仿古砖用低温快烧柔光釉的研究

2018-10-17汪庆刚黄剑锋潘利敏刘一军同继峰李嘉胤

新型建筑材料 2018年9期

汪庆刚，黄剑锋，潘利敏，刘一军，同继峰，李嘉胤

（1.蒙娜丽莎集团股份有限公司，广东佛山 528211；2.陕西科技大学，陕西西安 710021）

0 引言

随着国内房地产产业的发展，墙地砖作为建筑装饰材料，其需求量与日俱增。国内的墙地砖陶瓷企业随之快速发展，墙地砖釉面装饰技术也取得了飞速发展。亚光釉釉面细腻、滋润、无强烈反光，给人一种柔和、安静、舒服的视觉感受而深受人们喜爱[1]，被广泛应用于墙地砖的外观装饰。

亚光釉可分为钙无光釉、钡无光釉、锌无光釉和镁无光釉，在烧成过程中，生成晶粒尺寸约为3～10μm的钙长石、钡长石等晶体颗粒，对光线产生折射、散射作用，从而形成亚光效果。目前，也有很多墙地砖亚光釉的研究报道，有二次烧成亚光釉[2]、钛锶亚光釉[3]等，但大多存在烧成周期长，釉料成本较高等问题。

试验以方解石引入CaO，研究了在低温快烧工艺制度下CaO含量对钙亚光釉性能的影响，采用光泽度仪测试釉面的光泽度，确定了最佳的配方组成和工艺参数。

1 试验

1.1 原材料及主要仪器设备

（1）亚光釉矿物原料

石英、钾长石、钠长石、方解石、滑石、高岭土、氧化锌、氧化铝粉等，经X射线荧光光谱仪检测化学全分析，各矿物原料的化学组成见表1。

表1 原料的化学组成 %

（2）坯体

由水洗泥、钾砂等工业原料配制烧结并优化配方而成，其化学组成见表2。

表2 坯体的化学组成 %

（3）面釉

用于遮盖坯体，为装饰亚光釉的载体，其化学组成见表3。

表3 面釉的化学组成 %

（4）主要仪器设备（见表4）

表4 主要仪器设备

1.2 亚光釉的配方

试验设计了5组釉料配方，研究CaO含量对钙亚光釉性能的影响。表5为5组配方的化学组成。

表5 亚光釉质量配方的化学组成 %

1.3 工艺及参数

采用淋釉的施釉方式，淋釉设备采用先进的斜线淋釉器。亚光釉釉浆325目筛余0.5%，釉浆密度为1.81～1.83 g/ml，淋釉量为 340～360 g/片（面夸尺寸为 800 mm×800 mm），辊道窑快速一次烧成，烧成温度为1165～1185℃，烧成周期60 min。亚光釉施釉工艺流程见图1。

图1 亚光釉施釉工艺流程

1.4 性能测试与结构表征

采用高温显微镜观测釉的始融温度及熔融温度范围，采用德国Bruker2 X射线多晶衍射仪分析釉面的物相组成；采用德国ZEISS Merlin高分辨率热场发射扫描电镜对釉面进行微观形貌测试。

2 试验结果与讨论

2.1 CaO含量对釉料熔融性能的影响

参照QB/T 1546—2016《陶瓷釉料熔融温度测定方法》测试釉料的熔融温度范围，在高温显微镜下加热观测其熔融状态，测试结果见表6。

表6 不同CaO含量釉料配方的熔融性能

由表6可知，随着CaO含量的增加，始融温度降低，熔融温度范围缩小，这是由于在其他化学成分基本不变的情况下，CaO起到助溶剂的作用，能够降低釉的始融温度。

CaO含量为9.26%的3#配方试样在加热过程中的照片见图2。

图2 CaO含量为9.26%的3#试样熔融温度范围

由图2可见，3#试样从1101℃开始出现熔融现象，1206℃完全熔融，熔融温度范围宽，利于烧成。

2.2 CaO含量对釉面光泽度的影响

图3为不同CaO含量亚光釉料配方的光泽度变化。

由图3可见，随着CaO含量从7.62%增加到11.63%，釉面光泽度从35°降低到6°；当CaO含量为9.26%时，釉面光泽度从25°。这是由于釉面析出了钙长石晶体，且晶体的数量随着CaO含量的增加逐渐增多，晶体颗粒对光线产生了折射和漫反射从而使光泽度降低。

图3 不同CaO含量釉料配方的光泽度变化趋势

2.3 CaO含量对釉面耐磨性和防污性能的影响

将各釉料配方成品砖切成100 mm×100 mm的正方形试样，采用陶瓷砖釉面耐磨试验机测试其耐磨性，结果见表7。

表7 不同CaO含量釉料配方釉烧后的耐磨性及防污性能

由表7可知，CaO含量低的配方，耐磨性差但是防污效果较好，这是由于釉烧后，析出的晶体较少，釉面主要为玻璃相，釉面平滑；CaO含量高的配方，在相同的烧成制度下，晶体析出的多，耐磨性能提高，但是造成釉面细微的不平整，导致防污效果变差。

2.4 钙亚光釉釉面组成及微观结构

对CaO含量为9.26%的3#釉料配方进行XRD和SEM分析，结果分别见图4、图5。

图4 CaO含量为9.26%釉料配方的釉面XRD分析

图4中2-1、2-2、2-3为同一样品的不同位置测得的XRD图谱。从图4可以看出，釉面主要由玻璃相、钙长石晶体、SiO2晶体组成，其中玻璃相为主要组成部分。

图5 CaO含量9.26%釉料配方的釉面SEM照片

由图5（a）可见，照片中只有少数球状颗粒，根据XRD测试结果，此球状颗粒应该为SiO2晶体；由图5（b）可见，在釉层的中下层，存在大量的长柱状晶体，晶体交错分布，且长度在2～8 μm范围内，结合XRD测试结果，长柱状晶体应为钙长石。钙长石折射率为1.57左右，略高于玻璃基质，小于乳浊釉的析晶粒子折光率（1.90以上），釉层中晶体粒子数量适中，晶粒尺寸介于乳浊釉与结晶釉晶粒尺寸之间，因此具有很好的哑光效果[4-5]。