陶瓷素坯经过高温烧结为什么会收缩
配料、成型、烧结工艺使陶瓷的收缩和开裂存在一定关系
开裂来源:力,力的来源:内部和外部;外部忽略,只看内部。内部的力来源太多,不过分析。
分析过程:坯体自身存在一定的力,烧结过程要释放,这是坯体内部的力被打乱然后重新建立力的系统。力的系统建立过程是最容易产生裂纹的,不管收缩多大,这个过程中没有出现局部失衡和整体失衡就行,不过收缩大了不太好啊,说明工艺不成熟。
以下几个方面的原因可能导致缩釉:
(1)釉料干燥时收缩过大;
(2)釉料颗粒过细;
(3)釉层过厚;
(4)釉料熔融时的粘度和表面张力
(5)釉料对坯体表面较弱的附着力;
(6)不正确地使用釉料;
(7)坯体方面的原因;
(8)烧成温度、烧成条件以及窑炉的气氛;
(9)釉料中所加入的色料的影响;
(10)釉料的化学组成;
(11)坯釉之间的结合力;
(12)ZnO的影响。
克服缩釉的办法:
① 釉料细磨中严格控制料、球、水比。细度符合要求后才准出磨。坚持每批釉用原料和每磨釉浆的试烧鉴定制度,重点观察釉料高温熔融粘度、表面张力及润湿性能等指标变化。
② 加强釉用原料的管理。高度重视作为悬浮剂、粘结剂使用的粘土的质量。除了要求白度指标以外,还必须要求粘结性能指标。配料时应测定粘土水份,按干料折算入磨数量。新磨釉浆应进行粘结性的检试,不合要求时应调整后方可使用。
③ 釉浆储存和取用前搅拌均匀。为防止釉浆分层,釉浆池每天最少搅拌一次,时间不得不少于十分钟。施釉前调整好釉浆浓度、稠化性能等,以确保施釉厚度符合要求。
④ 精坯施釉前应保证内外清洁,无油污。釉坯储存时间不能过长,防止可溶性盐类物质聚集到砖边或砖角部位而形成硬壳,从而造成缩釉缺陷。
⑤ 对入窑坯体应严格控制入窑水份低于3%,调整升温速度,尤其是预热初始阶段切忌升温过快。
⑥ 产品造型设计注意楞角沟槽部位的处理,务使简练圆滑。
⑦ 引入腐殖酸钠等添加剂可以有效地抑制缩釉。腐殖酸钠具有明显的稀释、增塑、增强、吸附、粘结等特性,加入釉浆后使釉浆相同水份情况下流动性增加,稠化性降低,施釉后釉层对坯体的吸附、粘结性能提高,白坯釉面抵抗冲击能力也相应提高,对解决缩釉大有裨益。
淘瓷盆,碗会产生列文原困是瓷碗是因为瞬间冷热温差变化大导致内部分子结构被破坏,从而导致较为薄弱的部位被热量的快速丢失而导致破裂。这和热胀冷缩是一个道理,物体受热时会膨胀,遇冷时会收缩。
淘瓷列文的原因
热炸裂由于洗脸盆坯体与釉面之间受热不均匀,从而造成开裂材质陶器属于热传导性偏低的材质,倒热水时会让局部部位迅速膨胀起来,陶瓷导热性较低热量无法快速地传导出去,造成两者温差较大,从而形成开裂,这种现象尤其是在气温偏低的冬季发生频率会多一些。
由于物体内的粒子运动会随温度改变,当温度上升时粒子的振动幅度加大,令物体膨胀,但当温度下降时,粒子的振动幅度便会减少,使物体收缩冷裂主要发生在洗脸盆的接口处,由于在制造过程中处理的不是很好,从而造成接口处有裂纹。
(二) 开裂:开裂指制品上有大小不同的裂纹。其原因是坯体入窑水分太高(大于2%以上),预热升温和冷却太快,导致制品内外收缩不匀。有的是坯体在装钵前已受到碰撞有内伤。坯体厚薄不匀,配件(如壶把、咀等)重量过大或粘结不良也会造成制品开裂。防止的办法是:(1)入窑坯体水分小于2%,车速适当减少冷却量。(2)装窑时套装操作谨慎,垫片与坯体配方一致。配件大小、重量与粘接位置恰当。有的在粘接泥浆中加入10-15%的釉料,可以使咀、把与主体牢固熔接一体,如此可克服开裂缺陷。
(三) 起泡:烧制品起泡有坯泡与釉泡两种。坯泡分为氧化泡与还原泡两种。氧化泡指坯泡外面覆盖釉层,断面呈灰黑色,多形成于窑内低温部位。主要是瓷胎与釉料中的分解物未能充分氧化,烧失物未完全排除所致。予热升温快,氧化分解阶段时间短、氧化结束时窑内温度过低,上下温度差过大。在坯釉料中,碳酸盐。硫酸盐及有机杂质含量较多等都是造成产品起泡的主因。此外时装车密度不当、入窑水份高等原因亦须注意。
还原泡又称过火泡,断而发黄,多发生于高温近喷火口处的制品。主要由于坯体内硫酸盐与高价铁还原不足,强还原气氛不足及烧成温度过高造成。釉泡系沉积炭及分解物在釉熔前未能烧尽挥发,气体被阻于釉面层中形成。若延长釉熔时间或适当平烧即可解决。
(四) 阴黄:制品表面发黄或斑状发黄,有的断面也有发黄现象,多出现在高火位处。主要原因是升温太快,釉熔融过早,还原气氛不足、而使瓷胎中的fe2o3未能还原成feo。此外,装钵柱太低,窑顶局部产品温度偏高而还原不足也会形成阴黄缺陷。在产品原料中tio2含量太高,也会导致产品发黄,如若在坯料中加入微量coo,可遮盖产品的黄色。
(五) 烟熏:不论采用何种燃料都会发生烟熏现象。烟熏指产品表面呈灰色或不纯正的白色。主要由于坯体氧化不完全或还原过早使坯内炭素、有机物或低温碳未能烧尽在釉层封闭之前。有时烟气倒流也会熏蚀釉面。若釉料中钙含量偏高也易形成烟熏缺陷。
1.
原料引起的开裂:当半成品或烧成排的开裂现象增加时,应
考虑黏土的可塑性(温度过低会降低可塑性)是否下降,原
料的风化期和泥浆的陈腐期是否过短。
2.
使用环境:注浆成型对生产环境要求较高,泥浆在
25~35
℃,
性能较好。温度太高或太低会出现不宜脱模开裂等缺陷。一
般放置一天后在搅拌均匀脱气后使用效果更好。
3.
泥浆的粒度:太小,则水分较高。容易造成脱模困难,干燥
收缩大。易开裂等现象。
4.
坯料制备引起的开裂:练泥不够均匀,真空度不够,原料粒
度不够。
5.
坯体在膜内存放时间过长,局部收缩大而拉裂。
6.
石膏模个部位干湿程度不同或局部温度过高,吸水量及吸水
速度不同,致使生坯干湿不一,收缩不匀,导致开裂。
7.
器形设计不合理,制品各部位厚度不一,厚薄交接处太突然
或有积浆存在,收缩不均,导致开裂,
8.
工作环境或泥浆温度太低。
9.
注浆时中断后在注,易形成含有空气的间曾,很容易从此处
开裂。
10.
泥浆质量不好,陈放时间不够。
11.
可塑性黏土用量不足或过量。
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。