一问一答40个陶瓷生产工艺知识

2019-04-09瓷博士

网印工业 2019年3期

1．瓷器的烧成分为哪几个阶段？各阶段的范围如何？烧成工艺上应如何控制？

答：主要分为预热阶段（常温～300℃），氧化分解阶段（300～950℃），高温阶段（950℃～最高烧成温度），高火保温阶段，冷却阶段。由于影响陶瓷烧成的因素很多，所以在操作中，要根据具体情况来确定不同的烧成制度，通过窑炉的设备来控制窑内各部分气体压力呈一定分布，来保证温度制度和气氛制度。

2．低温快烧的作用和条件？

答：（1）低温快烧的作用：节约能源和成本，充分利用原料资源，提高窑炉和窑具的使用寿命，缩短生产周期，提高生产效率。

（2）低温快烧的条件：坯釉的干燥收缩和烧成收缩均小，坯料热膨胀系数小，随温度的变化接近线性关系。希望坯料的导热性能好，希望坯料中含少量晶型转变的成分，快烧的釉料要求化学活性强；减少坯体入窑水分，提高坯体入窑温度；控制坯体厚度、形状和大小；选用温差小和保温良好的窑炉；选用抗热震性好的窑具。

3．某厂快速烧成陶瓷板状制品，已知烧成温度为1150℃，出窑温度为180℃。吸水率允许在3～10%之间，生产时出窑制品外观质量和吸水率抽检均为良好，码堆于仓库待次日检选，可是检选中有20～30%的制品破裂，试分析造成制品破裂的原因？并提出解决方案？

答：成品破裂的原因可能是陶瓷板的热稳定性差和吸湿膨胀导致的，由于陶瓷板状制品吸水率允许在3～10%之间，其吸水率处于炻器吸水率范围，加上烧成温度较低，出窑温度相对较高，易使其陶瓷制品的热稳定性差，出现破裂。

4．制定烧成制度的依据？

答：（1）坯料组分在加热中的性状变化。（2）制品的尺寸和形状。（3）釉烧方法，包括烧成时坯釉反应的相互影响问题，高火保温结束后进入冷却阶段。（4）窑炉。

5．为了缩短普通日用瓷的烧成周期，计划在烧成后期600～400℃采用快速冷却，是否可行？为什么？

答：不可以，因为在573℃是石英晶型发生低温型的快速转化，又无液相缓冲，破坏性强，易发生变形，如果该阶段快速冷却，会发生制品破裂。

6．快速烧成对坯料的品质有哪些要求？

答：（1）干燥收缩和烧成收缩均小。（2）坯料的热膨胀系数要小，随温度的变化接近线性关系，在烧成过程中不致开裂。（3）坯料的导热性能要好，使烧成时物理化学反应能迅速进行，又能提高坯体的抗热震性。（4）希望坯料中少含晶型转变的成分，以免因体积变化破坏坯体。

7．实现快速烧成可以采取哪些工艺措施？

答：坯釉料能适应快速烧成；减少坯体入窑水分、提高坯体入窑温度；控制坯体厚度、形状和大小；选用温差小和保温性能良好的窑炉；选用抗热性能好的窑具。

8．简述坯料配方、工艺因素与瓷胎显微结构及瓷器性质三者之间的关系。

答：坯料化学组成和工艺条件，会形成不同显微结构，显微结构的变化会影响材料的性能。

9．工艺过程对制品物理化学性质的影响？

答：工艺过程对制品物理化学性质影响很大，因为工艺过程会影响制品显微结构，最后影响制品性能，所以陶瓷制作的工艺过程对制品的性能相当重要。

10．简要叙述影响陶瓷产品烧结的原因。

答：影响陶瓷产品烧结的原因有很多，主要表现在配方、原料的矿物组成、坯体入窑前含水率、烧成气氛、烧成温度等，原料的矿物组成内含有较多的挥发分子及在高温反应时生成较多的气体等影响烧结。烧成气氛、烧成温度直接影响产品烧结，温度过低、过高对烧结温度有较大的影响，烧还原焰时没有及时还原，达不到还原效果，提前还原，则氧化不完全。配方在一定程度上影响烧结所需的温度及其他条件。

11．釉层出现开列和剥落的主要原因是什么？什么样的釉层才能使瓷中的机械强度最大？

答：是由于坯和釉的膨胀系数相差过大引起的，当α釉＞α坯时，发生龟裂，α釉＜α坯时，发生剥落。要使釉层的机械强度最大，坯、釉的膨胀系数相近，中间层发育良好，同时釉具有高弹性、高抗张强度等性能。

12．瓷器变形的原因是什么？

答：（1）配方是潜在因素，经过高温烧制，则应力释放。（2）器形结构设计的不合理性。（3）成型操作不正确，干燥不均匀。（4）烧成工艺操作与控制不恰当。

13．釉的缺陷及其克服之办法？

答：主要有：釉面波纹、釉面无光、缩釉、釉泡与针孔等。克服方法主要有：釉面波纹时可降低釉浆比重，降低釉的高温粘度，缩小窑内温差，可用还原焰烧成。釉面无光时，合理调配釉料配方，合理制定熔块烧制温度，降低球磨时带入的杂质，可用还原焰烧成，缩短高温冷却时间。缩釉时，减小釉层的干燥收缩，预热阶段缓慢。釉泡与针孔时，减少原料中含有大量的高温分解物，降低釉浆比重，避免过烧。

14．缩釉产生的原因及克服方法。

答：缩釉产生的原因：（1）釉对坯的润湿性差，高温粘度大，表面张力大。（2）釉层干燥收缩。（3）釉层对坯体的附着力差。（4）坯釉储存时间长。（5）釉烧时，预热初始阶段升温过急。

克服方法：（1）降低粘土、氧化锌、氧化铝的含量。（2）提高釉浆粒度，降低釉浆比重。（3）增长烧成预热期时间。

15．因釉的膨胀系数过大，坯釉结合性能变坏时，你将如何调节釉的膨胀系数？

答：可以减少氧化钠和氧化钾的用量，可用氧化锂等代替，同时提高釉烧温度和延长高温保温时间，促使石英熔融，也可快速冷却在釉表面形成压应力以避免发裂。

16．陶瓷墙地砖吸湿膨胀性的原因。

答：（1）非晶相的吸湿膨胀大。（2）烧成温度过低，坯体致密度不够，结构疏松，气孔率较高，坯釉适应性差。（3）在较恶劣环境中使用。（4）砖铺贴后水泥砂浆凝结时发生收缩，砖吸湿膨胀。

17．影响乳浊釉乳浊效果的因素主要有哪些？

答：影响乳浊釉效果的因素：（1）基础釉与乳浊相折射率的差值大小。（2）乳浊相的大小和数量。（3）乳浊相分布的均匀程度。（4）釉层厚度，釉层越厚，乳浊效果好。

18．如何提高透明釉的透光度？

答：措施有：（1）精心选择原料防止釉在烧成中析晶，防止釉液产生液相分离。（2）不选用高温下产生大量气体的原料。（3）釉料始熔点不宜过低。（4）用还原气氛烧成。（5）釉料颗粒加工细点。（6）某些组成引入时，要选择合适的载体。

19．提高白度的措施有哪些？

答：坯釉料能适应快速烧成；减少坯体入窑水分、提高坯体入窑温度；控制坯体厚度、形状和大小；选用温差小和保温性能良好的窑炉；选用抗热震性能良好的窑具。

20．什么是坯釉适应性？

答：坯釉适应性是指熔融性良好的釉熔体，冷却后与坯体结合成完美的整体，釉面不龟裂和剥脱。对坯釉适应性的影响因素有：坯釉膨胀系数差值、中间层、釉的弹性与抗张强度、釉层厚度。

21．影响坯料可塑性的因素有哪些？

答：（1）矿物种类，泥团有良好的可塑性时应具备颗粒较细，矿物解理完全，颗粒表面水膜较厚。反之，会降低可塑性。（2）固相颗粒大小和形状，一般颗粒越粗可塑性降低，颗粒越细可塑性越好。颗粒为板片状、短柱状时可塑性好。（3）吸附阳离子的种类，如H-粘土＞Al3+＞Ba2+。（4）液相的数量和性质，水分应适量，不能过多或过少。

22．影响坯釉适应性的因素有哪些？各因素对坯釉适应性的具体影响？

答：（1）坯和釉的热膨胀系数：当坯的热膨胀系数大于釉的热膨胀系数时，釉面会受到压应力，釉面会剥落；当坯的热膨胀系数小于釉的热膨胀系数时，釉面会受到张应力，使釉面产生裂纹；当釉的热膨胀系数略小于坯的热膨胀系数时，使釉中产生不大的压应力，这时坯釉的结合性最合适。（2）坯料和釉料的化学组成：当坯料和釉料的化学组成相接近时，坯釉结合牢固；当坯料和釉料的化学组成相差较大时，釉面容易剥落。（3）坯釉的弹性模量应该相近。（4）釉的厚度要适当。（5）坯和釉的烧成温度要相适应。

23．试分析板状陶瓷制品出现黑心缺陷的原因？并指出克服方法？

答：原因有砖面积大，砖坯厚，内层自由水和结构水分不易排出及有机物分解产生的气体不易排出，同时由于大多数砖是快速低温烧成，烧成周期很短。克服方法有：减少高可塑性粘土的含量，减少砖的厚度，适量提高烧成温度和延长烧成时间，降低坯体入窑水份。

24．分析颜料中铅溶出的原因？目前解决铅溶出有哪些方法？

答：溶出原因：含铅的釉料及釉上颜料的熔剂烧成后他们形成含铅的低熔点玻璃，在受到酸液作用下，Pb2+会从玻璃的硅氧网络上脱落，由于Si-O的单键强度大，而Pb-O的单键强度低，所以酸液能将Pb-O打断，使网络上的游离铅，溶入溶液中，含碱的系统中K-O、Na-O更弱，易溶出，留下空位，成为铅的溶出通道。目前解决铅溶出有这些方法：（1）选用耐酸的颜料、花纸与熔剂。（2）恰当设计画面。（3）改进彩烧工艺。（4）蒸汽处理。（5）化学处理。

25．影响陶瓷颜料呈色的因素是什么？（从发色元素到制成颜料以至颜料用作装饰材料后的最终呈色的整个过程中影响发色的主要因素）

答：（1）着色离子的化合价与配位数。其呈色不仅取决于离子的种类与电价，还与着色离子的配位数、极化能力及周围离子对它的作用有关。（2）熔剂组成，色剂配成颜料时，常需要和熔剂配合使用。（3）基础釉的组成，对于离子着色的色釉来说，其颜色主要取决于基础釉对着色离子配位状态的影响。（4）烧成制度，许多着色氧化物的呈色明显受温度的影响。

26．釉面产生无光的原因。

答：釉面产生无光有三方面的原因：一是生烧，即釉未熟而产生的无光，这种无光不能叫做真正意义上的无光；二是用HF酸腐蚀釉面，形成无光；三是由于在釉中生成了许多微晶，这些微晶在釉面上均匀分布；当其大小大于光的波长时，就会在釉面形成丝光或玉石状光泽而无强烈的反射光。

27．配制熔快的原则有哪些？

答：（1）溶于水、有毒的原料应置于熔块中。（2）（R2O+R2O3）/（R2O+RO）=1∶1～3∶1适当融化温度。碱盐不会挥发。（3）RO2/RO＜1，熔块不溶于水。（4）SiO2/B2O3＞2，熔块不溶于水。（5）熔块配料中三氧化二铝应控制在0．2mol以内。太多，粘度大，熔化困难，熔块不均匀，且碱性物挥发多。（6）氧比（二氧化硅带入的氧与其它氧化物带入的氧）应为2～6。

28．目前降低日用瓷器餐具铅、镉溶出量有哪些方法？

答：方法有：（1）选用耐酸性颜料、花纸与熔剂，希望采用色剂与熔剂的耐酸性均高的颜料。（2）恰当画面设计。（3）改进彩烧工艺。（4）蒸汽处理。（5）化学处理。

29．化妆土的性能要求有哪些？

答：（1）必须是均匀的，具有细腻的颗粒组成。（2）要求化妆土的细度小于坯体而大于釉料。（3）化妆土的干燥收缩和烧成收缩适中，略大于坯体的干燥收缩和烧成收缩。（4）化妆土的膨胀系数要介于坯体和釉料之间：α坯≥α化妆土≥α釉。（5）化妆土泥浆的悬浮性要好，并且烤前、烘后能很好地粘附在坯体上。

30．景德镇绢云母质瓷为什么会白里泛青？

答：景德镇绢云母质瓷起先是以单一的水云母、绢云母质粘土为原料，后随工艺技术的发展，又加入了高岭土来改善制品性能，景德镇地区的高岭土因含铁较多，钛相对较少，在烧制绢云母质瓷时，使用还原气氛烧成，铁在瓷中以低价态存在，故烧成的制品会白里泛青。

31．什么叫长石质瓷？什么叫绢云母质瓷？它们各有什么特点？它们比较有何异同？

答：（1）长石质瓷是以长石为熔剂的“长石-石英-高岭土”三组分系统瓷。特点：长石具有在较低的温度下熔融形成高粘度的液相特性，烧成范围比较宽，瓷质洁白，薄层呈半透明，不透气，吸水率很低，质地坚硬，力学强度高，化学稳定性好，热稳定性好。（2）绢云母质瓷是以绢云母为熔剂的“绢云母-石英-高岭土”系统瓷。特点：除长石质瓷的一般性能特点外，还有透明度高，“白里泛青”的特点。

32．制取零级热膨胀系数的陶瓷材料的途径。

答：（1）可用氧化镁取代氧化钡等，避免用氧化钙。（2）在一定组成中可加入中间体氧化物。（3）加入B2O3或用其它部分取代釉中SiO2。（4）采用锂辉石等低膨胀系数的原料。

33．硅灰石作陶瓷原料有何特点？

答：（1）硅灰石在陶瓷生产中作为熔剂使用，可以降低烧成温度，引入碳酸钙和二氧化硅。（2）硅灰石代替方解石和石英配釉时，釉面不会因析出气体而产生釉泡和针孔，但若用量过多会影响釉面的光泽。硅灰石不含有机物和结构水，而且干燥收缩和烧成收缩都很小，因此其坯料很适应快速烧成。（3）在烧成后生成的硅灰石针状晶体，在坯体中交叉排列成网状，使产品的力学强度提高，同时所形成的含碱土金属氧化物较多的玻璃相，其吸湿膨胀小。（4）硅灰石坯体存在的主要问题是烧成范围较小。

34．釉上、釉下、釉中彩各有什么特点？

答：答案要点：在制品釉面上以釉上颜料或贴花纸装饰，在900℃左右烤烧所获得的画面称釉上彩。特点是：颜色十分丰富、鲜艳，但在釉面之上，易磨损，有铅镉溶出；釉下彩为在坯体上直接彩饰，再覆盖透明釉，一次烧成。特点是：克服了釉上彩缺点，但色调相对单调；釉中彩是在底釉上彩饰，再覆透明釉，一次或多次烧。或在制品釉面上贴花等，再在1060～1250℃快速烤烧所得。特点是：具有釉上、釉下装饰的优点，色调比较丰富。

35．某厂浇注两种用途的石膏模型，即滚压成型和注浆成型用模，其膏水比分别是：（1）石膏粉：水=1．35：1。（2）石膏粉：水=1．20：1，试判断两种石膏模型分别适用于哪种成型方法？为什么？

答：石膏粉：水=1．35：1适用于制作滚压成型用模，石膏粉：水=1．20：1适用于制作注浆成型模具，主要因为注浆成型是利用石膏模内壁的毛细管吸水，从而使石膏模内壁的浆料脱水，形成坯体层需要模型具有较高的吸水率。而滚压成型不需要模具具有该性能，而是需要其具有较高的机械强度。