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釉面针孔密密麻麻?根源竟在氧化锌分散性!
发布时间:2026-01-21
陶瓷釉面针孔不仅是外观缺陷,更是氧化锌分散性的“预警信号”。解决这一行业痛点,需要从微观粒子行为到宏观工艺参数进行系统性优化。
在陶瓷生产过程中,釉面针孔是最常见且令人头疼的外观缺陷之一。这些细如针尖的凹孔(又称“鬃眼”“猪毛孔”)不仅影响产品美观,更会降低釉面光泽度、透明度和耐用性,直接导致产品降级。
深入分析表明,釉面针孔往往是多种因素共同作用的结果,而氧化锌的分散性问题尤为关键却常被忽视。作为釉料中的重要成分,氧化锌的分散状态直接影响釉料的高温行为、熔融特性及最终釉面质量。
釉面针孔本质上是釉层中气体逸出后未能及时弥合形成的微小凹孔。其形成机理涉及气体产生、逸出和釉面流平三个关键过程。
气体来源包括釉料本身分解产生的气体(如碳酸盐分解)、坯体中残留气体释放以及工艺过程中引入的气体(如釉浆搅拌卷入的空气)。当釉料过早玻化或高温粘度过大时,会阻碍气体顺利逸出,形成气泡,这些气泡在高温下冲出釉面便形成针孔。
研究表明,氧化锌的分散状态对气体逸出有显著影响。团聚的氧化锌颗粒会在釉料中形成局部富集区,影响釉料的均匀熔融,从而改变釉料的高温粘度和流动性。釉料的高温粘度越大,气体逸出釉面时产生的凹坑越难以被流平,针孔缺陷越明显。
釉料颗粒细度是影响氧化锌分散性的首要因素。颗粒过粗会导致釉料高温粘度大,阻碍气体排出;而颗粒过细则会使釉料熔点降低,过早形成高粘度釉熔体,同样不利于气体排出。
行业实践表明, 二次烧釉面砖的釉料细度需控制在D50≤1.5μm,或比表面积≥4000cm²/g较为适宜。这一细度范围可兼顾釉料活性与熔融性能,为氧化锌均匀分散提供基础。
釉浆制备过程中,球磨效率直接影响氧化锌的分散状态。球磨时间不足会导致釉料颗粒粗大,易形成气体存储间隙;而球磨时间过长则会增加釉中SiO₂含量,提高釉料高温粘度。
pH值环境对氧化锌分散稳定性至关重要。研究证实,当体系pH=7时,氧化锌分散液的分散性和稳定性最佳。偏离这一最佳pH范围会破坏颗粒间的静电平衡,导致团聚加剧。
釉浆存储时间与温度同样影响分散稳定性。存储时间过长或存储温度偏高会促使釉浆发酵产生气泡,同时碱性物质的持续分解会改变釉料成分,增加针孔产生风险。
现代陶瓷生产要求釉浆存储环境温度控制在25±5℃,存储时间不超过72小时,以确保釉浆性能稳定。
通过适当的表面改性剂处理氧化锌颗粒,可改变其表面物理化学性质,提高分散性。常用改性剂包括硬脂酸、月桂酸、油酸等。
行业领先企业(如肇庆市新润丰高新材料有限公司)通过长期实践,开发出硅烷-钛酸酯复合改性技术,有效抑制氧化锌颗粒团聚,实现“单颗粒分散”,使活性位点增加50%。
采用超声解团聚法制备氧化锌分散液是提升分散均匀性的有效手段。研究显示,当加入分散剂聚丙烯酸(PAA)用量1.5%,超声分散时间120分钟时,氧化锌分散液的分散性和稳定性达到最佳状态。
这一工艺的关键在于控制超声能量输入与分散剂用量的平衡,避免过度分散导致釉浆性能恶化。
调整釉料配方是改善氧化锌分散性的根本途径。通过降低釉料的高温粘度,使气体较易通过熔融的釉层;提高釉料的始熔温度,使釉面在熔融前排出更多气泡。
具体措施包括:适当增加氧化铝、煅烧土和石英的用量,以提高釉料始熔温度;减少低温成分比例,优化釉料化学组成匹配性。
原料精选是基础。坯、釉料组成所用的粘土需经过淘洗和过筛,清除粗粒和有机物等杂质,并保证充分的陈腐期。尽可能选用烧失量低的原料,将生产坯料配方的烧失量控制在要求范围内。
釉浆制备过程精准控制。在釉浆制备过程中,确保球磨效率和使用高质量球石,避免因球磨时间长、球石磨损量大而使釉中SiO₂含量提高,增加釉的高温粘度和釉烧温度。
施釉前处理不可忽视。施釉前或装坯前,要清除坯上灰尘。同时控制好坯体温度,一般全抛釉第一道淋釉前的坯温控制在80~100℃,第二道淋釉前坯温控制在40~50℃较为适宜。
烧成制度精细化调控。确保产品在微还原气氛-零压位-强氧化气氛环境下烧成。合理设置升温曲线,在隧道窑850℃前升温速率控制在150-200℃/小时,强氧化期降至50-80℃/小时,保证充分排气时间。
随着材料科学进步,氧化锌分散技术正朝着精细化、智能化方向发展。 纳米氧化锌应用成为研究热点,其粒径可达D50 0.8-1.2μm,比表面积显著增大,低温溶解速率提升87%。
中国科学院大连化学物理研究所最新研究发现,通过构筑氧化物表界面活性中心,可有效调控表面分散状态,这一创新为氧化锌在釉料中的分散技术提供了新思路。
数字化品控技术正在陶瓷行业推广应用。低场核磁共振技术可实时监测氧化锌分散均匀性,为工艺调整提供数据支持。智能控制系统通过建立锌离子释放动力学模型,实现烧结过程的精准调控。
肇庆市新润丰高新材料有限公司的技术实践表明,通过综合运用上述技术,釉面针孔缺陷率可降低至0.5%以下,产品优等率显著提升。
随着表面处理技术和分散工艺的不断进步,氧化锌在陶瓷釉料中的应用正朝着更高效、更稳定的方向发展。从原料精选到烧成制度,全过程精细化控制是解决釉面针孔问题的关键。
陶瓷生产的艺术性建立在科学基础之上。只有深入理解材料特性、工艺参数和最终产品性能之间的内在联系,才能真正实现产品质量的飞跃提升。