瓷砖黑心、鼓泡缺陷机理分析及解决措施

黑心一般是由于坯体中的有机物未燃烧殆尽所致。白坯会呈黄、绿、灰色，而红色坯则呈黄、灰、黑色。颜色是由于有机物或含铁化合物因氧化不足生成碳粒或铁质所形成。所有降低瓷质砖透气性的因素都会导致黑心，如坯体过高的含水率、过细的粒度、过高的成型压力，瓷砖过厚以及透明釉的始熔温度过低等。

瓷砖黑心缺陷有以下几种形式：

1、黑心发生在砖体的一边或砖体的四周部位，如图(a)所示。该种形态只是局部出现黑心。出现黑心的部位砖面颜色异常，轻者不影响砖的平整度，重者该部位鼓起，砖面不平整。

 2、黑心发生在砖体中间的大部分区域且具有连续性，如图(b)所示。该种形态是非常严重的一种黑心，砖面大面积鼓起，影响砖面平整度，砖面颜色出现异常。一般是由于粉料颗粒级配不当、粒度过细、成型压力过高，或者釉料始熔温度过低，造成有机物和碳酸盐等物质完全燃烧前气体不能排出去。

3、黑心发生在砖面的局部区域，且位置具有随机性，黑心部位偶尔胀起形成鼓泡，如图(c)所示。该种形态也影响到砖面的平整度，事实上整块砖已成为废品。它往往是由于坯体中含有粗大的杂质颗粒或高含水率的粉块所致，此类问题不能通过调节烧成制度得以解决，必须注意检查粉料并严格过筛，同时注意检查来自设备所产生的偶然污染物，例如，喷雾干燥塔热风炉燃烧不良产生的积炭、压机漏油等。

二、生产过程对黑心的影响和解决措施

1、  原料选择及粉料制备阶段引起的黑心缺陷

（1）原料中有机物、碳素、铁化物等含量过多

原料中有机物、碳素、铁化物含量过高会造成黑心，生产中，应特别注意原料本身的质量、对于一次快烧白坯墙地砖产品，有机质、碳素、铁化物的含量应尽量少，矿源选定后，在使用过程中仍要定期检查原料质量。

（2）压制粉料水分含量过高

压制成型时，如果粉料的水分含量过高，最直接的影响就是容易造成黏模，但在一次快速烧成过程中粉料水分含量过高，则能间接造成黑心，因此，应正确控制粉料的水分含量，如粉料的水分含量确实很高，又无法改变时，为消除由此造成的缺陷，只有降低成型压力以及延长烧成时间。

(3)粉料中细粉含量过高

如果粉料中细粉含量过高，直接影响就是成型性能不良，容易造成夹层缺陷。但是如果微细粉含量过高，还可能间接引起黑心。由此引起的黑心缺陷如图(a)所示。

（4）粉料中有高水分含量的结块存在

如果粉料中有高水分含量的结块存在，则在成型过程中，结块所处的部位，坯体太过致密，气孔较少，有机物燃烧生成的气体不易排出，在坯体内发生还原反应，从而造成黑心。由此产生的黑心缺陷如图(c)所示。

(5)粉料中混人其他污染物

 在生产过程中，应特别注意其他来自于外界或设备本身的偶发性污染物混人粉料中，引起黒心缺陷，如喷雾干燥时燃烧不良造成的碳粒，设备漏油等。由此产生黒心如图(c)所示。这种情况不会影响到大批产品同时出现黑心，一般只表现在个别产品上。

2、压制成型阶段引起的黑心缺陷

(1)成型压力过高

 成型压力过高不至于造成严重的黑心，如果确实由此引起，则成型时所施的压力不要达到最大值，也就是说所施的压力不必要求得到生坯强度的最大值，即可避免出现黒心。由此引起的黑心如图（b)所示。

(2)成型时喂料器喂料不均

成型时，如果喂料器喂料不匀或模具调整不当会导致坯体某些部位致密度低，而某些部位致密度又太高。致密度太高的部位在烧成时易产生黑心，其原因也是因为致密度太高的部位透气性差，导致燃烧气体不易排出发生还原反应所致，此种黒心如图(a)所示，只有通过对喂料器，模具等进行调整来解决。

(3)坯体太厚

 如果坯体厚度过大，会导致有机物燃烧后气体逸出距离拉大，其结果可能使气体排除不净，发生还原反应，最终生成黑心。

3、釉料配制不当引起的黑心缺陷

 一次烧成釉面墙地砖，如果配制的釉料熔点太低，在烧成过程中，坯体内存在的有机物还未燃烧完全，碳素还未充分氧化，有机物燃烧生成的气体还未完全排出，釉料即已熔化，封闭表面气孔，可造成严重的黑心及坯体鼓泡现象。其表现形态如图(b)所示。为消除由此引起的黑心，必须重新研制始熔温度较高的釉料，或降低砖面上层的温度(如吹人冷风等)，延迟釉料熔化而得以解决。

4、烧成阶段引起的黑心缺陷

 如果原料中含有过多的有机物、碳素及铁质是一次快烧墙地砖产生黒心的根本原因，粉料质量不高、压机调整不当、釉料配方熔点太低等是坯体烧后出现黒心的危险因素的话，那么烧成阶段是黑心缺陷是否出现、是否明显，亦即前道工序潜伏下来的出现黑心的危险因素是否反映出来的一个重要阶段。如果烧成制度控制合理，坯体内有机物质燃烧完全，将会减少或杜绝黒心的出现；相反，则可能加重黑心的产生。

 (1)烧成周期太短

坯体在烧成过程中，要发生一系列的物理化学反应，这些反应的发生至完成需要一定的时间，如果烧成周期太短，可能导致某些反应没有发生或没有反应完全，坯体即进入高温带，一些有机物、碳素等着色物质残留在坯体内形成黑心，进入高温带后，有机物继续燃烧生成的气体及其他反应生成的气体无法排除出来，致使铁质还原形成黑心，坯体也将发生鼓泡现象，因为进人高温带后，表面开始瓷化，封闭了表面气孔。

(2)预热过急

如果烧成周期合适但预热过急，也将导致黑心。坯体在烧成过程中的大部分物理化学反应发生在预热阶段，如果预热过急，窑炉温度很快就跃升到较高的温度，也可能导致有机物燃烧不完全、碳素氧化不充分等，从而产生黑心及鼓泡。该种情况类似于前面提到的烧成周期太短的情况，只是前文指窑炉整体烧成周期太短，此处指预热氧化阶段时间太短。

为解决这个问题，必须制定合理的温度曲线，保证坯体在预热氧化阶段停留足够的时间。

(3)氧化不足

氧化不足有两种情况：一种情况是预热氧化区通风量小，空气量不足致使窑内气氛呈还原性，此时有机物质因缺氧燃烧不完全，碳素氧化不充分，铁质发生还原反应生成低铁化物，形成坯体黒心。此种情况下，必须增加通风量，或增加预热燃烧器以增加能量，即以增加预热的空气体积和温度而促进氧化。

另一种情况是预热空气并未变为还原性，亦即燃烧器并不是在空气不足的情况下燃烧，而是燃烧废气排除的过程不完全，也就是说空气的更换不充分，交换性差，这种状态在快速一次烧成过程中造成黑心。一般而言.，由此引起的黑心可以通过增加烟囱油气，允许更换较多的空气，并且增加燃烧器的实际空气含量而得到解决。

 （4）入窑前坯体干燥不够，使得坯体在烧成时排水时间过长，相对缩短了其氧化时间，同时水蒸气易与有机物反应形成还原性气体，极易导致坯体黑心。要消除黑心，从窑炉操作角度出发，可从以下几方面进行：

首先，要在600～650℃，使有机物有效地开始燃烧并充分氧化，在800～850℃(特别是加有锰红和棕红色料的坯体)，釉已开始熔化，坯体也有部分开始玻化，其结果会阻止气体从坯体内排出。因此，在预热带应负压操作、以使其充分反应，让气体排出。为了留出足够的时间进行氧化分解反应，在保证不致引起预热开裂的前提下，可加快预热带前段的升温速率，供给充足的空气，以保证强氧化气氛，尤其是在预热带后段、空气可直接在烧成带之间吹人窑内，同时可冷却来自该带的热气，使800～850℃升温平缓，并使窑内呈强氧化气氛，可有效消除瓷质砖黒心缺陷。

一般来说，解决黑心应掌握以下原则：

1、在确定坯体配方时，应减少有机物含量高和铁质化合物含量高的原料用量。坯料配方中塑性原料少加，适量加入某些瘠性料如石英、硅灰石等，以利坯内气体排出通畅。少用钠长石等低温熔剂性原料，要避免过早出现液相。

2、提高坯体的透气性，以促进氧化反应进行。注意控制坯料的细度、含水率、成型压力和坯体厚度。

3、釉料始融温度应调整在坯体氧化温度之上。

 4、提高空气过剩系数，造成充分氧化气氛或延长氧化时间(降低最高烧成温度，延长高温保温时间)。

 5、严格控制坯体人窑水分含量，以缩短排除水分的时间，相应延长氧化反应时间，减少水蒸气与有机物反应形成还原气氛的机会。

 6、注意工厂卫生，保持环境洁净，避免杂质混入（来源：陶最人生）