陶瓷烧结时为什么会开裂

引起砖坯出现开裂缺陷的原因很多，有设备的问题，也有窑炉的问题，它是瓷质砖主要缺陷之一。裂纹缺陷的形成多种多样，有侧裂、面裂和层裂（即夹层）。一般出现裂纹时，应检查每个环节。成形后，可用擦天然油方法来检查，从压机和干燥器出口处小心取砖坯，擦上天然油，即可查出是否有裂纹。对于烧成出来的裂纹，可以依据裂纹形状判断裂纹产生的区域。急冷区造成的开裂，一般断面光滑，裂口锋利，预热带产生的裂纹，断面粗糙，裂口呈锯齿状，裂口边缘圆滑，裂缝中常有流釉。

1. 干燥开裂

它是指从干燥器出来的坯体出现裂纹，裂纹一般出现在砖坯的侧面。产生干燥开裂的主要原因有：

1) 粉料流动性差或填料不匀；

2) 粉料水分过高；

3) 干燥温度过高或干燥速度过快，即干燥制度不合理，各风门的开度匹配不合理。

4) 干燥敏感指数高的原料（如膨润土）用量过多。

——解决办法

1) 控制干燥敏感指数高的原料用量，稳定粉料水分，提高粉料流动性和填料均匀性。

2) 严格制定干燥制度，各风门的开度尤为重要。

2. 烧成导致的开裂

在窑炉烧成过程中有两种情况，一种是热炸，在预热带形成的开裂，另一种是冷炸，在急冷带形成的开裂。

预热带产生的裂纹（热炸）

其特征是裂纹由边缘向中心不规则发展，这种裂纹易误认为运输碰撞开裂。其裂纹一般比机械破裂的要小，并以边裂为主，多发生在外侧，它一般出现在预热带前段。产生该缺陷的主要原因是坯体入窑水分和窑头温度过高，窑头升温速度过急，或者是坯体游离石英和干燥敏感指数高的原料含量过高，值得注意的是，有时为了避免产生黑心而调节窑炉时，往往导致开裂。

预热带裂纹可通过降低坯体入窑水分，窑头温度以及预热带升温速度解决。一般要求入窑水分小于0.5%，窑头温度低于200℃。在窑炉操作中，可以调节排烟支阀的开度，调小第一、二组烧嘴来解决。有的地区昼夜温差变化大，气温骤降，也会产生裂纹，因为冷坯入窑，内部和表面温度达到一致，要一定时间，如果窑头温度过高，使坯体内部和表面温度相差过大，导致坯体表面的水排除太急，表面收缩过快，使坯体内部水分不易扩散渗出，由此产生较大的内应力，使坯体炸裂，所以要及时调整窑头抽力，或者在釉线加加热装置。

干燥开裂是陶瓷坯体在干燥过程中常见的缺陷之一。

当陶瓷坯体内部干燥收缩不均匀产生的内应力过大,超出塑性状态坯体的破裂点,或超出其弹性强度时,就会引起坯体开裂。

产生干燥收缩不均匀的原因比较复杂,大致可分为两大类:坯体本身所潜伏的问题经干燥过程暴露出来,以及干燥条件不合理导致。

坯体厚薄不匀有造成开裂的可能，坯体入窑水分太大也会造成开裂，烧成制度不合理是造成开裂的主要原因。例如：进车不匀，预热带温度过高，进车速度太快等。干燥过程开裂，原因请参考干燥过程的三个阶段：等速干燥、第一降速干燥及第二降速干燥。等速干燥阶段是坯体表面水挥发的过程，通过液膜在气液两相传质，各个位置无浓度差，外部条件一致，为匀速干燥；等表面水挥发完后，坯体内部自由水在毛细力驱动下向外挥发，此为第一降速阶段；第二降速阶段为少量自由水及结合水向外排放的阶段。因此，引起干燥开裂主要的原因就在于毛细力大于坯体自身强度。此外，毛细力的大小与水（坯体内的溶剂）表面张力等相关。解决干燥变形及开裂，主要在于控制好（降低）两个降速阶段的气液传质速率。提高外部环境湿度、降低环境温度、减小坯体内溶剂（水，通过置换）的表面张力等。要解决烧成阶段开裂问题，必须了解不同材料体系的烧结原理，固相烧结、液相烧结或者两者并存，烧结过程中有无相变（体积变化）。其实质就是传质。所以解决办法就是首先保证坯体各部分均匀受热，再次就是在发生烧结（产生液相、出现新相等）的温度段减缓升温速度、延长保温时间。

如果是釉面出现裂痕就是釉子和坯体收缩率差别太大导致的，如果整个坯体裂了，那就有很多因素了，比如坯体没干透；烧制时升温太快，或烧制结束时降温太快，或者坯体在瓷化时变形等等都会导致开裂的。

原因很多，依情况而定。

湿坯干燥过程中开裂可能是因为干燥过快，或干湿差异大，拉裂；

烧成开裂可能是因为坯没有完全干透，或坯和釉收缩不一致，或升温过快。

当然也不排除制作过程中造成的“内伤”。

1.是瓷器在烧造的过程中由于釉面和胎体的膨胀系数不同而形成的。

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。

烧制成，破损那种程度的彻底开裂、断裂、炸裂等，是技术上或操作上的问题，如冷却过快、粘接不牢、烧成前未干燥等等；

表面釉层那种细小细小的碎纹、裂纹，一般是釉料本身的问题，或者本来就是能裂纹的釉料，不影响。一般就这两种。

升温过程开裂主要是升温速率不合理，使得坯体中水分快速挥发，或者由于有机物或可分解矿物快速分解或燃烧导致，一般调整配方中的挥发组分以及有机物、可分解原料的含量，并对升温速率进行优化，可以很好的解决。当然，升温过程的开裂也可能由于成型浆料不均匀，或者成型形状设计不合理，造成在烧结过程中产生局部高的应力，最终导致开裂。降温过程开裂主要是热应力和相变两种原因。降温过快，坯体剧烈收缩，有可能造成局部热应力集中，最终导致开裂；或者由于存在石英或者氧化锆等相变过程伴随剧烈体积变化的晶相，在某些相变温度点发生相变，造成剧烈体积变化，产生应力集中，产生开裂。不过降温过程开裂也与坯体的物料组成及均匀程度、烧结制度等因素有关。

原因：

陶瓷制品具有后期吸湿膨胀现象，因内墙砖的吸水率大，坯体吸附空气中的水分产生膨胀，而釉层基本不膨胀，这样就使坯体与釉层之间产生应力，当应力超过一定极限后釉面就会龟裂。另一方面如果施工选择的粘接层不当，水泥、沙、水的配比不当时，固化过程中体积变化所产生的应力超过釉面砖承受能力使釉面砖龟裂或严重的会开裂。