搪瓷釉的物理化学性能
搪瓷釉的物理化学性能通常分为以下几种:
一、机械性能
二、热学性能
三、光学性能
四、化学稳定性
五、搪瓷的其他性能
这一期,我们将介绍机械性能中的抗张强度和抗压强度。
搪瓷的机械性能是指瓷釉或瓷层在受力过程中,从开始受载到被破坏为止,所能达到的很大应力值,即极限强度。瓷釉和瓷层都是脆性物质,其抗压强度和硬度比较高。而抗弯和抗张强度比较低。
(一)抗张强度
瓷釉的抗张强度是指使单位面积的瓷釉破裂所需的张力,单位为Pa。瓷釉是热的不良导体,在冷却过程中,表面冷却速度快,收缩也快,而内层冷却速度慢,收缩也慢,表面温度与内层温度不一致,表层会受到张应力,而内层会受到压应力,如果这个张应力大于瓷釉的抗张强度,表层就会开裂。瓷釉的抗张强度一般为40~90MPa。
搪瓷层的抗张强度与瓷釉的抗张强度有密切的关系。瓷釉的抗张强度主要取决于它的化学成分,当B2O3在15%以下、BaO和CaO在25%以下时随含量的增加而抗张强度增大,Cr、Si、Ti等的氧化物对提高搪瓷层的抗张强度很有利。搪瓷层的抗张强度与瓷釉的抗张强度是一种正相关的关系,多数情况下甚至可以说不分彼此。抗压强度、弹性等很多性质也是这样。
瓷釉的抗张强度还与瓷釉的熔制有关,如果熔制过度,抗张强度会降低。
瓷釉的抗张强度在一定的范围内可用下式计算:
式中:ωn一瓷釉各化学组分的质量分数;
Pn一各化学组分的抗张强度因数,MPa(见下表) 。
(二)抗压强度
瓷釉的抗压强度是指使单位面积的瓷釉破裂所需的压力,单位是 Pa。
由于瓷釉的膨胀系数比金属坯胎小,因此,在制品烧成冷却后,坏胎对搪瓷层施加了比较大的压应力,如果这个压应力超过瓷釉的抗压强度,搪瓷层就会产生裂纹或脱瓷。所以,瓷釉的抗压强度对搪瓷层与坯体的牢固结合是很重要的。
瓷釉的抗压强度是其抗张强度的10~20倍,一般在600~1500MPa。
瓷釉的抗压强度与它的化学组成有密切关系,B2O3、CaO、MgO、BaO、AL2O3、ZnO等能提高瓷釉的抗压强度,其中AL2O3对提高瓷釉抗压强度的作用较大,CaO 的含量在5%以下、MgO 的含量在10%以下时,对提高瓷釉抗压强度的作用随其含量的增大而增强。
瓷釉抗压强度的计算公式如下:
式中:P压一瓷釉的抗压强度;
ωn一瓷釉各化学组分的质量分数;
Pn一瓷釉各化学组分的抗压强度因数,MPa(见下表 ) 。
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参考文献:《搪瓷与搪玻璃》。