面釉對全拋釉針孔缺陷的影響探討

陳宗玲，詹長春，段椿，鄒美星，黃鋼，彭江濤

（佛山市禪城區(qū)科捷陶瓷原料有限公司，佛山 528000）

1 前言

全拋釉產(chǎn)品是近十年國內(nèi)瓷磚行業(yè)的主流趨勢品類，而釉面針孔缺陷是全拋釉產(chǎn)品生產(chǎn)中最常見，也是難以完全避免的生產(chǎn)缺陷之一，直接影響產(chǎn)品的釉面品質(zhì)效果及成品優(yōu)等率。造成針孔缺陷的因素比較多，包括坯料、釉料、生產(chǎn)工藝參數(shù)和燒成制度等方面，而釉料又包括全拋釉和面釉，本文主要研究面釉配方組成對針孔缺陷的影響，探討燒成范圍寬，適用范圍廣的配方中熔劑配比與總量，高溫料配比與總量關(guān)系，對快速有效控制，減少釉面針孔缺陷的解決方法進行探討。

2 試驗部分

本文試驗在清遠某知名陶瓷企業(yè)完成，窯爐長度325m，燒成周期48min，環(huán)溫1166-1168℃，使用刮釉方式施面釉，全拋釉用淋釉方式施釉，通過統(tǒng)計400mm×800mm面積針孔缺陷的數(shù)量計算結(jié)果。試驗所用坯體、全拋釉和所用釉用原材料組成見表1。

表1 原材料組成(%)

2.1 熔劑配比和燒土/燒鋁配比對針孔的影響試驗

原方：鈉長石12,鉀長石31,石英20,氣刀土10,燒鋁22,低溫熔塊3，霞石7，硅酸鋯9。

在原方基礎(chǔ)上設計一個兩因素3水平試驗,其中包括因素A—熔劑配比，因素B—燒土/燒鋁配比（石英，氣刀土，低溫熔塊量保持不變）。

A：鉀長石、鈉長石換霞石按3:1:3比例換，水平A1(鈉長石/鉀長石/霞石=11/28/10），A2（鈉長石/鉀長石/霞石=10/25/13），A3（鈉長石/鉀長石/霞石=9/22/16）

B：燒鋁換燒土按3:5比例換，B1(燒鋁/燒土=19/6),B2(燒鋁/燒土=16/11),B3(燒鋁/燒土=13/16)

2.2 燒土/煅燒氧化鋁配比和總量對針孔的影響試驗

在前面優(yōu)化出比較好的熔劑配比的基礎(chǔ)上，對燒土/煅燒氧化鋁的配比和總量進一步試驗，確定無針孔配方范圍。

表2 熔劑配比和燒土/燒鋁配比對針孔的影響

表3 燒土和煅燒氧化鋁的比例和總量對針孔的影響

因素C：通過調(diào)整燒土量來調(diào)整燒土/煅燒氧化鋁的比例，燒土取4個水平分別為C1=0，C2=4，C3=8，C4=12

因素D：燒土和煅燒氧化鋁總量，4個水平分別為D1=14,D2=18,D3=22,D4=26。做一個兩因素4水平共16個試驗。

2.3 石英/煅燒氧化鋁配比和總量對針孔的影響試驗

根據(jù)2.1，2.2試驗結(jié)果，選取較優(yōu)的熔劑等配比含量（鈉長石9，鉀長石22，霞石16，氣刀土10，低溫熔塊3，硅酸鋯9），對石英和煅燒氧化鋁按一定比例進行系統(tǒng)試驗，確定無針孔的配比總量范圍。

3 試驗結(jié)果分析與討論

3.1 熔劑配比和燒土/燒鋁配比對針孔的影響

極差分析：A×B＞A＞B；從試驗結(jié)果來看熔劑配比與燒土/煅燒氧化鋁的配比的交互作用強于單個因素，而單個因素對針孔的影響明顯熔劑配比大于燒土/煅燒氧化鋁配比。隨著熔劑中霞石占比的增加，鉀長石和鈉長石占比的下降，針孔呈減少趨勢；而高溫料中燒土比例的增加，煅燒氧化鋁比例的下降，針孔呈增多趨勢。霞石正長巖屬于二氧化硅不飽和礦物，燒結(jié)溫度（935～1060℃）和熔化溫度（1150～1250℃完全熔化）低，與其他礦物在高溫下可以低溫共熔，能在較低的溫度下促進黏土、石英的熔解，降低配方燒成溫度，其助熔效果比鉀鈉長石更強，更適合低溫快燒。

圖1 燒土含量與針孔數(shù)量的關(guān)系

根據(jù)以上實驗結(jié)果優(yōu)化出比較好的熔劑配比組合為鈉長石/鉀長石/霞石=9/22/16，燒土/煅燒氧化鋁=16/13?？紤]A×B交互作用大，所以我們選擇在優(yōu)化熔劑配比基礎(chǔ)上(氣刀土，石英，低溫熔塊和硅酸鋯含量不變)對燒土/煅燒氧化鋁的比例和總量做進一步試驗。

圖2 燒土+煅燒氧化鋁總量與針孔數(shù)量的關(guān)系

3.2 燒土和煅燒氧化鋁的比例和總量對針孔的影響試驗分析：

針孔隨燒土含量占比增多，針孔數(shù)量出現(xiàn)先減少后增多，燒土含量在4點附近針孔最少；針孔隨燒土和煅燒氧化鋁總量先減少后增多，總量在22附近最少。

分析原因為燒土和煅燒氧化鋁總量少的情況下，整體面釉成熟溫度偏低，當上釉磚坯經(jīng)過窯爐高溫燒成段時面釉粘度不夠，對坯體中氣體排放攔截阻隔作用小，氣體突破面釉層進入拋釉層，進而也沖破拋釉層，由于燒成時間短，進入拋釉層的氣體也多，氣體沖破拋釉層留下的類似圓錐型凹陷孔隙還來不及回填平就進入急冷帶而保留下來。

考慮土（本文說的土包括氣刀土和燒土的總量）和煅燒氧化鋁比例和總量對針孔的影響較大，其他原料配方含量不變（鈉長石9，鉀長石22，霞石16，氣刀土10，低溫熔塊3，石英20），土和煅燒氧化鋁按一下比例進行系統(tǒng)補充試驗，驗證確定無針孔的配比總量范圍，試驗結(jié)果如表4：

表4 試驗結(jié)果

圖3 不同土/煅燒氧化鋁配比跟針孔數(shù)量的關(guān)系

圖4 不同土/煅燒氧化鋁配比和總量對針孔的影響

試驗分析：

從上表可以看針孔分兩種：一種是位于表左上側(cè)針孔多，隨高溫料總量增加，針孔減少，這種由于熔劑量過多，高溫料不夠，面釉成熟溫度偏低造成的針孔稱之為低溫針孔；一種是位于表右下側(cè)，隨高溫料含量增多，針孔數(shù)量增多的，這種由于熔劑量不足，高溫料過多，面釉成熟溫度偏高造成的針孔稱之為高溫針孔。低溫針孔的特點單底釉吸墨輕或者沒有，針孔為數(shù)量多，尺寸較小，且伴隨著較多數(shù)量的痱子泡等缺陷；高溫針孔特點是單底釉吸墨較重，針孔尺寸大，伴隨著較少數(shù)量的痱子泡，偶爾出現(xiàn)類似火山口形狀缺陷。

從上圖看出隨著配方中土含量占比增多，燒鋁占比降低少，無針孔的配比、總量范圍越窄，反之，無針孔范圍越寬；高嶺土在600℃左右加熱生成偏高嶺土，在1000℃開始生成莫來石和方石英，其中的SiO2和Al2O3的反應活性大，能與其他礦物形成低共熔玻璃相，降低燒成溫度。這種既生成高溫礦物又出現(xiàn)大量低共熔玻璃相的情況就增加了很多不確定性，這是我們不想看到的，而加入煅燒氧化鋁（熔點2054℃）只是單向的提高燒成溫度和高溫黏度，更有利于面釉溫度的把控和拓寬燒成范圍。

無針孔范圍內(nèi)煅燒氧化鋁和土（氣刀土+燒土）總量的中心點都在34±1附近，所以可以看出燒鋁+土（氣刀土+燒土）的總含量為34±1為無針孔最優(yōu)含量。

綜上所述，用燒土提高面釉成熟溫度，無針孔的配方范圍要窄，用煅燒氧化鋁提高面釉成熟溫度，無針孔的配方范圍要寬。

3.3 石英/煅燒氧化鋁配比和總量對針孔的影響

其他原料配方含量不變（鈉長石9，鉀長石22，霞石16，氣刀土10，低溫熔塊3，硅酸鋯9），石英和煅燒氧化鋁按一下比例進行系統(tǒng)試驗，確定無針孔的配比總量范圍，試驗結(jié)果如表5：

表5 試驗結(jié)果

試驗分析：

從表5可以看出，表格左側(cè)（圖6無針孔區(qū)域下側(cè)）為低溫針孔，表格右下側(cè)（圖6無針孔區(qū)域上側(cè)）為高溫針孔。從圖5可以看出煅燒氧化鋁18點以內(nèi)，隨石英含量的增加，針孔出現(xiàn)先增多，后減少的情況；而18點以上相同氧化鋁含量的情況下，隨石英含量的增加出現(xiàn)針孔增多。

圖5 不同石英/煅燒氧化鋁配比跟針孔數(shù)量的關(guān)系

圖6 不同石英/煅燒氧化鋁配比和總量對針孔的影響

無針孔區(qū)域也是一個左寬右窄、左低右高類似喇叭口的狹長區(qū)域（如圖6所示）。左邊石英含量少，無針孔的區(qū)域?qū)挘疫吺⒑慷?，無針孔的范圍窄。這種無針孔區(qū)域左低右高，意味著隨石英占比的增加，無針孔區(qū)域配方石英和煅燒氧化鋁高溫料總量需要增多。石英作為一種高溫料在底釉配方中對提高面釉成熟溫度和高溫黏度的作用遠不如煅燒氧化鋁明顯。

出現(xiàn)針孔的數(shù)量跟氧化鋁含量有很大關(guān)系，相同的含量石英，燒鋁越多針孔數(shù)量越少，但燒鋁過量情況下，針孔數(shù)量反而出現(xiàn)增加現(xiàn)象（高溫針孔）。

4 結(jié)論

（3）石英作為一種高溫料在底釉配方中對提高面釉成熟溫度和高溫黏度的作用遠不如煅燒氧化鋁明顯，且石英含量越多，無針孔的區(qū)域小，配方適用范圍越窄。

造成針孔缺陷的因素很多，調(diào)試優(yōu)化出配方組成合理、燒成適用范圍寬的無針孔全拋釉面釉尤為關(guān)鍵。針孔數(shù)量隨著面釉配方中霞石占比的增加，鉀長石和鈉長石占比的下降，針孔呈減少趨勢；隨燒土比例的增加，煅燒氧化鋁比例的下降，針孔呈增多趨勢，反之也成立。配方中土和石英含量占比越多，無針孔區(qū)域越窄，配方適用范圍小，霞石和煅燒氧化鋁含量占比越多，配方無針孔區(qū)域范圍越寬，配方適用范圍寬。

（1）針孔分為低溫針孔和高溫針孔兩種，出現(xiàn)低溫針孔的一般特征有：針孔數(shù)量較多，尺寸較小，伴隨著數(shù)量較多的痱子缺陷，單底釉基本不吸墨或很輕微；出現(xiàn)高溫針孔的一般特征有：針孔數(shù)量較少，尺寸大，痱子少，伴隨出現(xiàn)火山口缺陷，單底釉吸墨較重。

（2）對于生產(chǎn)中出現(xiàn)針孔缺陷首先需要判斷是低溫針孔還是高溫針孔，根據(jù)實際情況優(yōu)選煅燒氧化鋁來解決低溫針孔，優(yōu)選霞石等來處理高溫針孔。