陶瓷卫浴产品烧成过程中的物化反应

烧成是陶瓷卫浴产品制造中决定产品最终性能的关键工序。通过在梭式窑或隧道窑中进行高温处理,坯体从强度低、易破损的素坯转变为高强度、耐久且化学稳定的制品。烧成温度最高可达约1220°C,具体取决于坯体配方。


陶瓷烧成窑炉.jpg

烧成制度对产品性能的影响机理

精确掌控烧成过程中各温度段的物理与化学变化,是优化烧成曲线、提升产品合格率的基础。这些变化主要受以下四大因素影响:原料粒度分布、坯釉组成、升降温速率,以及在不同温度区间的保温时间。

窑炉选型与烧成阶段

卫浴产品生产普遍采用隧道窑与梭式窑。隧道窑为连续式窑炉,通常用于生坯的首次烧成(素烧)。而梭式窑作为间歇式窑炉,更适用于小批量生产或进行釉烧(重烧)。

烧成过程中的关键物化反应

坯体在窑内经历复杂的转变,主要包括脱水、分解、燃烧、固相反应、玻璃相形成、熔解以及晶型转化等一系列过程。


升温阶段的反应历程
冷却阶段的相变调控

室温 ~      150°C:排除坯体中的机械结合水。入窑前坯体含水率需控制在1.5%以内,并采用缓慢升温策略,防止开裂。此阶段结束时,坯体含水率应低于1%

150°C ~ 500°C:有机物开始氧化分解。含碳物质逐渐燃尽,升温速率需与之匹配,且应根据坯体厚度进行调整,厚壁制品需适当减缓升温。

500°C ~ 700°C:结构水脱除与石英晶型转化。坯料中的高岭土等矿物脱去结构水,石英由α型向β型转化,同时碳酸盐及云母类矿物开始分解。

700°C ~ 1050°C:碳酸盐分解与初步烧结。碳酸镁、碳酸钙等组分分解,释放出二氧化碳,坯体开始产生收缩并形成初始烧结。

950°C ~ 1100°C:釉始熔与坯体致密化。釉料开始熔融,坯体出现明显收缩,步入烧结阶段。

1100°C ~ 1250°C:玻化成瓷与高温保温。石英熔融形成玻璃相,坯体急剧收缩致密化。需提供足够的保温时间,使坯釉反应充分、温度均匀,并促进气泡逸出。


1250°C ~ 1200°C:缓冷排气。缓慢冷却以保证残留气体顺利排出。

1200°C ~ 800°C:快速冷却。对釉面进行急冷,有助于形成光滑、高光泽的玻璃态表面。

800°C ~ 600°C:匀速冷却。确保制品各部分温度均匀,为接下来的石英晶型转化做准备。

600°C ~ 500°C:石英晶型转化区。石英从β型向α型转化,此阶段体积变化显著,需谨慎控制冷却速率以防惊裂。

500°C至室温:自然冷却。制品安全冷却出窑。

典型烧成缺陷分析与对策

结语

烧成是将陶瓷坯体转化为高性能洁具的核心环节。对全过程物化变化的深入理解与精确控制,是实现高品质、低成本生产的关键。

本文为卫浴制造专业人士提供了烧成技术的系统性解析,欢迎就文内观点进一步探讨。