧产物中存在一些游离c及co、h2、ch4等，使窑内气氛呈还原性。要使燃料完全燃烧，须注意以下三点：①确保燃料与空气充分，均匀地混合②保证充足的空气供给，并保持一定的过剩空气量③确保燃烧过程在较高的温度下进行。

　5、实际生产中烧成气氛的调整对于上述稳定气氛的理论要点，许多人都很清楚，但在实际的操作中，会因为要解决某些烧成问题而不自觉地改变窑炉的气氛，这种变化往往容易被人忽视，以下是常见出现的问题。　① 为了提高烧成温度而改变空气过剩系数有些多企业为了追求单窑产量的最大化，不断地加快烧成速度，缩短烧成周期。而操作工最常用的手段就是加大燃料供应量，但燃料供应量增加后往往没有及时调节助燃空气的供应量和助燃风机总闸的调节，造成烧成气氛由氧化气氛变为还原气氛。　② 为解决预热带出现的缺陷而改变其气氛一些操作工为了降低预热带后段的温度而减小排烟闸的开度，影响了窑炉压力平衡和气体流速，使预热带的氧化气氛减弱，如控制不好容易造成前炉燃烧状态不良，使气氛出现波动。　③ 为解决冷却带出现的缺陷而改变冷风量这样操作不仅影响到全窑压力制度的变化，而且会使气氛发生变化。比如加大冷风，容易使零压面向预热带移动，反之零压面又会向冷却带方向移动，这些都会使气氛发生改变。为了稳定压力，必须相应调节抽热闸的开度，以平衡全窑的气体进出量，稳定零压面。