超平滑陶瓷釉的研究

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我国是世界上最大的建筑与卫生陶瓷生产国,也是世界上最大的建卫陶瓷消费市场,但总体经济效益不高。与国外产品的主要差距是釉面存在微小的针孔和凹凸等缺陷。在使用过程中,污垢、细菌等易沉积在缺陷处,对人们的身体健康构成危害,并且影响美观、难于清洗。降低釉面粗糙度,是解决这一问题的根本方法,也是目前陶瓷洁具生产企业和科研工作者研究的热点之一。本文以钾长石、石英、高岭土、方解石、白云石等为原料,采用常规烧成方法制备了超平滑釉,探讨了釉浆性质、釉料高温性质、釉层的显微结构等对釉面粗糙度的影响。釉浆性质如釉料组成、粒度、浓度、流动性等不仅是影响施釉过程的关键因素,同时也对烧后釉面质量有较大的影响。随釉料中熔块含量的增加,烧后釉面粗糙度逐渐降低,光泽度逐渐增加。当熔块含量达60wt%以上时,釉面粗糙度(Ra)小于10nm;含量增加至80wt%以上时,釉面光泽度大于110%。随釉浆粒度的减小,釉面粗糙度逐渐降低,D90介于4.0~7.5μm之间时,釉面粗糙度小于10nm。生坯施釉时釉浆浓度以1.5~1.6g·cm-3为宜,素坯施釉时釉浆浓度应控制在1.6~1.7g·cm-3,可以获得釉面质量较好的试样。釉浆的流动度在8~10(Pa·s)-1左右时,有利于施釉工艺,而且釉层厚度适当。随釉浆中羧甲基纤维素(CMC)含量增加,釉浆的粘度先减小后增大,CMC含量在0.3wt%左右时,釉浆具有良好的悬浮稳定性。釉料高温性质如粘度、表面张力和润湿性等对釉的熔体能否在坯体表面铺展成光滑、平整的釉面起着重要的作用。粘度和表面张力过大或润湿性差的釉难以在坯体上均匀铺展,且阻碍坯体内气体的逸散,使釉面不平整;粘度和表面张力过小时,容易导致釉层厚薄不均,也不能形成平整的釉面。实验表明:当lgη(粘度的对数)在2.65~3.15之间、表面张力介于350~380m·(N·m)-1、釉熔体对坯体的润湿角在30~15°之间时,可以形成粗糙度较小、质量良好的釉面。釉层中的气泡主要来源于坯体致密化和釉料高温分解产生的气体。越接近釉层表面,一般气泡直径越大。釉层中气泡尺寸较大(φ>20μm)时,釉面上出现明显的凹凸不平,釉层中气泡尺寸较小(φ<10μm)时,对釉面粗糙度影响不大。采用较长保温时间、缓慢的冷却制度时,釉层会析出晶体。晶体的大小随保温时间和冷却制度的不同而有所变化。釉层析晶会导致釉面光泽度的降低。
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