陶瓷原材料的质量控制与标准化

时间：2020-03-18 05:15:14 来源：千叶帆本文已影响人

摘要：陶瓷生产的主要原料有高岭土、长石、石英、硅灰石、透辉石、叶腊石等，其质量直接影响陶瓷产品的质量和稳定性，只有高品质的陶瓷原材料才能生产出高质量的陶瓷产品。文章对陶瓷原材料的质量评价方法进行分析，对陶瓷原料的质量控制和标准化进行讨论，为生产稳定的高品质陶瓷制品选取最合适的陶瓷原材料。

关键词：陶瓷原料；原料标准化；质量控制

中图分类号：TQ174 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）20-0127-03

1 关键性能

陶瓷原材料的物理性能、光学性能和化学性能与陶瓷的生产关系非常密切，可直接反映产品的品质和使用效果，一般陶瓷生产企业对原料使用和验收指标包括：（1）外观质量分析，包括原料硬度、脆性、光泽、触摸手感等；（2）化学性能分析，包括化学成分（SiO2、Al2O3、Fe2O3、TiO2、K2O、Na2O、CaO、MgO）、烧失量、矿物组成、pH值等；（3）物理性能分析，包括白度、粒度、热学性能、可塑性、结合性、干燥抗折强度、粘度、线收缩率等。通过对原材料物理及化学性能的分析，筛选出优质的原材料，为生产品质优良的陶瓷制品奠定基础。

2 检测方法

2.1 外观质量分析

外观质量分析主要是通过目测原料的外观呈色、性状、可塑性、含水率、含沙率等初步判定原料的大致质量，主要包括观察原料煅烧前后的颜色变化（一般煅烧1250℃），在光照的情况下进行光泽度对比，通过用手进行触摸可以分辨出它的含砂量、含水率、结合性和可塑性等方面，通过用锤子敲击和小刀划痕等也可以分析它的质量，总之外观质量的分析方法是多样的，要结合实际情况进行选用。

2.2 窑业性能分析

技术人员将采取的各种陶瓷原料分别进行试饼制作，按要求进行破碎→球磨→烘干→制粉→造粒→成型→烧成（在实验电炉或工厂窑炉中煅烧）→冷却→取出试饼，待冷却后通过目测观察烧成后的煅烧试饼，可判定出各种原料的烧结度、烧成白度和烧成纯度等窑业性能。通过计算烧成收缩率、烧失量，观察试饼表面是否起粉、敲击声音是否清脆判定烧结度，观察试饼表面是否出现黑点或其他斑点判定烧结纯度，按经验目测试饼烧后呈色或者用色差仪测定试饼烧成白度，初步判定各原料的质量是否符合要求。偏离质量标准要求的原料，则送到实验室进行化学成分分析，根据化验结果，比对原料标准化理化性能指标，判定原料是否合格。

2.3 化学成分分析

原料化学成分分析是指运用化学方法对陶瓷原料进行分析，常用的化学方法主要包括：化学分析法、X射线荧光光谱分析法和常见的分光光度分析法，目前众多陶瓷生产企业都采用硅酸盐快速分析法进行陶瓷原料成分的快速分析以指导实际生产，根据成分分析结果就可以大致判断陶瓷原材料进行高温煅烧后的收缩情况、原材料的纯度、烧制成品的温度范围、耐火度、收缩率和颜色变化，同时也可以发现它的缺陷，从而改进和优化生产工艺，在陶瓷成品生产加工时可以降低次品率。

陶瓷原料矿物组成的质量分析方法主要有：外观目测法、显微镜观测、X射线分析法、红外线吸收光谱法和热分析法等，对原材料进行分析后一般还要通过化学的方法进行评价。

评价手段和内容：常规的化学评价手段主要还是通过化学方法测定，常用的方法有滴定法、EDTA络合法、比色法、原子吸收分光光度测定等测定方法。2.4 物理性能分析

对陶瓷原料进行化学性能分析可以减少在生产过程中不合格原料的投入量，提高陶瓷产品的质量，对陶瓷原料进行物理性能分析也可以获得相应的结果。进行物理性能分析就需要考虑陶瓷原料的物理性质，主要包括：白度、光泽度、粒度、颜色等方面。对于陶瓷原料来说最主要的物理性质就是白度，对于陶瓷白度有多种评价方式，主要是对自然白度和煅烧的白度来进行评价，可利用全自动色差仪对原料及试样进行测试，根据测定结果对原料作出质量评定。

粒度也是陶瓷原料非常重要的物理性质，粒度的大小对陶瓷产品质量有非常大的影响。粒度测定的主要内容为原料粒度大小、粒度形状及粒度分布，常用的测定方法有：激光粒度法、沉降法、显微镜法、筛分法等。激光法是指利用激光光照来对物质进行评价，激光法使用的仪器主要是激光粒度分布仪。在陶瓷产品的生产中激光粒度分布仪的主要作用是对陶瓷原材料的加工进行检测控制，通过分析所获得的光谱就可以得出粒度分布，获得所需的结果，用以对生产进行指导。在陶瓷生产中采用粒度分析方法，对原材料的粗细程度进行控制，也可以减少生产环节不合理原材料的投入量，降低次品率，提高产品质量，促进企业的发展。

对于陶瓷原料在生产过程中的物理性能主要包括可塑性和结合性，可塑性和结合性对陶瓷产品由原材料变为半成品的过程中起着决定性的作用。可塑性和结合性的评价方法非常多，生产中比较常用的是通过粘度计和可塑性指数仪来进行检测。

评价方法：可塑性的检测方法对陶瓷原材料的工艺性能有着十分重要的影响，可塑性测定就是应用可塑性仪测试出具有可塑性的粘土或坯体泥团的可塑性指标，根据指标结合生产中的实际情况调整出最优配方，提高产品质量和生产效率。

结合性的检测方法主要是通过对原料进行稀释，稀释之后干燥，通过测量其干燥强度来获得相应数据，用来指导生产。通常以在粘土中掺入标准石英砂的最高量来表征粘土结合能力的大小。结合性粘土的加砂量

>50%，可塑性粘土的加砂量在20%～50%之间，低可塑性粘土的加砂量<20%。陶瓷产品的原材料多数采用塑性和粘性比较强的粘土材料，使用这种粘土材料的原因是其的结合性比较强，而原材料的结合性强弱程度又对产品的成品率高低起着关键作用。

2.5 热性能、烧结性能测试

陶瓷产品原材料仅仅进行矿物成分分析而作为生产加工的依据是不完善的，还要对原材料进行热性能和烧结性能方面的测试。热性能是对原材料进行加热处理，进而获得相关数据。热性能测试手段和方法：由于对材料进行热性能测试，是在高温条件下进行，所以就要求仪器设备具有耐高温的特性，目前实验室主要使用的仪器有耐高温显微镜、差热天平分析仪及高温热膨胀系数仪等，通过测试可以分析原材料的种类和含量，确定原料的熔融和结晶温度，更加充分地了解各种原料，改良配方，改进工艺，克服产品缺陷。目前多数陶瓷生产企业还采用热膨胀系数测定仪器对陶瓷坯体及釉用原料进行热膨胀系数的测定，根据坯、釉膨胀系数的曲线进行分析判断，对坯体和釉料的适应性作出评价，指导

生产。

3 原材料标准化的思考

在我国的各个陶瓷产区的每个陶瓷企业基本上都有各自的原料进货渠道，从外面采购回来原矿料，经球磨加工后进入生产线。由于原矿料的矿物组成、粒度组成、化学成分及其他理化性能存在着很大的差异，导致产品质量波动很大，这样就给陶瓷制品的质量管理和对陶瓷制品的工艺控制带来了比较大的困难，不利于我国陶瓷行业的健康有序发展。鉴于这种情况，我国陶瓷界的一些业内人士就提出了推行陶瓷原材料的标准化的建议，我们可以借鉴一些陶瓷强国的发展模式，逐步走上陶瓷原材料标准化加工生产的路子。

陶瓷原材料的标准化必需做到原料的稳定均匀，可根据原料的产地、性能特点和应用情况，确定各种原料的质量标准，即其化学成分、矿物组成、粒度分布等理化性能的相关数据范围；根据产品品种、制品性能、产品质量档次、生产装备水平等制定一系列陶瓷原料质量标准。比如长石原料可分为釉用长石、坯用长石，坯用长石又可分类为日用瓷用、卫生洁具用、墙地砖用、陶板用长石等。原料的标准化工作要从矿山源头做起，在开采过程中就剔除有害矿物成分，进料后做好选料-配料-均化加工，使之成为稳定均一的具有理化指标的标准化原料，这样才能确保陶瓷产品质量的稳定性。

目前全球很多行业生产都在进行标准化改革，标准化生产不是一句简单的口号，标准化生产有其自己的原则。标准化生产要求在生产范围内有着良好的生产秩序，行业之间制定共同的生产原则和活动准则，每家企业需要根据自身的实际情况利用产品的国家标准、行业标准、检测方法进行标准化生产。标准化生产有其现实意义，通过标准化生产可以提高生产效率、减少浪费，增强产品的市场竞争力，扩大市场份额。在当今全球化快速发展的今天进行标准化的生产，是十分有必要的。

4 结语

陶瓷生产的多年实践总结了大量的经验，陶瓷原材料是进行陶瓷加工的基础，对陶瓷产品质量影响最大的因素就是原材料，陶瓷产品质量的稳定性取决于所选用的矿物原料是否稳定，在陶瓷生产过程中需要对每种原材料具体的使用情况进行综合评价，随着生产力的发展和科学技术的进步，陶瓷生产也发生着巨大的变化，对原材料的要求也不断提高，陶瓷原料的标准化是行业发展的需要，只有利用原料的产品标准、检测标准，对原料进行标准化处理，实现了原料的标准化，才会有产品的标准化，才会有陶瓷产业发展水平的整体进步和

提升。

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