施釉砌墙陶瓷性能优

^^^^摘要：通过等离子流预熔融干燥坯体及煅烧的方法制得了性能优异的施釉砌墙陶瓷。 　　 ^^^^陶瓷砖、块在各个国家都是一种生态、保温、装饰性能优良的建筑材料。特别是施釉砌墙陶瓷，它可以大大提高现代建筑和设施的艺术质量。 　　 ^^^^目前，都在大力研制开发具有高物理机械性能和装饰性能的新型砌墙材料。例如，生产易熔粘土和细散白垩基立体着色砖；具有发展前景的面砖生产法是双层压制法，砖正面由浅色烧粘土和作瘠化剂的石英砂构成；带有粒状装饰层的面砖是通过借助圆盘喷枪的浇釉法制得的，干燥并于９５０～９８０℃烧成。陶瓷砖表面的极有效装饰工艺是燃气喷嘴的明焰法。用等离子流替代气体火焰柱可以依靠等离子体的高温５０００～１０００Ｋ明显加快砖面的熔融过程。但是，在局部高温加热砌墙陶瓷表面时，会因巨大的热冲击作用而软化表层，形成裂纹。这就是引起熔融层与基体结合强度和抗冻性降低及产生应力的主要原因。这样制得的熔融层不平整，并在某些情况下因等离子形成气体的高动压而起泡。 ^^^^试验与讨论 　　 ^^^^作初始材料的是塑性成形后干燥的６５×１２０×２５０ｍｍ粘土实心砖和空心砖半成品。首先，用等离子体发生器的等离子烧嘴处理半成品正面。等离子体发生器的工作参数如下：工作电压３０～３２Ｖ，电流３５０Ａ。等离子形成气体力氩，其耗量在０．２５ＭＰａ压力下为０．００１４ｇ／ｓ；从等离子烧嘴至制品表面的距离为１５ｍｍ；用等离子烧嘴处理半成品的速度为０．１ｍ／ｓ。在此情况下，表面出现１０００±２００μｍ厚的釉层。 　　 ^^^^正面烧熔后，用马弗炉在１２７３Ｋ下煅烧试样，并在高温保温２小时。参照国家标准对施釉成品进行抗冻性试验，从分离法进行釉层与基体的结合强度试验，用斑点法进行气孔率试验。 　 ^^^^等离子熔融不烧试样时，使表层产生Ⅰ和Ⅱ类应力。此外，由于热冲击作用，在熔融的出现裂纹。电弧等离子体流的直接冲击作用，造成熔融层不平整，并起泡。但是，在煅烧半成品时，熔融表层中的应力消除，气孔和起伏度熔平，坯体与玻璃相间的扩散区扩大。结果，形成了具有良好物理机械性能和装饰性能的光滑均质油层。 　　 ^^^^在等离子熔融不烧干燥半成品过程中，粘土矿物脱水，形成结晶相（莫来石、赤铁矿、石英、方石英），产生和聚集玻璃相。同时，发生气相形成、玻璃相向气孔和气体夹杂物向玻璃相扩散的过程。最重要的是脱水阶段，因为在该阶段出现各种缩裂的概率上升，并且尚未达到“消除”它们的条件。残余水分的水蒸汽于干燥试样气孔中的浓度很高时，就可能使釉层自动剥离。 　　 ^^^^试验表明，在用等离子流烧熔高湿度未烧试样时，因热力和制品气孔中水蒸汽的作用，釉层与衬底局部脱离。 ^^^^试样结构 　　 ^^^^对一批湿度分别为８％、１０％、１２％和１４％的标准尺寸（６５×１２０×２５０ｍｍ）不烧试样在０．０２５～０．２５０ｍ／ｓ的处理速度下用等离子体发生器的等离子烧嘴进行了烧熔。 　　 ^^^^当熔融速度为０．０２５～０．２５０ｍ／ｓ时，８％～１０％标准工作湿度试样上的釉层剥离，当熔融速度为０．２００～Ｏ．２５０ｍ／ｓ时、釉层与基体未脱离，但因较薄装饰性能差，表面凹凸不平；最佳熔融速度是０．１００～０．１５０ｍ／ｓ时，此时形成的釉层较厚，也不与衬底脱离。 　　 ^^^^在研究宏观结构时，使用了反射光显微镜以及差热和Ｘ射线相分析法。根据颜色和结构，试样表面方向的熔融釉层和中间层可分为５个区域。 　　 ^^^^第一个区域主要有玻璃相，偶尔遇有为５０～１００μｍ直径的气泡和结晶相痕迹。当熔融速度为０．１００～０．１５０ｍ／ｓ时，该具有饱和浅褐色的区域宽度为５００～８００μｍ。 　　 ^^^^第二个区域为黑色泡沫区，位于玻璃区和反映明显的鲜红（淡黄）结晶区之间。该区的宽度约为２０００μｍ，拥有 ２５０～５００μｍ直径的较大气泡。泡沫区的相组成为玻璃相（４５％～６５％）和结晶相（石英、赤铁矿、莫来石）。 　　 ^^^^第三个区域是呈粉红色，主要由粘土的脱水物构成。相组成为石英和伦琴非晶形相。在该层中发现有微裂纹，当热冲击和试样湿度较大时，熔融釉层可能会沿微裂纹自动剥离。 　　 ^^^^第五个区域为中间区，呈不同于干燥粘土的较浅色调。在该区发现有脱水物及粘土矿物，主要为高岭土和水云母。脱水过程开始于中间区，但由于短时的高温作用未终结。这一区域的宽度为 ６００～１０００μｍ，在此还发现有微裂纹。 ^^^^试样性能 　　 ^^^^带熔融面的干燥试样煅烧后，按标准方法研究了釉层的质量指标。研究表明，施釉砌墙陶瓷具有极高的质量指标（抗冻性和粘结强度等），并超过按现行气体火焰和等离子处理表面工艺制得的制品。 　 ^^^^综上所述，由于在用等离子流高温熔融制品正面时消除了热冲击作用的后果，研究成功了具有良好物理机械性能和装饰性能的施釉砌墙陶瓷高效生产工艺。