ข้อบกพร่องของเคลือบผิว

ข้อบกพร่องของเคลือบหมายถึง ความไม่สมบูรณ์แบบใดๆ ที่มองเห็นได้ในคุณภาพของพื้นผิวเคลือบเซรามิกโครงสร้างทางกายภาพ หรือการปฏิสัมพันธ์กับเนื้อดิน สิ่งที่นับว่าเป็น "ข้อบกพร่อง" นั้นอาจเป็นเรื่องส่วนตัว ขึ้นอยู่กับประเพณีการทำเซรามิก ตัวอย่างเช่น ในขณะที่รอยแตกเป็นเส้นๆ มักถูกมองว่าไม่พึงประสงค์ แต่กลับเป็นลักษณะเฉพาะของเครื่องปั้นดินเผาชิโน สีขาว ซึ่งรู้จักกันในชื่อยูซุ-ฮาดะหรือ " ผิว ส้มยูซุ " เนื่องจากมีลักษณะคล้ายกับเปลือกของผลไม้ชนิดนั้น ในเครื่องปั้นดินเผาญี่ปุ่นรอยแตกในเคลือบเซรามิกอาจมีสีเข้มขึ้นเมื่อใช้งานไปเรื่อยๆ เช่น จากคราบชา คล้ายกับคราบสนิมบนวัตถุทองแดง
เคลือบและตัวเนื้อไม่เข้ากัน
ข้อบกพร่องบางประการของเคลือบเกิดจากความแตกต่างของค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนระหว่างเคลือบและเนื้อดิน
บ้าคลั่ง
การแตกร้าวแบบ ใยแมงมุมเป็นรอยแตกที่แทรกซึมเข้าไปในเคลือบ เกิดจากแรงดึงที่มากกว่าที่เคลือบจะทนได้[ 1 ] [ 2 ]สาเหตุทั่วไปของแรงดึงดังกล่าว ได้แก่ ความไม่สอดคล้องกันระหว่างการขยายตัวทางความร้อนของเคลือบและเนื้อดิน การขยายตัวเนื่องจากความชื้นของเนื้อดิน และในกรณีของกระเบื้อง เคลือบ ที่ติดอยู่กับผนัง การเคลื่อนตัวของผนังหรือวัสดุยึดติดที่ใช้ยึดกระเบื้องกับผนัง[ 3 ] รอยแตกเหล่านี้อาจทำให้น้ำซึมเข้าไปในรอยแตกได้ เมื่อเผาแล้ว เครื่องใช้จะมีแนวโน้มที่จะทนต่อการแตกร้าวแบบใยแมงมุมได้ดีขึ้นเนื่องจากการพัฒนาชั้นเชื่อมต่อระหว่างเคลือบและเนื้อดินที่ดีขึ้น ซึ่งช่วยลดการไล่ระดับแรงดึงระหว่างเคลือบและเนื้อดิน[ 3 ]
ในงานเครื่องปั้นดินเผา มักมีการแยกความแตกต่างระหว่างรอยแตกร้าวเล็กๆ (crazing) ซึ่งเป็นข้อบกพร่องโดยบังเอิญ และ "รอยแตกร้าว" (crackle) ซึ่งเป็นปรากฏการณ์เดียวกันที่เกิดจากการจงใจทำให้เกิดขึ้น โดยมักจะเน้นให้เห็นชัดเจนยิ่งขึ้น ชาวจีนโดยเฉพาะอย่างยิ่งชื่นชอบลักษณะที่เกิดขึ้นโดยบังเอิญจากรอยแตกร้าว แม้ว่าจะมีหลายระดับก็ตาม ใน เครื่องปั้นดินเผา แบบรู (Ru ware) รอยแตกร้าว ถือเป็นลักษณะที่ยอมรับได้ในชิ้นงานส่วนใหญ่ แต่ไม่ใช่ลักษณะที่ต้องการ ในขณะที่ในเครื่องปั้นดินเผาแบบกวน (Guan ware)รอยแตกร้าวที่ชัดเจนถือเป็นลักษณะที่พึงปรารถนา
สาเหตุของการเกิดรอยแตก ได้แก่: [ 1 ] [ 3 ]
- ความไม่สอดคล้องกันของการขยายตัวทางความร้อนการที่เคลือบไม่เข้ากันกับการขยายตัวทางความร้อนของตัวเซรามิกเป็นสาเหตุหลักของการแตกร้าว และอาจเกิดจากสาเหตุดังต่อไปนี้:
- การทำงานของเครื่องจักรไม่เต็มประสิทธิภาพ ส่งผลให้ร่างกายไม่สามารถขยายตัวเนื่องจากความร้อนได้เพียงพอ
- การเผาไหม้เร็วเกินไป ส่งผลให้ความร้อน ไม่เพียงพอต่อการ ทำงาน
- วัสดุที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำ
- เคลือบผิวที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนสูง
- การเผาเครื่องเคลือบดินเผาด้วยความร้อนสูงเกินไป
- การขยายตัวเนื่องจากความชื้นของเนื้อดินเนื้อดินที่มีรูพรุนจะบวมเล็กน้อยเนื่องจากการดูดซับความชื้น ในกรณีที่เคลือบถูกอัด เพียงเล็กน้อย ความชื้นนี้ก็อาจเพียงพอที่จะทำให้เกิดความตึงเครียดได้ ปัญหานี้ส่งผลให้เกิดรอยแตกร้าวแบบล่าช้าหรือแบบรอง ซึ่งเกิดขึ้นในช่วงระยะเวลาหนึ่งหลังจากที่ผลิตเครื่องปั้นดินเผาเสร็จแล้ว
- การเคลือบหนาเกินไปเป็นสาเหตุทั่วไปของการแตกร้าว เคลือบซึ่งควรทนต่อการแตกร้าว อาจแตกร้าวได้หากเคลือบหนาเกินไป เนื่องจากยิ่งพื้นผิวเคลือบอยู่ห่างจากเนื้อดินมากเท่าไหร่ แรงกดที่กระทำต่อพื้นผิวเคลือบก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น
- การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลันการเปิดเตาเผาเร็วเกินไปเมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 100 องศาเซลเซียส อาจทำให้เกิดรอยแตกร้าวและการผุกร่อนได้ ที่อุณหภูมิสูงกว่า 200 องศาเซลเซียส อาจเกิดความเสียหายร้ายแรงได้เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงปริมาตรที่ จุดผกผัน ของคริสโตบาไลต์ (ประมาณ 225 องศาเซลเซียส)
การทดสอบการแตกร้าวของ Stegerเป็นวิธีการประเมินความพอดีของเคลือบ โดยดำเนินการโดยการวัดการเสียรูปใดๆ ที่เกิดขึ้นระหว่างการเย็นตัวของแท่งบางๆ ที่เคลือบเพียงด้านเดียว[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]วิธีทั่วไปในการทดสอบความต้านทานการแตกร้าวของเครื่องเคลือบเซรามิกคือการนำชิ้นงานไปสัมผัสกับไอน้ำในหม้ออัดความดันที่ความดันอย่างน้อย 50 psi [ 7 ] [ 8 ]
กฎของ Seger เป็นชุดของกฎเชิงประจักษ์ที่ Hermann Segerเสนอเพื่อป้องกันการแตกร้าวและการลอก เพื่อป้องกันการแตกร้าว ควรปรับเนื้อดินดังนี้: ลดดินเหนียว เพิ่มซิลิกา อิสระ แทน ที่ดินเหนียวบอลเคลย์บางส่วนด้วย ดินขาว ลดเฟลด์สปาร์บดซิลิกาให้ละเอียดขึ้น เผา แบบ บิสกิตที่อุณหภูมิสูงขึ้น หรืออีกทางหนึ่ง สามารถปรับเคลือบได้: เพิ่มซิลิกาและ/หรือลดฟลักซ์ แทนที่ SiO2 บางส่วน B2O3 น้ำหนักสมมูลสูงด้วยฟลักซ์ที่มีน้ำหนักสมมูลต่ำกว่า เพื่อป้องกันการลอก ควรปรับเนื้อดินหรือเคลือบในทิศทาง[ 9 ]
ตัวสั่น
การสั่นไหวอธิบายถึงการแยกตัวของเคลือบออกจากเครื่องเซรามิกอันเป็นผลมาจากการบีบอัดที่มากกว่าในชั้นเคลือบเมื่อเทียบกับเนื้อดิน ซึ่งเกิดจากค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของเคลือบที่ต่ำกว่าค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของเนื้อดินเหนียว[ 10 ]
เป็นสิ่งที่ตรงกันข้ามกับการแตกร้าว เช่นเดียวกับขั้นตอนการป้องกัน: ดูSeger's Ruleด้านบน การสั่นไหวเรียกอีกอย่างว่าการลอก[ 3 ] [ 11 ] [ 12 ]
ปล่อยโลหะ
มีระเบียบข้อบังคับตั้งแต่ปลายทศวรรษ 1960 เพื่อปกป้องผู้บริโภคจากความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นจากสารพิษ โดยเฉพาะโลหะ ที่อาจรั่วไหลจากเคลือบลงสู่เครื่องดื่มและอาหารตะกั่วและแคดเมียมเป็นโลหะที่น่ากังวลมากที่สุด แม้ว่าการทดสอบอาจขยายไปรวมถึงโลหะอื่นๆ ด้วย แนวโน้มที่เคลือบใดๆ จะปล่อยโลหะออกมานั้นอาจขึ้นอยู่กับปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนระหว่างสูตรที่ใช้ การตกแต่งที่ใช้ และบรรยากาศในเตาเผา[ 1 ]
การตรวจสอบระดับการปล่อยโลหะจากเครื่องเคลือบเป็นส่วนหนึ่งของ ขั้นตอน การควบคุมคุณภาพของผู้ผลิตที่มีชื่อเสียงทั้งหมด[ 1 ] [ 13 ]วิธีการทดสอบจะถูกกำหนดตามมาตรฐานระดับชาติและระดับสากล แม้ว่าการทดสอบมักจะเกี่ยวข้องกับ: การแช่หรือเติมภาชนะด้วย สารละลาย กรดอะซิติก 4% ; ปิดฝาและทิ้งไว้ 24 ชั่วโมงที่อุณหภูมิห้องแม้ว่าหากทดสอบภาชนะสำหรับทำอาหารจะต้องใช้อุณหภูมิที่สูงขึ้น; เทสารละลายกรดอะซิติกออกจากภาชนะและวัดความเข้มข้นของโลหะที่ละลายโดยใช้ สเปกโทรส โกปีการดูดกลืนอะตอม[ 14 ]ขีดจำกัดการยอมรับถูกบังคับใช้โดยกฎหมาย และในขณะที่แตกต่างกันไปในแต่ละประเทศ แต่ทั้งหมดอยู่ใน ช่วง ppmกฎหมายที่เป็นที่ยอมรับมากที่สุดบางส่วน ได้แก่: ทั่วทั้งยุโรป 'EC Directive 84/500/EEC 1984'; สำหรับสหราชอาณาจักร 'GB Ceramic Ware (Safety) Regulations SI 1647, 1988'; และสำหรับสหรัฐอเมริกา 'คู่มือการปฏิบัติตามนโยบาย FDA 7117.06 และ 7117.07 สำหรับแคดเมียมและตะกั่ว' [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]
ข้อบกพร่องของพื้นผิวเคลือบ
ตุ่มพอง
บางครั้งฟองอากาศขนาดใหญ่ปรากฏเป็นข้อบกพร่องในเครื่องเซรามิก ตุ่มพองปรากฏเป็นฟองอากาศขนาดใหญ่ทั้งใต้พื้นผิวหรือทะลุผ่านพื้นผิว ทำให้เกิดขอบคมและหยาบที่สะสมสิ่งสกปรก พื้นผิวเคลือบดูไม่น่ามองและดูเหมือนก้อนฟองอากาศ หลุม และรูเล็กๆ ที่เดือดพล่าน[ 3 ] [ 18 ]
คลาน
ข้อบกพร่องที่ปรากฏเป็นรอยด่างไม่สม่ำเสมอของเนื้อดินเผาที่เผยให้เห็นผ่านเคลือบ เนื่องจากเคลือบไม่ยึดเกาะหรือเปียกเนื้อดินในระหว่างการเผา สาเหตุเกิดจากการยึดเกาะที่อ่อนแอระหว่างเคลือบกับเนื้อดิน ซึ่งอาจเกิดจากคราบมันหรือฝุ่นบนพื้นผิวของภาชนะเผา หรือจากการหดตัวของเคลือบที่ใช้ในระหว่างการแห้ง ข้อบกพร่องนี้มีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นกับภาชนะที่เผาเพียงครั้งเดียว เช่น สุขภัณฑ์[ 1 ] [ 3 ] [ 19 ] [ 20 ]
เครื่องหมายโลหะ
รอยโลหะเป็นเส้นสีเข้ม มักมีรอยเสียหายบนเคลือบร่วมด้วย เกิดจากการสะสมของโลหะระหว่างการใช้เครื่องใช้โลหะ มีดหรือโลหะชนิดอ่อนอื่นๆ จะทิ้งรอยเปื้อนโลหะบางๆ ไว้บนเครื่องปั้นดินเผาหากเคลือบมีรอยบุ๋มเล็กๆ เคลือบอาจมีพื้นผิวที่บกพร่องนี้ตั้งแต่ออกจากเตาเผาเคลือบหรืออาจพัฒนาพื้นผิวดังกล่าวในภายหลังอันเป็นผลมาจากความทนทานทางเคมีที่ไม่เพียงพอ ข้อบกพร่องนี้ยังเรียกว่ารอยมีด[ 3 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]
รูเข็ม
ข้อบกพร่องที่มักเกิดจากฟองอากาศในเคลือบเมื่อหลอมเหลวซึ่งแตกออกแต่ได้รับการซ่อมแซมเพียงบางส่วน ฟองอากาศส่วนใหญ่มักเกิดจากก๊าซที่มาจากอากาศที่ติดอยู่ระหว่างอนุภาคของผงเคลือบเมื่อเคลือบเริ่มสุก หรือจากก๊าซที่ระเหยออกมาจากสารประกอบคาร์บอเนต[ 24 ] [ 25 ]
ตัวอย่างเฉพาะของรูเล็กๆ คือรูพรุน รูเล็กๆ หรือหลุมที่บางครั้งเกิดขึ้นในเซรามิกเคลือบที่ไม่ใช่แก้วในขณะที่อยู่ในเตาเผา ตกแต่ง สาเหตุของข้อบกพร่องนี้คือการเกิดไอน้ำ ที่ถูกดูด ซับโดยเนื้อเซรามิกที่มีรูพรุนในช่วงเวลาระหว่างการเผาเคลือบและการเผาตกแต่ง ผ่านรอยแตกเล็กๆ ในเคลือบ[ 26 ] [ 27 ]
ลิงก์ภายนอก
- การศึกษาเกี่ยวกับการขยายตัวของเคลือบ