一、前言
微晶玻璃陶瓷復合磚、集
玻璃、陶瓷、石板材的優(yōu)點(diǎn)為一體,是一種新型的建筑材料,
已廣泛地應用于建筑裝飾行業(yè)的各個(gè)方面,市場(chǎng)的發(fā)展空間很大。不少拋光磚生產(chǎn)廠(chǎng)家紛紛
效仿生產(chǎn)。但是,由于對微晶玻璃工藝的不夠了解,也造成了一些損失,走了不少彎路,尤
其難以控制的氣孔與平整度,使生產(chǎn)廠(chǎng)家不舒服,筆者通過(guò)大量生產(chǎn)實(shí)踐,對氣孔與平整度產(chǎn)
生的缺點(diǎn)進(jìn)行了研究,希望能提供一些參考。
二、氣孔的產(chǎn)生與控制
�。ㄒ唬┐u坯中氣孔的產(chǎn)生。主要原因:微晶玻璃陶瓷復合磚目前成熟的工藝是先素燒坯
體,再把微晶熔塊顆粒集積在素坯上,經(jīng)過(guò)晶化燒成,再拋光,切割。素坯在燒成中,由于
坯體中的農業(yè)生產(chǎn)體系、無(wú)機鹽沒(méi)有完全排干凈;另外,粉料中顆粒狀的雜質(zhì)(如鐵質(zhì)、未磨細的殘
渣顆粒),將產(chǎn)生比非常大的氣孔或氣泡。解決的方法:在配方中盡量少用農業(yè)生產(chǎn)體系、無(wú)機鹽較多
的原料,燒失量控制在5%以下;原料制備過(guò)程中,控制好泥漿的細度,一般為0.5~0.8%
(萬(wàn)孔篩篩余);嚴格控制過(guò)篩除鐵工序,采用磁力非常大的除鐵器;噴霧塔粉料運輸過(guò)程中,
要加強工藝控制,嚴防雜質(zhì)的混入;在燒成過(guò)程中,要增加氧化時(shí)間,以有利于碳酸鹽、硫
酸鹽的充分分解氧化。
�。ǘ┪⒕蹓K顆粒中產(chǎn)生的氣孔。主要原因:由于采用二次集積法生產(chǎn)工藝,首先必
須熔制微晶玻璃顆粒。為了產(chǎn)生好的結晶體,一般都必須控制玻璃態(tài)的產(chǎn)生,如果玻璃態(tài)過(guò)
多,玻璃顆粒流動(dòng)性太強,單位體積密度加大,不但晶體態(tài)物質(zhì)不容易產(chǎn)生,而且還容易產(chǎn)
生氣孔。仔細觀(guān)察,大多數是從顆粒中冒了來(lái)的,形狀為圓孔,比較小,而且密集。解決的
方法:微晶熔塊配方中,不宜過(guò)多地使用鉀、鈉、硼、鉛的氧化物,熔制溫度不能太低,一
般超過(guò)1500℃,保溫時(shí)間要長(cháng),以便各種氧化物充分分解;要注意晶體物質(zhì)與玻璃體的
比例,嚴格控制燒成曲線(xiàn),在微晶顆粒半熔融狀態(tài)下,保持顆粒之間有一定的玻璃相就要開(kāi)
始冷卻。
�。ㄈ┪⒕蹓K顆�?障堕g產(chǎn)生的氣孔。主要原因:為了使晶核大量產(chǎn)生,需要盡量增
大單位體積,采用不同級別的微晶熔塊顆粒,這樣顆粒之間的空隙就會(huì )產(chǎn)生,不可避免地有
空氣儲存在顆粒之間,如果工藝控制不當,就會(huì )產(chǎn)生氣孔,這種氣孔的形態(tài)是圓形的,有大
有小,一般內層與底層看到的氣孔是比較典型的顆粒之間的氣孔。解決的方法:要控制好微
晶熔塊顆粒級配,太細了熔點(diǎn)會(huì )偏低,還沒(méi)有排完氣體,就封閉了表面,再排氣時(shí)就容易產(chǎn)
生氣孔,太粗則提高了燒成溫度,大顆粒未熔融,使表面凹凸不平,拋光后就容易看到氣孔
了。較重要的是控制好燒成曲線(xiàn),在始熔之前要盡量排完氣體,要使顆粒體積及收縮緩慢地
進(jìn)行,窯爐不能有空氣進(jìn)入,微正壓燒成。
�。ㄋ模刹划敭a(chǎn)生的氣孔。主要原因:燒成溫度偏高,熔塊顆粒之間的體積收縮速度
太快,單位密度增加也會(huì )過(guò)快,空氣排除就會(huì )受阻;如果這時(shí)的溫度繼續升高,就會(huì )產(chǎn)生二
次氧化,單位密度會(huì )減少,體積又膨脹,這樣一縮一脹,將使表面產(chǎn)生微小的氣孔,而且很
密集,拋光后很容易看出來(lái)。相反,如果燒成溫度偏低,制品表面的玻璃物質(zhì)減少,難以熔
合熔塊顆粒之間的空隙,拋光后就會(huì )容易看出孔徑不規則的氣孔。還有一種情況是熔融時(shí)間
不夠,部分溫度過(guò)高,使熔塊顆粒粗的未熔融,細的熔融過(guò)頭,這時(shí)的氣孔有大的,有小的,
也有微小的,顯得很不規劃,不容易判斷。我們知道,一定的溫度時(shí),開(kāi)始產(chǎn)生晶核,物體
在熔融狀態(tài)下,不會(huì )有晶相產(chǎn)生,當熔融物體冷至凝固點(diǎn)時(shí),晶核周?chē)_(kāi)始層層圍繞的晶體
產(chǎn)生了,這時(shí),熔融體內的飽和物體開(kāi)始轉變?yōu)榫w,熔融體變成脆性材料,形成了玻璃體,
這種既有晶體又有玻璃體的物質(zhì),就構成了微晶玻璃。晶核在0.1μm~1μm之間,肉
眼是無(wú)法看到的,我們看到的晶體在0.5~3mm之間。在微晶玻璃復合磚的燒成中,為
了有效地得到豐富多彩的晶體,必須了解晶體產(chǎn)生的原理,以便得到有效的工藝控制手段。
解決的方法:在制定熔塊配方時(shí),要有飽和的物體產(chǎn)生。目前的微晶熔塊的飽和物體主要是
硅灰石或透輝石,呈針柱狀的晶體。在考慮晶體數量的同時(shí),也要考慮玻璃體的數量。一般
情況下,熔塊顆粒的燒成溫度控制在1080~1120℃(三角錐溫度),這樣有利于晶
化的燒成范圍,提高燒成速度。制定燒成曲線(xiàn)時(shí),盡量增加保溫時(shí)間,不能把局部溫度提得
太高,使其體積收縮和冷卻速度比較緩慢地進(jìn)行,從燒制好的制品表面觀(guān)察,既要有無(wú)光的
晶體,又要有有光的玻璃體。
�。ㄎ澹⿸伖獠划敭a(chǎn)生的氣孔。主要原因:拋光時(shí)由于使用的磨光太粗,磨的高層度過(guò)大,
使內層的氣孔拋到了表面,一般是局部的大小不一的氣孔。解決的方法:拋光時(shí)磨頭選擇從
粗到細,每個(gè)型號的磨頭只能磨很淺的一小部分,拋光的總厚度控制在0.2mm左右,自
動(dòng)拋光機上的磨頭必須采用萬(wàn)向型的;控制好晶化燒成表面的平整度,不能產(chǎn)生太大的起伏。
三、平整度的調整
微晶玻璃陶瓷復合磚,是由兩種材料經(jīng)高溫復合而成,就有上、下材質(zhì)的匹配問(wèn)題。把
微晶熔塊顆粒集積而成的體積收縮,同底磚體積收縮,如果是瓷質(zhì)磚,只有單項的表面厚度
收縮,兩者之間產(chǎn)生的內應力就會(huì )有差別,這就必須使底磚坯與微晶熔塊顆粒之間的膨脹系
數相匹配。我們這里討論的是坯體微晶熔塊在加工工藝成熟的條件下,對制品平整度的影響。
�。ㄒ唬┨沾纱u坯與微晶熔塊顆粒的膨脹系數。底磚坯的膨脹系數大于微晶熔塊顆粒,制
品向上凸;反之,制品向下凹。當熔塊已定時(shí),如果制品向上凸,就要減少底磚坯的膨脹系
數。方法是:在耐火度已夠的情況下,減少配方中的石英,鉀鈉氧化物含量,增加鈣鎂氧化
物含量,反之則相反。如果底磚坯的耐火度不夠,就會(huì )帶有扭翹現象,這時(shí),首先必須提高
配方中的氧化
鋁含量,再來(lái)按上述調整平整度,根據不同的原料,氧化鋁的含量在17~23%
范圍內比較合適。
�。ǘ┑状u厚度不變的情況下,微晶熔塊的厚薄影響平整度。由于微晶熔塊顆粒是集積
在底磚上,未燒時(shí)的體積比非常大,當溫度逐步升高時(shí),體積也在逐步收縮,到燒成溫度時(shí),
體積減少了50%。不同的厚度對其產(chǎn)生的膨脹力是不一樣的,實(shí)驗證明:同等條件下,當
熔塊顆粒集積在3~8mm厚度范圍內,隨著(zhù)熔塊顆粒厚度的減少,燒成的制品會(huì )向上凸,
即厚度與膨脹系數成正比。在工藝操作中,要保持熔塊顆粒的一致性,不能時(shí)厚時(shí)薄。同樣,
在調整好了顆粒的集積厚度后,底磚厚薄就會(huì )影響到熔塊顆粒的厚薄,壓磚的厚度一定要控
制好。另外,較高燒成溫度也影響了微晶層的厚薄,要保持窯爐溫度的一致性。
�。ㄈ芍贫葘ζ秸鹊挠绊�。同一般施釉制品一樣,燒成制度能調整制品的平整度。
當制品上凸時(shí),要適當降低下溫,增加上溫。反之,則相反。當發(fā)現扭翹時(shí),如果磚坯的含
氧化鋁量已足夠時(shí),要檢查窯爐的水平溫差,或者是曲線(xiàn)前后的上下溫差不合理,如果含氧
化鋁不夠,在配方中就必須增加氧化鋁的含量。著(zhù)重要注意的是,由于微晶熔塊顆粒的厚度
一般都堆得比較高,上凸下凹調整的要點(diǎn)放在高溫后的冷卻階段,適當延長(cháng)冷卻時(shí)間,不但
有利于晶相的產(chǎn)生,也有利于平整度的調整。實(shí)驗證明,制品冷卻后,由于微晶熔塊顆粒的
厚度、底磚的厚度在散熱過(guò)程中是不同步的,兩者的內應力緩慢地釋放出來(lái),到拋光階段會(huì )
發(fā)現制品向下凹了0.2~0.6mm,因此,制品出窯時(shí)要調整到向上凸0.2~0.6mm,
以便反彈后保持平整度。
�。ㄋ模⿸伖膺^(guò)程中對平整度的調整。微晶玻璃集積法,除了操作不當產(chǎn)生表面的不均勻,
在燒成后會(huì )形成一個(gè)大球面。而且顆粒間的空隙產(chǎn)生的氣孔多少會(huì )有一些,目前的工藝技術(shù),
只能保證表面不產(chǎn)生氣孔,拋光厚度控制在0.2mm~0.5mm。因此,在拋光時(shí),不
能象拋光磚那樣,先刮平后拋光,只能直接進(jìn)行拋光,而且,磨頭要能自由轉動(dòng),這樣既避
免了氣孔的產(chǎn)生,又保持了表面平整度控制在0.1~0.2mm。當然,底磚背面可以刮
平,但是要注意背后的設計合理,刮平后不影響鋪貼。
四、結束語(yǔ)
微晶玻璃陶瓷復合磚的生產(chǎn)剛起步,在工藝操作當中會(huì )存在這樣那樣的問(wèn)題,還有待于
深入地探討。以上討論的兩大問(wèn)題,是在原材料正常的情況下,純屬技術(shù)方面進(jìn)行的討論。
其實(shí),我們有些企業(yè)產(chǎn)品缺點(diǎn)的產(chǎn)生,屬
管理方面的因素比較多。也有原材料不穩定、工藝
控制不嚴、沒(méi)有標準化的原料等等,筆者希望微晶玻璃陶瓷復合磚剛起步的企業(yè),能夠多從
管理入手,嚴格控制原材料進(jìn)廠(chǎng),嚴把質(zhì)量關(guān),使這項新產(chǎn)品做到新工藝、新技術(shù)、新管理,
給消費者一個(gè)全新的感受。