微晶玻璃陶瓷复合砖气孔与平整度控制

　　一、前言
　　微晶玻璃陶瓷复合砖、集玻璃、陶瓷、石板材的优点为一体，是一种新型的建筑材料，已广泛地应用于建筑装饰行业的各个方面，市场的发展空间很大。不少抛光砖生产厂家纷纷效仿生产。但是，由于对微晶玻璃工艺的不够了解，也造成了一些损失，走了不少弯路，尤其难以控制的气孔与平整度，使生产厂家头痛，笔者通过大量生产实践，对气孔与平整度产生的缺陷进行了研究，希望能提供一些参考。
　　二、气孔的产生与控制
　　（一）砖坯中气孔的产生。主要原因：微晶玻璃陶瓷复合砖目前成熟的工艺是先素烧坯体，再把微晶熔块颗粒集积在素坯上，经过晶化烧成，再抛光，切割。素坯在烧成中，由于坯体中的有机、无机盐没有完全排干净；另外，粉料中颗粒状的杂质（如铁质、未磨细的残渣颗粒），将产生比较大的气孔或气泡。解决的方法：在配方中尽量少用有机、无机盐较多的原料，烧失量控制在５％以下；原料制备过程中，控制好泥浆的细度，一般为０．５～０．８％（万孔筛筛余）；严格控制过筛除铁工序，采用磁力较大的除铁器；喷雾塔粉料运输过程中，要加强工艺控制，严防杂质的混入；在烧成过程中，要增加氧化时间，以有利于碳酸盐、硫酸盐的充分分解氧化。
　　（二）微晶熔块颗粒中产生的气孔。主要原因：由于采用二次集积法生产工艺，首先必须熔制微晶玻璃颗粒。为了产生好的结晶体，一般都必须控制玻璃态的产生，如果玻璃态过多，玻璃颗粒流动性太强，单位体积密度增大，不但晶体态物质不容易产生，而且还容易产生气孔。仔细观察，大多数是从颗粒中冒了来的，形状为圆孔，比较小，而且密集。解决的方法：微晶熔块配方中，不宜过多地使用钾、钠、硼、铅的氧化物，熔制温度不能太低，一般超过１５００℃，保温时间要长，以便各种氧化物充分分解；要注意晶体物质与玻璃体的比例，严格控制烧成曲线，在微晶颗粒半熔融状态下，保持颗粒之间有一定的玻璃相就要开始冷却。
　　（三）微晶熔块颗粒空隙间产生的气孔。主要原因：为了使晶核大量产生，需要尽量增大单位体积，采用不同级别的微晶熔块颗粒，这样颗粒之间的空隙就会产生，不可避免地有空气储存在颗粒之间，如果工艺控制不当，就会产生气孔，这种气孔的形态是圆形的，有大有小，一般内层与底层看到的气孔是比较典型的颗粒之间的气孔。解决的方法：要控制好微晶熔块颗粒级配，太细了熔点会偏低，还没有排完气体，就封闭了表面，再排气时就容易产生气孔，太粗则提高了烧成温度，大颗粒未熔融，使表面凹凸不平，抛光后就容易看到气孔了。最重要的是控制好烧成曲线，在始熔之前要尽量排完气体，要使颗粒体积及收缩缓慢地进行，窑炉不能有空气进入，微正压烧成。
　　（四）烧成不当产生的气孔。主要原因：烧成温度偏高，熔块颗粒之间的体积收缩速度太快，单位密度增加也会过快，空气排除就会受阻；如果这时的温度继续升高，就会产生二次氧化，单位密度会减少，体积又膨胀，这样一缩一胀，将使表面产生微小的气孔，而且很密集，抛光后很容易看出来。相反，如果烧成温度偏低，制品表面的玻璃物质减少，难以熔合熔块颗粒之间的空隙，抛光后就会容易看出孔径不规则的气孔。还有一种情况是熔融时间不够，部分温度过高，使熔块颗粒粗的未熔融，细的熔融过头，这时的气孔有大的，有小的，也有微小的，显得很不规划，不容易判断。我们知道，一定的温度时，开始产生晶核，物体在熔融状态下，不会有晶相产生，当熔融物体冷至凝固点时，晶核周围开始层层围绕的晶体产生了，这时，熔融体内的饱和物体开始转变为晶体，熔融体变成脆性材料，形成了玻璃体，这种既有晶体又有玻璃体的物质，就构成了微晶玻璃。晶核在０．１μｍ～１μｍ之间，肉眼是无法看到的，我们看到的晶体在０．５～３ｍｍ之间。在微晶玻璃复合砖的烧成中，为了有效地得到丰富多彩的晶体，必须了解晶体产生的原理，以便得到有效的工艺控制手段。解决的方法：在制定熔块配方时，要有饱和的物体产生。目前的微晶熔块的饱和物体主要是硅灰石或透辉石，呈针柱状的晶体。在考虑晶体数量的同时，也要考虑玻璃体的数量。一般情况下，熔块颗粒的烧成温度控制在１０８０～１１２０℃（三角锥温度），这样有利于晶化的烧成范围，提高烧成速度。制定烧成曲线时，尽量增加保温时间，不能把局部温度提得太高，使其体积收缩和冷却速度比较缓慢地进行，从烧制好的制品表面观察，既要有无光的晶体，又要有有光的玻璃体。
　　（五）抛光不当产生的气孔。主要原因：抛光时由于使用的磨光太粗，磨的深度过大，使内层的气孔抛到了表面，一般是局部的大小不一的气孔。解决的方法：抛光时磨头选择从粗到细，每个型号的磨头只能磨很浅的一小部分，抛光的总厚度控制在０．２ｍｍ左右，自动抛光机上的磨头必须采用万向型的；控制好晶化烧成表面的平整度，不能产生太大的起伏。
　　三、平整度的调整
　　微晶玻璃陶瓷复合砖，是由两种材料经高温复合而成，就有上、下材质的匹配问题。把微晶熔块颗粒集积而成的体积收缩，同底砖体积收缩，如果是瓷质砖，只有单项的表面厚度收缩，两者之间产生的内应力就会有差别，这就必须使底砖坯与微晶熔块颗粒之间的膨胀系数相匹配。我们这里讨论的是坯体微晶熔块在加工工艺成熟的条件下，对制品平整度的影响。
　　（一）陶瓷砖坯与微晶熔块颗粒的膨胀系数。底砖坯的膨胀系数大于微晶熔块颗粒，制品向上凸；反之，制品向下凹。当熔块已定时，如果制品向上凸，就要减少底砖坯的膨胀系数。方法是：在耐火度已够的情况下，减少配方中的石英，钾钠氧化物含量，增加钙镁氧化物含量，反之则相反。如果底砖坯的耐火度不够，就会带有扭翘现象，这时，首先必须提高配方中的氧化铝含量，再来按上述调整平整度，根据不同的原料，氧化铝的含量在１７～２３％范围内比较合适。
　　（二）底砖厚度不变的情况下，微晶熔块的厚薄影响平整度。由于微晶熔块颗粒是集积在底砖上，未烧时的体积比较大，当温度逐步升高时，体积也在逐步收缩，到烧成温度时，体积减少了５０％。不同的厚度对其产生的膨胀力是不一样的，实验证明：同等条件下，当熔块颗粒集积在３～８ｍｍ厚度范围内，随着熔块颗粒厚度的减少，烧成的制品会向上凸，即厚度与膨胀系数成正比。在工艺操作中，要保持熔块颗粒的一致性，不能时厚时薄。同样，在调整好了颗粒的集积厚度后，底砖厚薄就会影响到熔块颗粒的厚薄，压砖的厚度一定要控制好。另外，最高烧成温度也影响了微晶层的厚薄，要保持窑炉温度的一致性。
　　（三）烧成制度对平整度的影响。同一般施釉制品一样，烧成制度能调整制品的平整度。当制品上凸时，要适当降低下温，增加上温。反之，则相反。当发现扭翘时，如果砖坯的含氧化铝量已足够时，要检查窑炉的水平温差，或者是曲线前后的上下温差不合理，如果含氧化铝不够，在配方中就必须增加氧化铝的含量。着重要注意的是，由于微晶熔块颗粒的厚度一般都堆得比较高，上凸下凹调整的重点放在高温后的冷却阶段，适当延长冷却时间，不但有利于晶相的产生，也有利于平整度的调整。实验证明，制品冷却后，由于微晶熔块颗粒的厚度、底砖的厚度在散热过程中是不同步的，两者的内应力缓慢地释放出来，到抛光阶段会发现制品向下凹了０．２～０．６ｍｍ，因此，制品出窑时要调整到向上凸０．２～０．６ｍｍ，以便反弹后保持平整度。
　　（四）抛光过程中对平整度的调整。微晶玻璃集积法，除了操作不当产生表面的不均匀，在烧成后会形成一个大球面。而且颗粒间的空隙产生的气孔多少会有一些，目前的工艺技术，只能保证表面不产生气孔，抛光厚度控制在０．２ｍｍ～０．５ｍｍ。因此，在抛光时，不能象抛光砖那样，先刮平后抛光，只能直接进行抛光，而且，磨头要能自由转动，这样既避免了气孔的产生，又保持了表面平整度控制在０．１～０．２ｍｍ。当然，底砖背面可以刮平，但是要注意背后的设计合理，刮平后不影响铺贴。
　　四、结束语
　　微晶玻璃陶瓷复合砖的生产刚起步，在工艺操作当中会存在这样那样的问题，还有待于深入地探讨。以上讨论的两大问题，是在原材料正常的情况下，纯属技术方面进行的讨论。其实，我们有些企业产品缺陷的产生，属管理方面的因素比较多。也有原材料不稳定、工艺控制不严、没有标准化的原料等等，笔者希望微晶玻璃陶瓷复合砖刚起步的企业，能够多从管理入手，严格控制原材料进厂，严把质量关，使这项新产品做到新工艺、新技术、新管理，给消费者一个全新的感受。