缩釉的成因及解决方法

精品文档缩釉的成因及解决方法对有釉陶瓷产品如日用陶瓷、卫生陶瓷、有釉墙地砖等来说，胎体表面上的一层釉起着极为重要的作用。一是可以遮盖胎体的不良色泽，起装饰美化作用；二是可以提高产品的抗污、去污能力；三是提高陶瓷产品的强度与整体使用功能。但是在生产中，由于多种原因，往往在烧成后有釉的产品表面上会出现局部无釉缺陷，即缩釉。缩釉不但影响产品外观，而且一旦出现会导致整体产品的报废。一般来说，在陶瓷釉面上所显示的缩釉缺陷可在烧成前或烧成中引起。当釉溶化后，陶瓷的某些部位没被釉料覆盖导致了在烧成后的产品某些无釉部位。如果釉特别稠（粘度大），在烧成中它就不能平滑地在产品表面流动。在某些地方，釉料就会聚集成堆或有时会在釉面出现大量裂纹。实际上，这些并不是裂纹，只是釉料没有流动。通常，在烧结温度时，釉料应该完全液化并流动均匀地覆盖表面。当釉料由于表面张力的不能很好地流动，釉料不能流动到的部位便显露出坯体，这就叫缩釉。有时当釉表面趋向于聚集或卷缩时，整个釉面层会裂成釉珠状。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。 为了研究几个突出的缩釉因素，特别进行了一系列实验。在本论文的实验中选择了一种特定的釉料配方：锆乳浊釉。表1是该配方所用原料及其百分含量，表3是其化学成分分析结果。釉料施于常规的坯体上，其配方与化学组成如表2、表4所示。 表1 研究用釉料配方（）长石石英碳酸钙高岭土氧化锌碳酸钡硅酸锆402014102113表2 研究用坯体配方（）长石石英粘土瓷砂20104030表3 研究用釉料的化学成分（）I.L.Al2O3SiO2Fe2O3CaOMgOKONa2OBaOZnOZrO29.058.9354.850.357.821.912.622.101.052.179.14表4 研究用坯体的化学成分（）I.L.Al2O3SiO2Fe2O3CaOMgOKONa2OTiO25.8418.1269.900.910.760.151.252.880.25 1 缩釉原因的讨论 1.1 收缩 坯料与釉料在烧成和干燥过程中会发生收缩，二者的收缩不相同。如果坯料与釉料的收缩相差过大，便会发生釉料开裂。如果釉料球磨过细，则易形成裂纹，这是由于釉料被过度球磨后，在干燥过程中引起的过度收缩。当过度球磨釉料时，虽然釉料的悬浮性能增强，烧成后釉面的质量会得以较大提高。如釉面光泽增面，釉面针孔减少等，但施釉后釉料在干燥过程中釉面会趋于粉末化，并且很易被磕碰掉。不但过度球磨能导致过度收缩。另外，如果釉浆中塑性粘土含量太高，干燥时釉料的收缩大，则会在釉面产生裂纹。此外坯体表面凹凸不平，如存有大颗粒的泥块等，也会产生小范围内的不均匀收缩。在使用熔块釉时，过度球磨极易产生施釉釉面开裂，这是因为熔块釉在存放期间更易于沉淀，经搅拌后再使用时，由于搅拌不匀造成釉面收缩不一致，在釉料干燥过程中易产生釉面开裂，烧成后会明显出现裂纹；另一个原因就是通常被过度球磨后的釉由于其颗粒细而具有更大的表面积，在高温时易发生化学反应和固相反应，并且具有熔解坯体中氧化硅和氧化铝的倾向。这样会导致釉粘度增加，变得更加粘稠，引起缩釉缺陷的发生。因此在釉料制备过程中，应避免过度球磨釉炎，保持一定的釉料颗粒级配，以减少减釉缺陷的发生。在釉料长时间存放后，应充分搅拌均匀。 1.2 研磨因子 为了研究过度研磨釉料所造成的缩釉的影响，特别做了一系列试验。试验是将已过200目筛的配釉用各种原料配制好，分别球磨6h、12h、24h、36h、48h。检测其结果。表5列出了经上述不同时间球磨后所测试出的釉料的颗粒尺寸分布。图1显示釉料经不同球磨时间球磨后的颗粒尺寸大小与百分数。 为了确定缩釉的本质，我们将已球磨好的釉通过多次浸釉法施在陶瓷坯体表面，以获得不同的釉层厚度。干燥后所观察到的釉面结果如表6所示。表5 釉料经不同时间下球磨后颗粒尺寸颗粒尺寸（ m ）%6h12h24h36h48h2526.84.43.63.02.015258.411.25.26.25.210159.210.47.25.66.48104.45.65.25.34.85810.012.018.013.413.63510.014.418.818.216.0237.212.012.012.212.0128.814.011.216.015.2115.216.018.820.024.8表6 不同研磨时间、多次浸釉形成多层釉层的釉面结果浸釉形成釉面覆盖层数不同研磨时间的釉面结果6h12h24h36h48h1无缩釉无缩釉无缩釉少量缩釉大量缩釉2无缩釉无缩釉无缩釉少量缩釉大量缩釉3无缩釉无缩釉无缩釉大量缩釉-4无缩釉无缩釉少量缩釉-5无缩釉无缩釉少量缩釉- 从表5-6可以看出，随着研磨时间及施釉厚度的增加，缩釉逐渐增加，有时甚至在干燥后就可观察到釉面开裂。虽然在干燥期间裂纹并不可见，但，在烧成后裂纹却出现了。球磨时间越长，釉料颗粒越细，则收缩越大，缩釉也越明显。如果生坯中包含有较高的粗颗粒原料或含有较高的非可塑性原料，便会由于不规则的收缩而很难获得合适的光滑釉面。在干燥期间只有在釉料过度收缩时，可观察到裂纹。干燥期间所产生的细小裂纹。在烧成后便会显现出来，形成缩釉。图2显示过度球磨所出现的缩釉缺陷。 1.3 釉层厚度 同一种颗粒细度的釉料。施釉时因其施釉厚度的不同，会出现不同的结果。釉层越厚，则越容易产生缩釉，如表6所示。这是因为釉层越厚，收缩越大。在生产中，应控制好釉层厚度，对于卫生陶瓷来说，釉层厚度一般控制在0.6mm左右。 1.4 釉的粘度 釉料在其熔化时粘度太大便会引起缩釉。因为釉料的表面张力已克服了釉料与坯体的粘着力，釉料就会在陶瓷的角位或其它部位聚集成堆。图3表示陶瓷表面釉料聚集成堆的形成过程。 较厚釉层更易开裂和缩釉。硫酸盐会影响釉料的熔融，特别是在釉料中长石含量高的情况下，影响釉料的熔融。粘度是一种控制熟釉均匀性的参数。一般来讲，粘度可通过添加盐溶液如CaCl2，或者是ZnO、石灰等来控制。在生产中应避免使用高粘度的釉料，否则便会导致不合适的釉面覆盖层。图4显示因不合适的釉料粘度所导致的缩釉缺陷。 1.5 熟釉的表面张力 在高温下，当釉料与坯体一起烧成时，由于二者之间发生了化学反应，便会在二者之间形式中间过渡层而产生相互结合力。结合力大小由釉-空气、坯体-空气以及固体-液体之间的表面张力所决定。可溶性盐类在坯体表面的聚集会削弱坯釉之间的这种结合力而易引起缩釉；具有高表面张力的釉收缩大，易导致釉面缩釉。如果熔融的釉料对坯体表面的润湿性差，则烧成后的秋面易产生缩釉。在釉料中加入较少的氧化物添加剂如V2O5、MnO2、Sb2O3等，可降低釉料的表面张力，因而可减少缩釉的发生。另外可以将防发酵盐如苯钠或者是磺酸蓖麻油加入釉浆中来保持釉的表面张力。在烧成中釉料高温时具有较低的表面张力，这样有利于气体的排除。但是如果釉料的表面张力太低，则高温烧成时釉的流动太大，会导致跑釉现象，造成烧成后的产品漏边角和漏棱角。在生产中可以通过调整釉料配方来控制釉的表面张力。合适的釉料，其表面张力应在满足不漏边角和不漏棱角的前提下，尽可能低一些。 1.6 釉浆与坯体的粘着力差 粘着力即釉与坯体表面的结合力。如果过度研磨釉料或者釉料中含有太多可塑性原料，釉料便不能与坯体表面很好地粘接在一起。有些有机物添加剂如醋酸纤维素铵对提高釉料粘度非常有用。在生料釉中，粘土本身能作粘接剂。熔块釉有时不能很好地附着在坯体上，特别是不能很好地附着在完全瓷化的陶瓷上，在这种情况下易产生缩釉。添加有机粘接剂如骨胶有助于增强釉料的粘接力。另外将坯体在干燥器中保持干燥大约1小时后进行施釉，使釉料施在热坯上，有助于增强釉料的粘接力，减少缩釉的发生。 1.7 釉的施用 在坯体上施加过厚的釉层有时会造成如图5所示的缩釉。这是因为釉层很厚，会产生不同的收缩而减弱釉对坯体的粘接力，烧成后引起产品缩釉。连接施釉时如果间隔时间太长，会导致的施釉层不均匀而引起缩釉。特别是对不合适的素坯上釉时，素坯会很快吸收釉浆而形成较厚的釉覆盖层，导致缩釉。因此施釉前首先将素坯用海绵沾水搽抹弄湿，使其吸收釉浆速度减慢并均匀吸收釉浆，减少缩釉的发生。施釉时应用足够的高度或压力以便能使釉平滑地流动到坯体表面各处。通过较好地控制釉的流动性与触变性，可以有效地防止缩釉：在生产和实验中我们发现多孔的陶瓷坯体在浸釉时，如果浸釉时间过长，会由于形成不均匀的釉层而产生少量的釉面裂纹。施釉时坯体气孔处与坯体表面会产生不同的釉层厚度。为了使釉均匀平滑地覆盖住平面的坯体表面，应该使釉料具有足够的流动性。当使用喷釉法时，要处理好喷枪、气压以及喷枪与被喷釉坯体之间的距离等因素，控制好上述关系便能获得平滑均匀的釉层，防止缩釉。 1.8 坯体的物理条件 陶瓷的物理条件取决于它的质地、瓷化特征以及收缩性质。在平滑表面的坯体上，釉料的流动速度均匀一致。坯体的质地取决于用于坯体的原料的制备与研磨。研磨细，则坯体质地平滑。粗糙的坯体表面有时施釉后在干燥时产生不规则的收缩使釉层与坯体剥离，入窑烧成，当温度升高时，釉表面张力的作用会将釉从坯釉剥离处拉开而产生缩釉。完全瓷化后，陶瓷坯体很难喷上釉或浸上釉。这是因为其吸水率太低而不能快速吸收釉料且釉料对坯体的粘接力低，在这种情况下，缩釉的可能性很高，如果被施釉的坯体形状复杂且不规则，那么产生缩釉的可能性更大，这是因为施釉时釉料在坯体表面各部门的流动不一致，从而形成了不同厚度的球状釉层。所施釉的坯体太湿也会导致缩釉，原因是太湿的坯体对釉的吸附力弱。 1.9 烧成温度及烧成条件与气氛 烧成时在坯体排除气体期间，应该控制好烧成制度，否则会在较低温度下出现釉面缩釉或裂纹。如已上釉的坯体在搬运或装车过程受到碰撞，会破坏釉料与坯体之间的正常粘接。当冲击过度时，可能使已干燥的部分釉面从坯体表面剥离而最终产生缩釉。在烧成早期出现过多的气泡或者是在坯体中大量气体逸出之间，釉已经熔融，最终导致产品的缩釉。过烧也会引起缩釉。 1.10 色料的影响 一些釉下色料像粉红、绿色、无光钴蓝等，因不容易被熔融的釉润湿，造成色料与釉分离而可能产生缩釉。解决方法是加入适量的助熔剂。 1.11 釉的化学组成 有时釉料的组成也能导致缩釉。因为不合适的釉料在特定的烧成条件与熔融点下不能恰当地流动。釉料中添加乳浊剂如硅酸锆、氧化锡等，能引起缩釉。这是因为它们影响了釉的粘度与表面张力，特别是现时所用的硅酸锆，一般为几个微米、颗粒细，比表面积大，更易引起缩釉。在生产中应合理地设计釉料配方，并保持恰当的颗粒级配以防止缩釉的发生。在熔块中有过多的B2O3熔剂会导致缩釉。釉料配方中存在过多比例的生粘土，在烧成时因为其大的收缩能产生缩釉，有时在干燥期间本身出现裂纹，一般釉料中较为理想的生粘土的加入量在10左右。如果配方中需要加入较多的粘土时，可通过将其中一部分粘土先进行高温预烧后再加入，以减少过大的收缩。通过添加碳酸钡，能减少粘土坯体中可溶性盐的作用，阻止缩釉的发生。 1.12 釉与坯之间的结合力 有时在釉料与坯体之间不理想的粘接会产生缩釉，如图6所示。 原因可能如下： （1）有釉素坯吸收了更多的釉料，结果形成太厚的釉层，导致在干燥时产生裂纹。另一方面，瓷化的素坯不能牢固地吸附均匀一致的釉层而使釉与坯之间粘接力较弱，导致烧后产品缩釉。 （2）如果上釉坯体放置很长一段时间后才入窑烧成，会因放置期间发生某些化学反应和细菌作用，导致烧成后产品缩釉。如果已准备好的釉料存放了很长时间而未使用，那么该釉料的性能可能已经改变，施用这样的釉极易产生缩釉缺陷。因为有些粘接剂如CMC等在长时间存放后会因化学和细菌的作用而失效。为了克服这种问题，建议添加醋酸或者是盐酸以及其他防腐剂。 （3）已上釉表面的积尘可能导致缩釉。 （4）如果坯体表面上有油或者是油脂状物，那么在烧成时釉料会从该油污处分离而导致缩釉。 （5）如果已上釉坯体放置在潮湿的地方或者是素坯放置在潮湿的地方后再施釉，烧成时会因为坯体不能被熔融的釉润湿而产生缩釉。 （6）如果在施釉前坯体上有裂纹或者刮痕，那么釉料便不能覆盖住坯体表面，烧成后在有裂纹或者刮痕处便会看见缩釉。 1.13 ZnO的影响 氧化锌的物理性能会对缩釉产生很大的影响。生氧化锌中一般含有大量的微细颗粒，所以极易造成缩釉缺陷。氧化锌能同水作用形成氢氧化锌，使釉粘度增大。而氧化锌同水的活性程度直接与它的比表面积有关。比表面越大即氧化锌颗粒越细。活性程度越高。因此ZnO的颗粒大小是控制缩釉的因子。当使用生氧化锌时，在烧成温度下釉面覆盖不匀，经常造成陶瓷产品没被釉完全覆盖信，某些地方釉料聚