摘 要：本文主要闡述了微晶玻璃陶瓷復(fù)合磚的研發(fā)現(xiàn)狀，一次快燒多晶微晶陶瓷的工藝流程、優(yōu)點(diǎn)，以及工藝技術(shù)的難點(diǎn)及解決措施。實(shí)踐證明，一次快燒微晶陶瓷由于采用新配方、新工藝原理、有色高溫析晶熔塊，使得微晶陶瓷復(fù)合磚從120～150min的一次燒成生產(chǎn)周期縮短到90min，節(jié)能效果顯著。

關(guān)鍵詞：一次燒；微晶陶瓷；快速燒成；析晶熔塊；多晶

1 前言

微晶玻璃陶瓷復(fù)合磚是以陶瓷材料為基體，在特定的工藝條件下，將微晶玻璃復(fù)合在陶瓷基體上的新型高檔建筑裝飾材料。由于微晶玻璃的性能比陶瓷更優(yōu)異，如：花色豐富、質(zhì)感強(qiáng)、易清潔等。因此，在國(guó)內(nèi)高端消費(fèi)市場(chǎng)和國(guó)際第一世界國(guó)家市場(chǎng)上極受歡迎，市場(chǎng)發(fā)展空間極大。由于微晶陶瓷材料具有優(yōu)良的力學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)等性能，且具有簡(jiǎn)單的制備工藝技術(shù)、廉價(jià)的原材料和低的制造成本，以及能工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)勢(shì)，因此，不失為一種高性能低價(jià)位、應(yīng)用市場(chǎng)廣闊的新型陶瓷材料，已成為新型陶瓷材料開發(fā)應(yīng)用的熱點(diǎn)之一。

目前，國(guó)內(nèi)主要是采用二次燒成和一次燒成的工藝生產(chǎn)微晶玻璃陶瓷復(fù)合磚，但二次燒成具有一定的缺陷，如：燒成周期長(zhǎng)、能耗高；微晶玻璃層較厚，微晶石坯體與微晶結(jié)合不理想；容易變形開裂；硬度低、耐磨性差。進(jìn)一步提高產(chǎn)品檔次，同時(shí)，使其真正適應(yīng)陶瓷的生產(chǎn)工藝要求，從根本上解決氣孔這一關(guān)鍵性的技術(shù)難題，是所有陶瓷企業(yè)所普遍關(guān)心的。

2 微晶玻璃陶瓷復(fù)合磚的研發(fā)現(xiàn)狀

1997年，北京德然陶瓷技術(shù)公司將微晶玻璃材料和陶瓷磚進(jìn)行復(fù)合，并在2001年09月03日，第一代微晶玻璃陶瓷復(fù)合磚的發(fā)明專利獲得了國(guó)家專利局的授權(quán)與批準(zhǔn)。

2006年，博德精工建材公司研發(fā)二次燒成微晶玻璃復(fù)合磚，取得了不錯(cuò)的成就，并申請(qǐng)了一系列微晶玻璃復(fù)合板專利，開啟了第三代微晶玻璃陶瓷復(fù)合磚的新時(shí)代。第三代微晶玻璃成功將第二代微晶玻璃與第一代微晶玻璃柔合在一起，既形成了可控、自然、柔和的紋理，又解決了第二代微晶玻璃的硬度、耐磨性和花紋不穩(wěn)定性等缺陷。

2009年，南海嘉俊陶瓷公司開發(fā)了二次燒成技術(shù)，申請(qǐng)了一系列大理石微晶玻璃復(fù)合板專利，開啟了第四代大理石微晶玻璃陶瓷復(fù)合磚的新時(shí)代。第四代微晶玻璃成功將印花技術(shù)，如：絲網(wǎng)、輥筒、噴墨等技術(shù)與微晶玻璃干粒裝飾技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了圖案花色的新突破。

2010年，鷹牌陶瓷將陶瓷坯體技術(shù)、釉料裝飾技術(shù)與微晶玻璃干粒熔制技術(shù)、一次燒成技術(shù)等多種技術(shù)相結(jié)合，成功研究出一次燒微晶陶瓷復(fù)合磚新技術(shù)。即為第五代微晶陶瓷復(fù)合磚，簡(jiǎn)稱“晶聚合”一次燒技術(shù)?！熬Ь酆稀奔夹g(shù)成功推動(dòng)了產(chǎn)業(yè)技術(shù)節(jié)能減排、數(shù)字化和裝飾多樣化等方面的進(jìn)步，加速了建筑陶瓷產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。

3 一次快燒多晶微晶陶瓷優(yōu)點(diǎn)及工藝流程

3.1 一次快燒多晶微晶陶瓷的優(yōu)點(diǎn)

一次快燒產(chǎn)品具有質(zhì)感細(xì)膩、熱穩(wěn)定性較好、耐急冷急熱、不變形、高耐磨、高硬度等優(yōu)點(diǎn)，使得多晶微晶陶瓷的耗損率大大降低。一次燒生產(chǎn)的微晶玻璃陶瓷磚凹凸立體效果明顯，版面圖案更加豐富、逼真，其耐磨度和防污性更優(yōu)于傳統(tǒng)的二次燒微晶玻璃陶瓷復(fù)合磚。同時(shí)，目前所知的鷹牌炫彩“晶聚合”燒成周期僅為90min，其通過采用新配方，加快了微晶玻璃的析晶速度，增大了微晶玻璃的析晶量，實(shí)現(xiàn)了隨機(jī)炫彩晶粒色彩變幻的仿真紋理，色彩更絢麗、圖案更真實(shí)。但是，一次快燒技術(shù)對(duì)坯體高溫快速燒制工藝，以及多種多色析晶熔塊之間的配比要求較高。本實(shí)驗(yàn)所采用的坯體與釉的膨脹系數(shù)如表1所示。

3.2 一次快燒多晶微晶陶瓷的生產(chǎn)工藝流程

一次快燒是指將生坯施釉干燥后，入窯經(jīng)高溫一次燒成的制品，其生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。

4 一次快燒多晶微晶陶瓷的工藝技術(shù)難點(diǎn)及解決措施

4.1 關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)

（1） 磚體變形

因?yàn)橐淮螣杉夹g(shù)中，坯、釉料和微晶玻璃熔塊的燒成是同時(shí)進(jìn)行的，因此，燒成時(shí)不但要考慮坯體強(qiáng)度、燒成周期等因素，更應(yīng)著重考慮多晶微晶玻璃與陶瓷坯體熱膨脹系數(shù)的匹配性、坯體的燒成收縮率和燒成曲線對(duì)微晶產(chǎn)品的適應(yīng)性等問題。所以，一次燒成微晶陶瓷產(chǎn)品的平整度是制約成品率的關(guān)鍵難題之一。

（2） 表面針孔、熔洞、氣泡等問題

一次燒成多晶微晶玻璃陶瓷復(fù)合磚的針孔缺陷是指微晶玻璃層內(nèi)存在的封閉氣泡，經(jīng)表面拋光后出現(xiàn)開口針孔，針孔內(nèi)藏污，影響使用及裝飾效果。由于微晶熔塊顆粒間存在孔隙，在燒結(jié)晶化溫度下不可能全部排除，因此，微晶玻璃內(nèi)有氣泡是必然的，是由微晶陶瓷復(fù)合磚生產(chǎn)工藝本身決定的。我們只能有效地控制氣孔的產(chǎn)生數(shù)量，使之達(dá)到我們需要的效果。

（3） 縮釉問題

縮釉即表面的微晶玻璃層與基體陶瓷層出現(xiàn)了分離，露出陶瓷坯體的現(xiàn)象，其產(chǎn)生的原因是微晶熔塊粒子鋪的很厚，造成高溫流動(dòng)性不好。

（4） 燒成周期短

目前，行業(yè)上現(xiàn)有的一次燒周期一般為120～150min左右；二次燒微晶石的素?zé)龝r(shí)間為70～110min，釉燒時(shí)間為120～150min。因此，總體燒成時(shí)間比二次燒縮短了一半，節(jié)能效果顯著。但相對(duì)于鷹牌陶瓷的90min一次快燒來說，現(xiàn)有的120min一次燒技術(shù)仍有提升改進(jìn)的空間。

（5） 有色高溫析晶熔塊配方

該熔塊晶體在一般溫度階段不熔融，只有到較高的燒成溫度時(shí)才會(huì)熔化析晶。

（6） 獲得仿真紋理效果

可以增大微晶玻璃的析晶量，以及多晶析晶熔塊的使用方法，使其裝飾面獲得立體晶花效果、有色晶核懸浮效果，以及多層次多晶花的炫彩仿真紋理。

4.2 缺陷及解決措施

根據(jù)一次燒自身的工藝特點(diǎn)，結(jié)合企業(yè)自身所研發(fā)產(chǎn)品的工藝要求，必須從原料、坯釉料配方、微晶熔塊配比、工藝控制、科學(xué)的燒成制度、生產(chǎn)設(shè)備的特性、質(zhì)量管理等方面相結(jié)合，才能解決上述問題。

（1） 產(chǎn)品收縮不一出現(xiàn)的變形

產(chǎn)品變形的主要原因是多晶微晶玻璃與陶瓷坯體熱膨脹系數(shù)的不匹配，以及坯體的燒成收縮率和燒成曲線對(duì)晶聚合產(chǎn)品不適應(yīng)等造成的。微晶玻璃材料膨脹系數(shù)一般較陶瓷材料膨脹系數(shù)小，故應(yīng)將瓷磚坯體的膨脹系數(shù)調(diào)小，使其與微晶玻璃層的膨脹系數(shù)一致。否則將因膨脹系數(shù)上的差異而造成兩類材料的冷卻收縮不一產(chǎn)生變形。因此，設(shè)計(jì)燒成收縮率合適的坯體配方及制定合適的燒制曲線，這是該項(xiàng)目成功的關(guān)鍵所在。

（2） 產(chǎn)品出現(xiàn)的“凹”、“凸”變形

在一次燒過程中，坯體與釉（微晶玻璃）存在膨脹系數(shù)差異大等問題時(shí)，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品變形。如：當(dāng)釉（微晶玻璃）的膨脹系數(shù)大、坯的膨脹系數(shù)小時(shí)，磚會(huì)呈現(xiàn)“凹”形；當(dāng)釉（微晶玻璃）的膨脹系數(shù)小、坯的膨脹系數(shù)大時(shí)，磚體會(huì)呈現(xiàn)“凸”形。針對(duì)此情況，可考慮在兩者間鋪設(shè)一層保護(hù)層，即聚晶微粉層，它可以起到緩沖保護(hù)的作用，通過對(duì)聚晶微粉層配比的調(diào)整，以克服熔塊、釉面與坯體之間膨脹系數(shù)差異大的問題，其結(jié)構(gòu)形式如圖2所示。

本文所采用的聚晶微粉層的化學(xué)成份為（wt%）：氧化硅SiO2 65%～70%、氧化鋁Al2O3 18%～22%、氧化鐵Fe2O3 0.1%～0.3%、氧化鈉與氧化鉀混合物R2O 3%～12%、氧化鈦TiO2 0.1%～0.5%、氧化鈣CaO 0%～1%、氧化鎂MgO 0%～2%。此方法在規(guī)?；a(chǎn)上不建議輕易采用，若一次燒成工藝中冷卻曲線控制稍有不當(dāng)，微晶熔塊、聚晶微粉層和坯體的膨脹系數(shù)略有變動(dòng)，燒制出來后，釉層內(nèi)應(yīng)力未能完全釋放，既使放置多天后，仍會(huì)有內(nèi)應(yīng)力釋放造成坯層剝離。而目前在底釉與坯體中加入化妝土是最常用、最穩(wěn)妥、最普遍的方法，通過化妝土來調(diào)節(jié)膨脹系數(shù)和燒成溫度，解決變形、龜裂脫皮和氣孔等缺陷。

（3） 多晶微晶熔塊燒制過程產(chǎn)生的針孔

在燒制過程中，若高溫均化時(shí)間不夠，在基礎(chǔ)玻璃顆粒中會(huì)有一定量的氣泡。這些氣泡在玻璃顆粒燒結(jié)與晶化過程中不可能完全被排除，而會(huì)永久地存在于晶化顆?；y的中心部位，在研磨拋光后成為針孔，出現(xiàn)在微晶玻璃板材的表面。因此，要得到高質(zhì)量的裝飾板材，必須保證玻璃的燒制質(zhì)量。其解決方法為：微晶熔塊配方中，不宜過多地使用鉀、鈉、硼、鉛等氧化物；熔制溫度不能太低，保溫時(shí)間要長(zhǎng)，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(yán)格控制燒成曲線；在微晶顆粒半熔融狀態(tài)下，顆粒之間有一定的玻璃相時(shí)開始冷卻。

（4） 晶化過程產(chǎn)生的針孔

當(dāng)玻璃顆粒的燒結(jié)過程結(jié)束后，便開始進(jìn)入晶化階段，CaO-Al2O3-SiO2系統(tǒng)玻璃所具有的表面易析晶，其決定了晶體首先從顆粒邊界面開始生長(zhǎng)。當(dāng)溫度發(fā)生偏離時(shí)，過高的溫度會(huì)使針孔中的氣體出現(xiàn)體積擴(kuò)大和上浮現(xiàn)象，而溫度過低又將因液相產(chǎn)生量不足而造成表面凹凸不平，形成氣孔或孔洞。

（5） 微晶熔塊配方設(shè)計(jì)解決針孔、氣孔等問題

微晶玻璃和過渡層釉料的高溫粘度要小，并且還需控制微晶熔塊顆粒級(jí)配，減少熔塊顆粒間的氣孔率，以解決燒成過程中產(chǎn)生的針孔和熔洞。具體做法是：將一定粒度的熔塊細(xì)粉除去，這樣磚體中的空氣將更容易、更徹底的排出，使得磚體產(chǎn)生針孔、熔洞的機(jī)率降至最低，燒后產(chǎn)品微觀結(jié)構(gòu)更加致密，從而大大減少了微晶玻璃熔塊與陶瓷坯體在一次燒成時(shí)產(chǎn)生的毛細(xì)孔缺陷問題。

另外，還可以通過減少坯料配方的燒失量和改善生產(chǎn)工藝條件來控制磚坯中有機(jī)物的含量，以減少坯料中產(chǎn)生的氣體。通過制定合理的燒成曲線，在適當(dāng)?shù)臒Y(jié)、晶化溫度下，以及特定的工藝條件下形成表面致密的結(jié)構(gòu)層，也可有效地減少一次快燒過程中帶來的針孔問題。

（6） 調(diào)整坯料配比

合理的陶瓷生坯成份，不但能保證陶瓷生坯具有足夠的強(qiáng)度，還能與多晶微晶熔塊有匹配的燒成溫度、匹配的熱膨脹系數(shù)。使其具有排氣量小、易氧化、適合快速燒成等特點(diǎn)，以減少對(duì)玻璃氣孔的影響，有利于縮短燒成周期。

（7） 坯體配方及工藝參數(shù)

在坯體的制備方面，通過調(diào)整坯體的配方及工藝參數(shù)，使坯料具有可塑性好、強(qiáng)度高、易氧化、硅鋁含量較高、抗變形能力強(qiáng)、燒成后強(qiáng)度高等特性。同時(shí)，調(diào)整坯體的熱膨脹系數(shù)，使之與微晶熔塊粒的熱膨脹系數(shù)基本接近。

本文所采用的坯體配方的化學(xué)成份為（wt%）：SiO2 68%～73%、Al2O3 17%～23%、Fe2O3 0.5%～1%、TiO2≤0.5%、CaO 0.8%～1.2%、MgO≤2.5%、K2O≤2.5%、Na2O 1%～3%、燒失量3%～4%。

（8） 熔塊配方

通過不同熔塊配方，加入特殊的催化劑，利用不同種類熔塊熔點(diǎn)的先后差異，以及多晶微晶玻璃有色微晶熔塊粒料始熔點(diǎn)溫度較高的特點(diǎn)，擬定科學(xué)的一次快速燒成制度，可使熔塊燒結(jié)后相互滲透，使坯體中的氣體CO2、SO2排放容易，氣孔少，且不與釉上圖案色彩發(fā)生反應(yīng)。借助相界、顆粒表面、裂紋表面等缺陷中的一種或幾種來完成非均勻有色熔塊微晶成核，增加析晶量、晶花效果顯著、減少玻璃相，減少了結(jié)晶相與玻璃相之間的層次感，制備出色彩絢麗多變且紋理仿真程度高的炫彩產(chǎn)品。從而使玻璃層的硬度大大提高，產(chǎn)品更加抗污耐磨的同時(shí)保證了圖案花紋的清晰。

5 總結(jié)

（1） 通過調(diào)整有色析晶熔塊與坯體的配方，可有效解決微晶玻璃熔塊、坯體與熔塊之間的膨脹系數(shù)匹配問題。

（2） 一次快燒微晶陶瓷由于采用新配方、新工藝原理、有色高溫析晶熔塊、科學(xué)的燒成工藝、燒成制度，使得微晶陶瓷復(fù)合磚在原有120～150min的一次燒成生產(chǎn)周期縮短到90min，節(jié)能效果顯著提升。優(yōu)等品率可控制在85%以上。

（3） 對(duì)比二次燒燒成技術(shù)，一次燒節(jié)能效果更佳，年節(jié)能量保守估計(jì)能達(dá)到2100t標(biāo)煤以上。

（4） 采用新配方加快了微晶玻璃的析晶速度，增大了微晶玻璃的析晶量。

（5） 有色微晶熔塊析晶技術(shù)的使用，可制備出具有三維立體仿真效果的新產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)隨機(jī)炫彩晶粒色彩變幻的仿真紋理，色彩更絢麗、圖案更真實(shí)、更豐富，滿足了人們追求美感的視覺享受。

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