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影响日用陶瓷抗热震性的因素及检测方法

发布日期:2014年2月27日

淄博是陶瓷之都,因生产陶瓷而闻名,各类陶瓷繁多,酒店用瓷、日用陶瓷等等,和其他的产品一样,陶瓷也要经过抽检,每次都有那么一大批产品被抽检出来成为不合格产品,厂家也非常迷惑,本文就是主要讲述日用抗热震性这个技术指标,它是日用陶瓷产品的关键性技术指标,在抽检不合格的产品中,这个因素也占了很大一部分比例,需要引起高度重视。因此,我想通过这篇文章来给大家介绍下日用陶瓷的相关检测标准和影响日用陶瓷抗热震性的因素,及其一些检测方法,希望对企业和喜欢购买陶瓷产品的消费者一些帮助。

日用陶瓷抗热震性的检测

检测标准及技术要求

各种日用陶瓷的抗热震性的技术要求,如表1所示。盛装食品类陶瓷产品一般要求检测炉温为140 - 180℃,烹饪食品类陶瓷产品一般要求检检测炉温为280 - 400℃。

(1) GB/T 35322009《日用瓷器》

对于成套或系列产品,餐具以中型盘、碗类产品为代表件,茶、咖啡具以杯、盅类产品为代表件,180℃至 20℃热交换一次不裂;对于非成套或系列产品,小、中型产品180℃至20℃热交换一次不裂;大、特型产品160℃ 至20℃热交换一次不裂。

(2) GB/T 13522-2008《骨质瓷器》

对于成套或系列产品,餐具以中型盘、碗类产品为代表件,茶、咖啡具以杯、盅类产品为代表件,140℃至 20℃热交换一次不裂;对于非成套或系列产品,各型产品140℃至20℃热交换一次不裂。

(3) GB/T 10811-2002《釉下(中)彩口用瓷器》

产品从160℃至20℃热交换一次不裂。成套或系列产品的餐具以中氆盘、碗类产品为代表件,茶、咖啡具以杯盅类产品为代表。

(4) GB/T 10813.1-1989《青瓷器系列标准口用青瓷器》

秒速快3从160℃投入20℃水中热交换一次不裂。

(5) GB/T 108122002《玲珑口用瓷器》

160℃至20℃热交换一次不裂。成套或系列产品的餐具以中型盘、碗类为代表件,咖啡具以杯、盅类为代表。

(6) GB/T 108162008《紫砂陶器》

180℃至20℃水中热交换一次不裂(成套产品以壶类为代表)。

(7)Q B/T 25792002《普通陶瓷烹调器》

中、小型产品300℃至20℃热交换一次不裂;大型产品280℃至20℃热交换一次不裂。 (8)Q B/T 25802002《精细陶瓷烹调器》

中、小型产品400℃至20℃热交换一次不裂;大型产品350℃至20℃热交换一次不裂。

检测方法

日用陶瓷产品抗热震性的检测方法主要是热冲击法,通过日用陶瓷产品接受外界温度的急剧变化,观察日用陶瓷产品是否出现裂纹或破损,确定其抗热震性能。日用陶瓷可以分为盛装食品类陶瓷产品、烹饪食品类陶瓷产品、包装食品类陶瓷产品三类。

盛装食品类陶瓷产品的抗热震性检测方法

盛装食品类陶瓷产品是指用于短期盛装食品的陶瓷产品,如日用瓷器、骨质瓷器、釉下(中)彩日用瓷器、日用青瓷器、紫砂陶器、玲珑日用瓷器等,按照G B/T 32982008《日用陶瓷器抗热震性测定方法》执行。 步骤1取样。将试样表面涂上合适的染色溶液,待稍干后抹净染色溶液。用肉眼在距试样25 - 35cm,光源照度约300lx的光照条件下,观察试样是否有裂纹、破损等缺陷。所有试样府无裂纹、破损等缺陷。

步骤2设定温度。开启加热炉,依据各类产品标准对抗抗热震性要求设定控制温度。开启流动水槽温度控制系统。

步骤3放置样品。将5件符合步骤1的试样固定在试样筐内四周或试样夹具上(试样之间不能相互重叠),固定物与试样的接触尽叫能少,以便保留足够的空隙能使流动水自由通过。

步骤4加热。加热炉和流动水槽的控制温度均达到规定要求后,将装有样品的试样筐或试样夹具水平地放入加热炉内,待温度回升至测定温度后,保持30min。

步骤5急冷。保温结束后的试样,在15s内垂直投入(20±2)℃的水中,保持10min(此时水面需高出试样至少20 mm,水温增加不应超过4℃)。

步骤6检查样品是否开裂。取出试样擦干水,再将试样表面涂上合适的染色溶液,待稍干后抹净染色溶液。用肉眼在距试样25 - 35cm,光源照度约300lx的光照条件下,观察试样是否有裂纹、破损等缺陷。静置24h后复查一次。

烹饪食品类陶瓷产品的抗热震性检测方法

烹饪食品类陶瓷产品是用于明火或电加热烹饪食品的陶瓷产品,如烹调器、炖锅等,按照QB/T 25792002《普通陶瓷烹调器》、QB/T 25802002《精细陶瓷烹调器》执行,一般要求炉温为280 - 400℃,急冷时,样品口径与水面约成45度,而盛装食品类陶瓷产品所适用的GB/T 32982008《日用陶瓷器抗热震性测定方法》则要求样品垂直投入水中。实践表明,试样垂直投入水巾比与水面约成45。投入水众能更充分地与冷却水接 触,温度变化更加剧烈。QB/T 25792002《普通陶瓷烹调器》、QB/T 25802002《精细陶瓷烹调器》的检测方法为:将试样放入己达到选定温度的加热设备内(LU控温度±10℃),待温度回升后,保温30min。保温结束后,取出样品,样品口径与水面约成45度,以最快的速度投入水中(从取出样品到投入水中时间不能超过 15s,水面应高出试样至少20mm,水温增加不应超过4℃),浸泡10min,取出试样用布揩干,检查有无胎裂。

包装食品类陶瓷产品的抗热震性检测方法 包装食品类陶瓷产品是用于长期包装食品的产品,如缸、菜坛等。其中,部分产品属于普通陶器缸类、普通陶器包装坛,按QB/T 1222《普通陶器缸类》、QB/ T 3732。3《普通陶器包装坛类》执行,而QB/T 1222、 Q B/T 3732。3对于抗热震性没有技术要求;另外,部分产品属于日用瓷器、骨质瓷器、釉下(中)彩日用瓷器、日用青瓷器、紫砂陶器、玲珑日用瓷器等,按 GB/T 32982008《日用陶瓷器抗热震性测定方法》执行。

日用陶瓷抗热震性的影响因素

陶瓷的强度

陶瓷制品从高温的炉中取出并立即投入冷水中时,在接触冷水的瞬间其表层由于温度骤然降低,而发生收缩。然而,此时内层尚保持原有温度并未收缩,以致表层受到限制,因而产生张应力。当张应力超过陶瓷的强度,陶瓷产品开裂。较高的陶瓷强度可抵抗张应力而不开裂。首先,陶瓷的配方体系对陶瓷的力学强度有着 重要的影响。骨质瓷抗热震性远不如传统的K2O-Al2O3-SiO2系 统 瓷,通常传统的长石质瓷和绢云母质瓷水中热交换的温差可达到200℃以上。其次,陶瓷作为一种多相材料,其力学强度不仅取决于晶相的种类和数量、玻璃相的种类和数量,还取决于裂纹、气泡、杂质等因素。分布不均的大气孔,不仅严重影响制品的抗热震性,而且会影响制品的力学强度、透光性等。

热膨胀系数的差异

如果a>a,釉固化冷却到常温后就处于张应力状态,此张应力同淬冷时釉层所受到的张应力叠加,加剧釉面开裂;如果a2.3石英

适量引入石英有利于形成硅酸盐网络结构。石英不断熔入液相,提高熔体粘度,降低玻璃相的热膨胀系数。引入石英过多会过饱和,从而以残留品相的形式存在。在晶型转变时,残余石英本身体积收缩量显著增大,产生热应力。

热处理制度

如果降温速度不合理,热应力得不到释放,会使产品出现炸库或窑风惊。

造型设计

如果陶瓷产品的造型设计的不合理,会导致某些部位受力不均匀而开裂,如耳把、壶嘴等接口处、陶瓷足底。胎体过厚,会导致热应力难以释放而开裂;胎体较过薄,会导致胎体强度不够而开裂。

日用陶瓷抗热震性的改善途径

裂纹类型

首先,观察裂纹出现的部位。日用陶瓷产品常出现的裂纹有:底足裂纹、嘴(耳把)裂纹、口沿裂纹、底面裂纹、胎身裂纹、整体开裂的分散型裂纹。裂纹的 出现部位、形状、严重程度有助于判断哪些工艺环节需要调整。日用陶瓷最容易开裂的部位有底足、接口等不规则的部位。成形阶段,模具的死角容易引起压力分布 的不均匀和注浆的定向分布。底足表面粗糙,且底足器型不规则,容易引起裂纹扩展和应力集中。其次,可通过观察裂纹的正反面、断裂面米辨别釉裂和胎裂。出现釉裂,可侧重调整坯釉的膨胀系数差;出现胎裂,需要从原料、成形、烧成工艺等米分析。

变化情况

原料的波动,可能引起配方、石英颗粒含量、可塑性、烧失量、耐火度等情况的变化,釉用原料不能同坯用原料混淆。若更换的磨球易磨损,会引入大颗粒的 石英。随着时间的延长,窑炉中热电偶灵敏度的下降,可能导致窑炉温度的偏差。南方阴雨季节,石膏模具的干燥速率低,需要观察石膏模注浆前的干燥程度以及注 浆过程中的吸浆速率。从11月份开始,一些企业日用陶瓷产品的抗热震性变得不稳定,这是因为冬季气温较低,会引起陶瓷产品在出窑时的急冷。

全流程排查

原料

原料物化指标的稳定性直接影响坯料的物化性能,应采用储量大、品质稳定的矿源。严把进厂检验关,每批原料均要经过供应、检测、研发、工艺等部门的共同检验,并在化验及试烧合格后方能使用。

配料

瓷胎由玻璃相、莫米石、石英和气孔等组成。莫来石的热膨胀系数为9.5×10-6/℃,玻璃相的热膨胀系数为4.0×10-6/℃,而石英的膨胀系数高达13.0× 10-6/℃。如果瓷胎中的残余石英颗粒多且大,会导致抗热震性下降。在配方组成中加入熟料,尤其本身20目~ 100目的碎瓷粉,叫提高抗热震性能。

通常使釉的膨胀系数稍小于坯的膨胀系数,差值在 0.8 - 2.0×10-6/℃的范围内。在釉料中适当增加Si02 的含量,可使釉整体结构的紧密度提高,热膨胀系数降低。过多引入长石会增大玻璃相的含量,提高陶瓷的热膨胀系数。釉的弹性模数愈小,弹性愈大,能适应坯釉 形变差所产生的应力。碱上金属氧化物能提高某些基础釉的抗拉强度,降低釉的弹性模数。加入适量的硼酸,可生成硼硅酸盐,降低热膨胀系数。釉层过薄会影响釉 的质量,釉层过厚会降低产品的抗热震性。釉层厚度为0 20 - 0.25mm时,抗热震性较好;釉层厚度超过0.4mm时,抗热震性不理想。

抗热震性好的制品,在偏光显微镜下可以清晰地呈现出发育良好的坯釉中间层。坯釉中间层约为15 - 20 um,能缓冲有害应力。如果坯体的酸性较高,即Si02/R O的分子比例高,则釉应当取中等酸性;如果坯体的酸性是中等,则釉府是弱酸性。

粉碎

球磨的过程,不但要求球石合理级配,而且要求球石的质量稳定。耐磨性较差的球石,会导致原料中石英含量的增加。

石英的颗粒细度对瓷坯抗热震性有重要的影响。实践证明,石英粒度的波动比石英量波动对热稳定所产生的影响更严重。一般来说,细度增大叫改善制品的抗热震性能。石英颗粒大于63微米(230目筛)时,晶型完整、和周围玻璃相联结不紧密,易形成裂纹;与此同时,晶粒大、不均匀,在粗品周围会富集气孔,导致应力集中。

陈腐

泥料未经陈腐和练泥,会导致坯体含有气泡、含水率太高或不均匀、可塑性差。

成形

旋压、滚压的泥料过硬、水分不均匀、投泥位置不正或泥饼过小;注浆成形的泥浆颗粒较粗性能差、石膏模过干或过湿。旋压、滚压成形时,下压和抬起的速 度过快,排气不好;注浆成形时,注浆压力过大或不够。热滚压成形时,滚头温度过高,脱模过早或过迟,割边不平整使坯体干燥收缩不均匀。耳、把的粘结时用力 过猛或过轻,粘结速度过慢造成粘结不牢。注浆时问过长或过短,带模干燥时间过长。

修坯

刀具不锋利,修坯的用力过大,转盘晃动剧烈。

烘干

烘干室温度过高,烘干时间过短。搬运过程有磕碰,一只手取坯时导致坯体单侧受力,坯体放置不平稳。

烧成

烧成阶段的保温时间过短,不利于莫来石的大量生成;保温时间过长,会使莫柬石晶体过分长大。高于 850℃时,坯体内液相处于塑性状态,可进行快冷;低于850℃时,液相开始凝固,石英晶型转化引起体积变化,应该缓冷。

结论

因日用陶瓷产品对于抗抗热震性的要求存在差异,生产厂家需要认真研究相关标准的适用范围、检测方法以及技术要求。盛装食品类陶瓷产品一般要求检测炉 温为140℃- 180℃,烹饪食品类陶瓷产品一般要求检测炉温为280℃- 400℃。可以通过三步法术改善日用陶瓷的抗热震性,包括:一看,通过观察裂纹的类型,分析可能引起裂纹的原因;二比,通过对比问题出现时间点前后原料、 工艺、窑炉、气候的变化情况,找到最可能的原因:三排查,对上艺过程进行全流程排查,包括:原料的监控、配料、粉碎、成形(滚压、旋压、注浆等)、修坯、烘干、烧成制度(温度制度、气氛制度、压力制度等)等。

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