陶瓷釉料熱膨脹系數(shù)測試用釉棒的制備方法

蔡瑞年 鄭元耀 賀導(dǎo)艷

(廣東三水大鴻制釉有限公司 廣東佛山 528143)

技術(shù)講座

陶瓷釉料熱膨脹系數(shù)測試用釉棒的制備方法

蔡瑞年 鄭元耀 賀導(dǎo)艷

(廣東三水大鴻制釉有限公司 廣東佛山 528143)

近幾年來,隨著陶瓷企業(yè)經(jīng)濟(jì)實(shí)力與品質(zhì)意識(shí)的提升,以及熱膨脹儀的推廣與應(yīng)用,一些大型的品牌陶瓷企業(yè)與專業(yè)制釉企業(yè)加強(qiáng)了對(duì)陶瓷釉料和坯體膨脹系數(shù)的測試與管制,這對(duì)提高瓷磚整體質(zhì)量水平確實(shí)是一種必不可少的控制手段。針對(duì)坯體測試熱膨脹系數(shù),陶瓷企業(yè)可以采用成形并燒制好的素?zé)骰蛴詿?只需切割并打磨成測試所要求的規(guī)格,再烘干、冷卻即可放入熱膨脹儀的樣品室中進(jìn)行測試。而相對(duì)陶瓷釉料熱膨脹系數(shù)的測試就存在如何制棒的困難,因?yàn)橐獪y試的釉料樣品一般以粉狀、粒狀、甚至釉漿狀的形式存在,要制成滿足熱膨脹儀測試用的釉棒的確有一定的難度。筆者在長期從事測試陶瓷釉料熱膨脹系數(shù)的實(shí)踐工作中,總結(jié)了一系列對(duì)測試釉料熱膨脹系數(shù)用釉棒的制備方法,現(xiàn)將常用的4種制棒方法與測試方法解析給大家。

1 制備方法簡述

1.1 注漿法

1)制棒步驟:①將待測的試驗(yàn)用釉料球磨成能過0.147mm(100目)標(biāo)準(zhǔn)篩的釉漿。如要測試生產(chǎn)線上釉漿的熱膨脹系數(shù),可直接取漿料即可;②將上述釉漿注入樣品槽內(nèi),待樣品槽內(nèi)的試驗(yàn)釉漿無明顯水紋時(shí)將其放置于烘箱中(105～110℃)烘干;③小心從樣品槽中取出烘干后的試驗(yàn)釉樣,注意不能粘帶耐火雜質(zhì);④將上述試樣置于鋪有少許氧化鋁粉的耐火墊板上,后一起放入電爐(或瓷磚生產(chǎn)窯爐)中,依釉料的使用溫度燒成并冷卻;⑤將燒制后的試驗(yàn)釉棒取出用切割機(jī)或砂輪、砂紙等工具將其制備成熱膨脹儀測試所需樣品尺寸,應(yīng)磨削掉粘帶的氧化鋁粉。

2)使用的儀器設(shè)備:①球磨罐,球磨機(jī),電子稱,標(biāo)準(zhǔn)篩,切割機(jī)或砂輪、砂紙;②烘箱,有熱風(fēng)循環(huán),最高溫度300℃;③樣品槽,具有一定的吸水性和耐高溫性,用于滿足制備試驗(yàn)釉棒的小槽;④耐火墊板,耐溫1 250℃不變形;⑤游標(biāo)卡尺,精確至0.02mm。

3)適用的釉料:陶瓷用熔塊、熔塊釉、生料釉、底釉、印刷釉、干式粒釉。

1.2 壓制法

1)制棒步驟:①將試驗(yàn)用釉粉填入壓機(jī)模具中,在10 M Pa的壓力下將其壓制成釉餅或者釉塊,試驗(yàn)釉粉應(yīng)是通過0.074mm(200目)標(biāo)準(zhǔn)篩的細(xì)粉;②將上述釉餅或釉塊切割成長條并經(jīng)初步打磨后置于鋪有少許氧化鋁粉的耐火墊板上,后一起放入電爐中,依其使用溫度燒成并冷卻;③將燒制后的釉料棒取出后用切割機(jī)或砂輪、砂紙等工具將其制備成膨脹儀測試所需樣品尺寸,應(yīng)磨削掉粘帶的氧化鋁粉。

2)使用的儀器設(shè)備:①壓機(jī),可提供12 M Pa的壓力;②電子稱,標(biāo)準(zhǔn)篩,切割機(jī)或砂輪、砂紙;③耐火墊板,耐溫1 250℃不變形;④游標(biāo)卡尺,精確至0.02 mm。

3)適用的釉料:陶瓷用生料釉、底釉、印刷釉、以及已磨成釉漿再經(jīng)烘干成粉料的釉料。

1.3 堆燒法

1)制棒步驟:①取待測試驗(yàn)釉粒直接放入均勻鋪灑了氧化鋁粉或高嶺土粉的樣品槽內(nèi),對(duì)于大顆粒試驗(yàn)釉需進(jìn)行破碎處理,確保顆粒能通過2.262 mm(8目)標(biāo)準(zhǔn)篩,以利于試驗(yàn)釉粒在堆燒時(shí)能徹底熔融;②將樣品槽置于電爐中以待測試驗(yàn)釉實(shí)際使用溫度燒成并冷卻;③將燒制后的釉塊取出后用切割機(jī)或砂輪、砂紙等工具將其制備成膨脹儀測試所需樣品尺寸,應(yīng)磨削掉粘帶的氧化鋁粉或高嶺土粉。

2)使用的儀器設(shè)備:①電子稱,標(biāo)準(zhǔn)篩,切割機(jī)或砂輪、砂紙;②樣品槽,具有一定的耐高溫性,用于滿足制備試驗(yàn)釉棒的小槽;③耐火墊板,耐溫1 250℃不變形;④游標(biāo)卡尺,精確至0.02mm。

3)適用的釉料:陶瓷用熔塊和干式粒釉。

1.4 拉棒法

1)制棒步驟:①取適量的試驗(yàn)釉加入到坩堝中,將坩堝放入箱式電爐中,升溫至試驗(yàn)釉熔解后恒溫1 h,讓試驗(yàn)釉充分熔融成玻璃液;②打開箱式電爐,取出坩堝把試驗(yàn)釉玻璃液倒出,用直角鋼鉤在下方接住玻璃液體,轉(zhuǎn)動(dòng)鉤柄使流出來的玻璃液體在鋼鉤上形成球狀玻璃膏;③快速移開直角鋼鉤,將鉤上球狀玻璃膏粘到耐火墊板上,垂直向上慢慢拉升,把玻璃膏拉成圓柱狀玻璃棒,冷卻后將玻璃棒從直角鋼鉤上裁取下來;④將拉制好的試驗(yàn)釉棒用切割機(jī)或砂輪、砂紙等工具將其制備成膨脹儀測試所需樣品尺寸;⑤在熔塊生產(chǎn)時(shí),可直接用鋼鉤在高溫窯爐流口下方接玻璃液拉棒。

2)使用的儀器設(shè)備:①直角鋼鉤,直徑15～30 mm,鉤長50～100 mm,柄長不小于1 500 mm;②坩堝,耐高溫1 600℃以上,容積300 m l;③箱式電爐,最高溫度不小于1 500℃;④游標(biāo)卡尺,精確至0.02 mm,切割機(jī)或砂輪、砂紙。

3)適用的釉料:陶瓷用熔塊和干式粒釉。

上述方法所制備樣品均需在冷卻后加工成膨脹儀測試所需樣品尺寸。所測試釉棒應(yīng)呈圓柱狀,兩端應(yīng)平整、平行,粗細(xì)均勻,無空心和氣泡,不含有雜質(zhì)。

2 測試方法

為了驗(yàn)證以上測試釉棒制備方法的可行性,特將以上各種方法制備的樣品均采用德國耐馳公司D ILPC402熱膨脹儀從室溫開始進(jìn)行測試,升溫速率為5℃/m in,冷卻速度約為3℃/m in。

3 測試結(jié)果

從表1中可看出,上述4種不同的制備樣品方法所制得樣品棒膨脹系數(shù)差異較小,故可應(yīng)用于目前大多數(shù)釉料。

表1 各種制樣方法所測的體膨脹系數(shù)(×10-7/℃)

針對(duì)以上4種制棒方法,對(duì)制釉企業(yè)特別是熔塊生產(chǎn)企業(yè)來說,直接從生產(chǎn)窯爐流口下方用拉棒法制備熔塊釉棒是最簡單快捷的方法;而比較經(jīng)典且通用的制棒方法應(yīng)數(shù)注漿法,這種方法不僅穩(wěn)定而且與陶瓷釉料的應(yīng)用方式接近,更具有指導(dǎo)意義。注漿法可適用于所有種類的陶瓷釉料,注漿時(shí)應(yīng)注意釉漿含水率不要太大,否則易引起難以干燥而延長注漿時(shí)間,但含水率也不能太小,否則釉塊容易開裂,故建議參照陶瓷企業(yè)生產(chǎn)線用釉漿的含水率。針對(duì)熔塊或者干式粒釉,如果是生產(chǎn)熔塊的企業(yè)則可以直接在熔窯流口拉棒,其他企業(yè)則可以用坩堝高溫熔制或者堆燒的辦法來制棒,但堆燒法對(duì)于顆粒度也有一定的要求,試驗(yàn)證明當(dāng)熔塊的粒徑通過8目標(biāo)準(zhǔn)篩后在其使用溫度下燒成,所燒出的釉棒外觀均勻,內(nèi)無結(jié)塊。針對(duì)印刷釉、生料釉和底釉,采用堆燒的方法則燒后的釉塊很容易產(chǎn)生中空的現(xiàn)象,影響釉料熱膨脹系數(shù)的測定,應(yīng)以注漿法為主。

不論選擇哪一種制棒方法,只要試驗(yàn)釉棒能滿足結(jié)構(gòu)致密,無中空、無氣泡和無雜質(zhì)就可在同樣的制棒方法下對(duì)比測試試驗(yàn)釉的熱膨脹系數(shù)。