衛生陶瓷釉面針孔與氣泡產生的原因及解決方法＊

范金嶺 李新伍

（1唐山中陶實業有限公司 河北 唐山 063021）（2咸陽陶瓷研究設計院 陜西 咸陽 712000）

前言

隨著人們生活水平的提高，衛生陶瓷產品應用范圍越來越廣，人們對衛生陶瓷產品的外觀質量要求也越來越高。目前我國衛生陶瓷產量已躍居世界首位，但產品質量大部分仍處于中低檔水平，與國外優質產品相比存在較大差距。目前用戶反映最為強烈的問題是產品的釉面針孔和氣泡，它嚴重影響了產品的裝飾效果和產品的外觀質量。因釉面針孔和氣泡的存在，降低了制品的透明度和釉面光澤度，從而影響了產品的表面質量，影響了企業的信譽和效益。釉面針孔和氣泡產生的原因涉及的因素較多，所以如何減少釉面針孔和氣泡缺陷，提高產品質量，降低生產成本，也是一直困擾著各陶瓷生產企業的難題。

釉面針孔和氣泡是陶瓷釉面最常見的缺陷。導致該缺陷產生的原因貫穿了陶瓷生產的全部過程，即在原料選擇、生產工藝過程、燒成制度等方面都有可能造成產品出現此類缺陷。釉面針孔和氣泡產生的主要原因是在燒成過程中，釉料隨著溫度的升高，逐漸熔化并形成玻璃層，當釉面完全熔化達到封閉狀態時，此時坯體中或釉層中產生的氣體還沒有及時排除，其中一部分氣泡被包裹在釉層下形成釉泡，另一部分氣泡則上升到表面破裂，留下了凹坑而形成了針孔。為了確定缺陷產生的主要原因，筆者從以下5個方面闡述了陶瓷釉面針孔和氣泡產生的原因及其相應的解決方法，供同行參考。

1 泥釉用原料方面

1.1 產生釉面針孔和氣泡的原因

1）原料中含有的有機物和碳素過多。如果這些有機物和碳素由于升溫過快、氧化溫度過低、氧化氣氛不足等原因，在氧化分解階段沒有完全反應，而在高溫階段，釉在已經熔融時再反應釋放出氣體，就可能使制品產生釉面針孔或氣泡。其反應如下：

2）因為原料中含有硫化鐵。因為硫化鐵沒有磁性，所以用吸鐵器、吸鐵棒很難除去這些雜質。硫化鐵進行氧化反應產生的氣體不僅使制品產生釉面針孔或氣泡，而且反應生成的Fe2O3還會影響制品的外觀顏色，且Fe2O3在高溫時進一步分解或還原而釋放出的氣體更容易使制品產生釉面針孔或氣泡。其反應如下：

3）粘土類原料中含有結構水。因其所含結構水的排除溫度與其結晶程度、礦物組成及升溫速度等因素有關，若升溫過快也會導致使制品產生釉面針孔或氣泡。陶瓷生產中常用的幾種含有結構水的原料的脫水溫度分別為：高嶺石類粘土為400～600℃，蒙脫石類粘土為550～750℃，伊利石類粘土為550～650℃，葉蠟石為600～750℃，瓷石為600～700℃，滑石為800～900℃。

4）因為原料中含有碳酸鹽，這些碳酸鹽礦物的分解反應一般要在1000℃左右才基本結束，而這時釉已經燒結，甚至熔融，分解反應所產生的氣體相對較難排除，所以也較易使制品產生釉面針孔或氣泡，其反應如下：

5）原料中含有較多的硫酸鹽和高價鐵。原料中含有較多的硫酸鹽和高價鐵非常容易使制品產生釉面針孔或氣泡。因為這些硫酸鹽和高價鐵在氧化氣氛中要在高于1200℃以上才能進行分解，在還原氣氛中也要在高于1080℃才進行還原分解反應，而此時坯體已經有液相存在，釉面已經開始融化，反應所產生的氣體較難排除，所以非常容易使制品產生釉面針孔或氣泡。其反應如下：

以上化學反應在還原氣氛中進行，反應溫度為1080～1100℃

1.2 解決釉面針孔和氣泡的方法

1）泥釉用原料盡量選擇不含或盡量少含硫酸鹽、高價鐵和硫化鐵的原料和含有有機物和碳素較少的原料，泥用原料應盡量少用或不用含碳酸鹽的原料。

2）使用不含有機物、吸附水及結晶水的原料。硅灰石不含有有機物、吸附水及結晶水，所以硅灰石幾乎不產生氣體。因此，使用硅灰石代替方解石或白云石配泥、配釉時可以減少泥釉中氣體的產生量，也可相應減少了釉面針孔或氣泡。

2 泥釉配方方面

2.1 產生釉面針孔和氣泡的原因

1）釉料中含有碳酸鹽（尤其是石灰石）過多。高溫時碳酸鹽分解產生的氣體，以及碳酸鹽分解生成的CaO在燒成過程中容易吸收游離碳素和碳化物，這些被吸收的游離碳素和碳化物隨著溫度的升高燒掉而生成氣體，這些氣體如果逸出則可能產生釉面針孔，如果沒有逸出則可能形成氣泡。

2）釉料的高溫粘度大（釉料的高溫粘度與釉料的顆粒、流動性能和釉料的化學成分有關）。釉下層排出的氣體，最初會出現小氣泡，隨著溫度的繼續上升，大氣泡被熔掉，留下的小氣泡也會導致釉面針孔或釉泡；釉料的高溫粘度大，釉料的流動性能較差，使氣體逸出釉面時所產生凹坑難以被流平而產生釉面針孔。

3）釉料的始熔溫度過低。釉料始熔溫度過低會阻礙氣氛滲入到坯體中，從而推遲了坯體中的各種氧化還原反應的進行。當釉熔體封閉坯體后，這些反應所產生的氣體容易使產品產生釉面針孔或氣泡；而釉料過早?；?，氧化分解所產生的氣體不易逸出，滯留于釉層中而形成氣泡，這些氣體若隨溫度的升高而沖出釉面便形成釉面針孔。

2.2 解決釉面針孔和氣泡的方法

可調整釉料配方以適應現有注漿工藝。降低釉料的高溫粘度，使氣體較易通過熔融的釉層；提高釉料的始熔溫度，使釉面在熔融前排出更多氣泡。

3 泥釉制備方面

3.1 產生釉面針孔和氣泡的原因

1）釉料顆粒過粗會造成釉料高溫粘度大，阻礙氣體排出，易形成釉面針孔或氣泡，同時釉的流動性能也變差，難以填平氣體排出釉面時留下來的凹坑，導致釉面針孔缺陷。

2）泥料、釉料最好分別進行3次除鐵，以免高價鐵在高溫階段反應生成氣體而造成釉面針孔或釉泡缺陷。

3）注漿泥漿要先進行陳腐，因為陳腐可使粘土與電解質溶液間進行充分的離子交換，促使泥漿粘度降低，從而改善泥漿的流動性和空漿性能，有利于注漿時氣體的排出，若氣體被封閉在坯體中，燒后容易形成釉面針孔或釉泡。

4）適量增加釉漿中細顆?？梢蕴岣叱捎运俾?，提高顆粒在液相中的溶解度，使顆粒相互反應完全，減少大氣泡的殘留；但釉料過細，會降低熔點，使釉漿過早形成粘度大的釉熔體，使泥釉分解產生的氣體不能順利排出，從而導致制品產生釉面針孔或釉泡缺陷。

5）釉漿制備時混入雜質或氣泡、釉漿制備后存儲的時間過長和存儲釉漿的溫度偏高等都會造成制品表面釉面針孔或釉泡的產生。

3.2 解決釉面針孔和氣泡的方法

1）泥料、釉料顆粒不宜過粗。通過陳腐可以使泥料在毛細管的作用下，使水分濕潤滲透、分布均勻，還可以在細菌的作用下，促使有機物的腐爛而生成有機酸，經過氧化還原反應使FeS2分解成H2S氣體和鐵的氧化物，使CaSO4還原為CaS，并與H2O及CO2作用形成Ca－CO3，釋放出H2S氣體等一系列反應。由于FeS2分解成H2S氣體和鐵的氧化物，這樣可使非磁性的FeS2轉變為具有磁性的鐵的氧化物，并用吸鐵器、吸鐵棒除去FeS2，泥料中FeS2氧化反應產生氣體和Fe2O3就會減少，同時也減少了Fe2O3在高溫時進一步分解或還原而放出氣體的量，故降低了制品的釉面針孔或釉泡。由于CaSO4轉變為CaCO3，這樣使在高溫下才能分解的CaSO4轉變為在較低溫度下就能分解的CaCO3，因而也減少了制品的釉面針孔和氣泡。

2）練泥要充分，真空度要達到要求。經過真空練泥機練泥可以除去泥料中的空氣，增加泥的致密度，從而減少了坯體的氣體含量、減少了坯的氣孔率，有利于降低制品的釉面針孔或釉泡缺陷。

3）在釉漿制備過程中，如果球磨效率低、球石質量差，會造成球磨時間長，球石磨損大，致使釉中的SiO2含量增加，釉的高溫粘度和釉燒溫度增加，若仍按原溫度進行釉燒，則由于燒成溫度低、高溫粘度大，阻礙釉中氣泡的排出，致使氣體排出后留下的凹坑未能及時修復（尤其是低溫快燒的低溫釉），從而形成了釉面針孔或釉泡。

4）避免制備后釉漿儲存時間過長。釉漿制備后存儲的時間過長，釉漿中的堿類物質會繼續分解而改變釉的成分。當儲存過長的釉漿經過釉燒時就會產生釉面針孔或氣泡；釉漿存儲的溫度偏高，釉漿會發酵產生氣泡；釉漿攪拌速度太快，易使空氣進入，如果施釉前過濾不好，這些氣泡就會留在釉層中，燒后會導致制品產生釉面針孔或釉泡缺陷。

4 生產工藝過程方面

4.1 產生釉面針孔和氣泡的原因

1）注漿模型含水量低（模型必須含有5%～6%的水分），吸水速度快，也容易造成釉面針孔；如果模型含水量高（含水量為10%～18%），吸水速度過慢，也容易產生釉面針孔。

2）注漿時注漿速度過快，空氣不能充分排出，或者泥漿溫度過高，容易發酸而失去水分，氣泡不容易排出，均容易出現釉面針孔和氣泡。

3）在坯體含水率較高時上釉，且上釉后沒有進行干燥或干燥時間短就進行裝燒。坯體的入窯水分應根據燒成速度而定，燒成速度越快，坯體的入窯水分越低（一般衛生瓷坯體的入窯水分應控制在2%以內），則由于燒成時水蒸氣大量逸出而產生針孔（如果溫度上升過快還會起泡）。

4）坯體上釉前含水率低、導致坯體溫度過高。擦水時將坯面潤濕得不徹底，會使釉不能被坯體均勻地吸收，也容易使氣體封閉而出現釉面針孔和氣泡。

5）濕坯利用窯爐余熱進行烘干，時間過長，坯體吸收了大量的碳素而容易形成釉面針孔和氣泡；或釉坯放置時間過長，坯體上粘有大量的有機雜質（灰塵），而裝坯時又沒有將有機雜質（灰塵）清理干凈，也會產生釉面針孔和氣泡。

6）釉漿過稀或過稠，不但容易產生釉裂，而且也因為容易封閉氣體而引起釉面針孔或氣泡。

7）施釉中釉層過薄會使部分熔釉被多孔的坯體吸收而形成釉面針孔。

8）坯體干燥不均勻，也容易產生釉面針孔或氣泡。當坯體干燥不完全，含有一定的自由水時，使得局部溫度相對增高，收縮變小，顆粒間隙變大，在施釉過程中吸入坯體中的水分，比較容易在局部達到瞬間的飽和，出現釉漿不易干固的現象。當吸入坯體中的水分在坯體溫度的作用下汽化時，這些水汽會沿顆粒的間隙集中在該處排出坯體外，這樣使得水汽排出與釉面該部分的干固同時進行。隨著釉漿的逐漸干固，在該部分會出現許多針孔或氣泡，這些針孔或氣泡有時目測不到，但經過燒成后會出現釉面針孔和氣泡缺陷。

9）模型設計不合理，注漿時氣體無法排出，封閉在坯體中的氣體在燒成中易形成釉面針孔和氣泡；模型上的塵埃未能清除干凈，燒成時浮塵揮發從而使制品出現釉面針孔。

4.2 解決釉面針孔和氣泡的方法

1）改進注漿工藝，可使坯體內部氣體可及時排除。如：增加排氣孔數量或調整排氣孔位置；適當提高注漿壓力等。

2）模具進行合理設計，保證注漿時氣體排出順暢。

3）坯體要干燥均勻，上釉前不要太干或太濕，保證入窯前坯體的含水率在2%以下。

4）注漿用的模具含水率應為5%～6%。

5）施釉時釉層厚度控制在0.6～0.8mm。

5 燒成操作方面

5.1 產生釉面針孔和氣泡的原因

1）低溫火焰，燃燒不充分，造成碳素沉積，在高溫時隨著過?？諝庀禂档脑黾踊蛟谶€原末期、冷卻期而被氧化，從而留下釉面針孔或氣泡。

2）強還原氣氛過濃，還原時間過長，都會造成坯釉吸收過多的碳素和碳化物，而這些碳素和碳化物如在還原末期或冷卻期被氧化，從而留下釉面針孔或氣泡。

3）在氧化分解階段，如果升溫過快、氧化溫度過低或氧化氣氛不足等，都會造成有機物、碳素和硫化鐵未被完全氧化就進入了還原期，那么這些有機物、碳素和硫化鐵在還原末期或冷卻期有可能被氧化而產生釉面針孔或氣泡。

4）在氧化分解階段，如果由于升溫過快等原因，造成碳酸鹽沒完全分解以及粘土類原料的結晶水沒完全排除，當燒成進入高溫階段后，坯體出現液相，釉面已經開始融化，反應產生的氣體無法自由排出釉面，于是便出現了釉面針孔或氣泡。

5）對于低溫快燒的陶瓷制品，雖然坯體內的有機物、碳素、硫化鐵和碳酸鹽等雜質在釉熔融前都已經完全氧化分解，但由于燒成升溫過快，所產生的氣體在釉熔融前沒能完全排出，在釉熔融后仍有大量的氣體排出，這些氣體沖破釉面的形成釉面針孔，沒能沖出釉面的便形成氣泡。燒成時因升溫速度過快，釉也難以平復氣體沖出釉面留下的凹坑，即使延長高溫保溫時間，仍會在釉面留下針孔缺陷。

6）燒成溫度低，使釉料未能充分均勻地流布而造成釉面針孔。

7）釉面?；瘯r升溫過快或燒成溫度過高，釉面產生沸騰而造成釉面針孔或氣泡。

8）當坯體采用還原氣氛燒成時，還應注意2個重要溫度點的選擇，即由強氧化氣氛轉為強還原氣氛的溫度點（氣氛轉換溫度）和強還原氣氛轉弱還原氣氛的溫度點。窯內的氣氛及其強弱是由煙氣中的游離氧及一氧化碳的含量決定的。當游離氧濃度為8%～10%時，稱為強氧化氣氛；游離氧濃度為2%～5%時，稱為弱氧化氣氛；游離氧濃度小于1%時，而一氧化碳的濃度為1%～7%時，稱為還原氣氛，其中一氧化碳的濃度為2%～6%時，稱為強還原氣氛，一氧化碳的濃度為1%～2%時，稱為弱還原氣氛。轉換溫度應根據坯釉配方情況適當選擇，轉換溫度過低或過高，即轉換溫度的時間過早或過晚都可能造成制品產生釉面針孔或氣泡，還會產生陰黃、煙薰等缺陷。

9）燒成氣氛對釉面針孔也有很大的影響，氧化氣氛可促進釉熔體化學反應的進行和有機物及碳素的燃燒，有利于氣體在釉料熔化之前迅速排除，從而避免產生釉面針孔或氣泡，而還原氣氛則會抑制釉料中氧化反應的進行和有機物及碳素的燃燒，致使氣體的排出推遲到釉料熔融之后（尤其是鋯釉），從而產生釉面針孔或氣泡。

5.2 解決釉面針孔和氣泡的方法

改變燒成工藝適應現有的注漿工藝：將燒成高溫段前移，適當延長氧化分解溫度，盡量在釉面封閉前將坯體內氣泡排出；適當增加窯爐預熱帶的負壓，使坯體內產生的氣泡更順暢被排出。

1）在氧化分解階段，要保證有足夠的氧化氣氛，升溫不宜過快，氧化溫度不宜過低，還可以在進入強還原氣氛之前，一般使制品燒成溫度保持在950～1050℃，在強氧化氣氛下適當保溫一段時間，使其在釉層熔化液相封閉前使坯內的有機物、碳素、硫化鐵和碳酸鹽等雜質盡可能地完全氧化分解，以及結晶水充分排除。

2在還原過程末期，升溫速度不宜過快，縮小溫差，促使釉充分熔化流布均勻，但又必須防止過燒而引起釉面沸騰。

3）強還原氣氛不宜過濃，結束時間不宜太遲，也有利于沉碳等物質早點揮發，以避免造成過多的沉碳沉淀。

4）窯爐操作人員應根據產品的種類，窯車的裝車密度等進行小火操作。注漿類產品的氧化溫度可比可塑類產品的氧化溫度適當高25℃左右，且注漿產品的氧化時間比可塑類產品可適當長些；厚胎類產品應比薄胎類產品的氧化溫度適當高15℃，且氧化時間比薄胎類產品可適當延長，這樣可以使產品（窯車各個部分的產品）中的有機物、碳素、硫化鐵和碳酸鹽等雜質盡可能地氧化分解，以及結晶水的充分排除。

5）當坯體采用還原氣氛燒成時，氣氛轉換的溫度因坯釉配方變化而不同，要慎重選擇。一般氣氛轉換溫度確定在釉層始熔溫度前150℃左右為宜，氣氛轉換溫度過低或太早，因有機物、碳素、硫化鐵和碳酸鹽沒有完全氧化分解容易使制品產生釉面針孔或氣泡，還會產生煙薰等瑕疵；氣氛轉換溫度過高或太遲，則容易使制品產生偏黃等瑕疵。

6 結語

釉面針孔和氣泡是衛生陶瓷生產中普遍存在的問題，涉及因素很多。對于衛生陶瓷生產企業，設計合理的模具結構，調整優化泥、釉漿配方，制定合理的燒成制度，規范員工作業等都是減少產品缺陷的工作重點。因此要嚴格地控制生產中各個環節，認真進行質量跟蹤，分析產品釉面缺陷的原因，嚴格控制成形和燒成等關鍵工序，優化工藝參數，降低衛生陶瓷生產中的釉面缺陷。

1 程小蘇，柯善軍，曾令可.衛生潔具表面缺陷的成因及對策.中國陶瓷，2009，45（3 ）：15～17

2 李家駒.馬鐵成，朱振鋒，等.陶瓷工藝學.北京：中國輕工業出版社，2005

3 楊紀巖.衛生陶瓷燒成缺陷分析及對策方法探討 .全國性建材核心期刊——陶瓷，2006（12）：26～27