一种用于结合干压微粉的陶瓷釉浆的研究

2022.10.15

廖花妹+范新晖+邓荣

摘要：本文研究了一种应用于与陶瓷微粉结合的陶瓷釉浆，通过热膨胀系数测定，根据釉浆与微粉的热膨胀系数的匹配性来研究陶瓷釉浆的性能。最终得到合适的釉浆配方及组成为：SiO2：68%～71%，Al2O3：15%～18%，CaO：2%～5%，ZnO：0.5%～1.5%，MgO：1%～2%，FeO：0.1%～0.2%，Na2O：3%～5%，K2O：2%～3%，I.L：3.5%～4.5%。

关键词：微粉；釉浆；结合；热膨胀系数

1 前言

陶瓷砖的生产工艺是：在布料机上将微粉形式的陶瓷坯料布料到布料格栅里；然后用压机将微粉压实，再转移到窑炉里在1200 ℃温度下烧制成陶瓷砖；最后经过打磨后成为成品陶瓷砖。为了在陶瓷砖的表面形成各种花纹，则在布料时要变换各种花样。

秞是用于陶瓷坯体表面的一层极薄的物质，它是根据坯体性能的要求，利用天然矿物原料及其些化工原料按比例配合，在高温作用下熔融而覆盖在坯体表面的富有光泽的玻璃层物质。

陶瓷砖的布料过程是不采用浆料的。因为陶瓷砖是由干式的微粉料布料而成的，浆料是水性的，微粉和釉浆在窑炉中烧制时，膨胀系数是不同的，会导致微粉料和浆料结合性不好，可能使烧制后的陶瓷砖产生裂纹。所以在微粉料中加入浆料必须调整浆料的配方，使浆料在烧制时的膨胀系数与微粉料基本相同。

现有釉浆含水量达到80%，且在微粉布料车上进行喷洒到微粉表面，釉浆跟粉料的结合性难。同时，在压制过程中，布料车行程需要不定时地停顿，釉浆喷洒也需要同步停顿，所以普通釉浆容易堵塞运输管和喷枪嘴。若采用喷枪喷洒釉浆，则釉浆的含水率很高，容易使粉料粘连送料装置，影响布料格栅把料送入压机模腔内或破坏图案，且釉浆易腐蚀布料设备；同时釉浆通过喷枪雾化后，洒落到微粉表面，易产生水汽，腐蚀布料装置或产生水滴。因此，需要优化釉浆的各项性能，尤其是让釉浆与微粉的热膨胀系数相近，结合性好。

2 实验配方

现有微粉配方组成及含量为：SiO2：68%～70%，Al2O3：17%～21%，CaO：0.4%～0.7%，MgO：0.3%～0.5%，FeO：0.1%～0.2%，Na2O（K2O）：3.5%～5%，I.L：3.5%～4.5%。

实验样品1#～5#釉浆的重量分数配比如表1所示。

3 产品性能测试

物体的体积或长度随温度的升高而增大的现象称为热膨胀。陶瓷材料的热膨胀性用线膨胀系数及体积膨胀系数表示。线膨胀系数是指陶瓷材料在温度升高1 ℃时单位长度的相对增加值。体积膨胀系数是指在一定温度范围内温度改变1 ℃时陶瓷材料体积的平均增加值。

膨胀系数大小是根据产品在100～400 ℃条件下，当温度改变1 ℃时，陶瓷材料线尺寸的平均相对增加值来判断，而不是根据某一温度下的绝对增加值进行判断。

热膨胀系数的测试方法与步骤如下：

（1）制作玻璃棒

首先将釉浆烘干，制成釉粉，压制成坯块；然后将坯块切削成适当大小的圆棒；其次在适当的烧成条件下烧制成玻璃棒；最后将其在砂石上磨制成长为25 mm、直径为5～8 mm的待测试棒，两端应平整、平行，并磨成类锥体状。如果是微粉则直接将微粉压制成坯块，然后进行后续处理。

（2）测试

将磨好的试样棒放入膨胀仪内，在100～400 ℃条件下，测试其线膨胀系数。

4 实验工艺参数

（1）釉浆细度

釉浆的细度为过350目筛，筛余<1%。当釉浆的细度为0%时，效果最佳。

（2）釉浆的比重

釉浆的比重为1.2～1.6 g/mL。比重是釉浆浓度的主要表现形式，与釉浆黏度成正比关系，比重是陶瓷生产过程中喷釉控制的重要工艺参数。在喷釉时间、压力、遍数相同的条件下，通过改变釉浆的比重可获得不同厚度的釉层。

（3）釉浆的流速

釉浆的流速为17～25 s。釉浆的黏度小，流动性好，易于喷釉操作。黏度大，釉浆雾化不好，釉浆不易喷出，在喷涂过程中，需严格控制釉浆的流速大小。所述流速利用黏度计进行测定。

5 实验结果分析与讨论

将样品1#～5#号釉浆和微粉按照上述性能测试方法得到的热膨胀系数如表2所示。

通过表2可以看出，本实验1#～3#釉浆的热膨胀系数与微粉的热膨胀系数基本相同，两者结合非常好，制备得到的陶瓷砖没有裂纹，美观程度高，性能优异，且成本低。而4#和5#釉浆和微粉的热膨胀系数的差异较大，两者结合欠佳，制备得到的陶瓷砖容易产生裂纹，影响陶瓷的使用性能及美观程度。因此，优选的釉浆配方组成及含量为：SiO2：68%～71%，Al2O3：15%～18%，CaO：2%～5%，ZnO：0.5%～1.5%，MgO：1%～2%，FeO：0.1%～0.2%，Na2O：3%～5%，K2O：2%～3%，I.L：3.5%～4.5%。