釉面瓷砖防滑处理：微观结构和形貌的修饰.PDF

/science-lab/anti-slip-treatment-on-glazed-ceramic-tiles-microstructural-and-topographic-modifications/ 釉面瓷砖防滑处理：微观结构和形貌的修饰 Elisa Rambaldi, PhD 1 Barbara Mazzanti 1 1 意大利博洛尼亚，博洛尼亚陶瓷中心（CCB） 瓷器是一种制造工艺与物理机械性 能完美结合的产物。尽管它具有优 良的技术特点，但其防滑性能差异 很大，这取决于瓷砖的终饰面：粗 糙的还是光滑的、上釉的还是抛光 的。为了降低在已铺设瓷砖上滑倒 的风险，市场上已推出若干种表面 处理方法。大部分的处理方法涉及 到酸或酸性物质（氢氟酸或氟化氢 铵），这些化学品均可腐蚀陶瓷表面。 众多文献探讨了釉面瓷砖微观结构在酸性或碱性环境中的修饰[1–3]。几篇论 文提及将化学腐蚀用作防滑处理方法，考虑到安全方面的问题，但未深入研究 陶瓷表面特性[4–5]。深入了解瓷砖表面微观结构、形貌和纹理参数，将非常 有助于评估酸处理是否会产生防滑表面而未损坏陶瓷制品。 表面形貌是瓷砖表面非常重要的特征。目前测量表面参数的仪器多种多样。一 般而言，测量技术分为两类：（a）接触式，（b）非接触式。接触式探针式表 面轮廓仪应用最普遍，但近年来开发出了非接触式表面轮廓仪，比如共聚焦和 干涉显微镜，目前正在广泛使用。如今，新一代测量工具的应用，促进了传统 及高级陶瓷制品表面纹理的定性和定量表征。瓷砖表面一般使用探针式二维表 面轮廓仪进行分析，但二维测量结果通常不足以准确描述表面。 本文对两种商业釉面瓷砖防滑处理前后的表面进行研究分析。目的是探明其防 滑性与其表面微观结构、三维形貌及表面纹理参数之间是否具有相关性[6]。 实验 研究两种化学和矿物成分类似但终饰面不同的釉面瓷砖：瓷砖A 表面不均匀、 粗糙，而瓷砖B 表面均匀、光滑。商用防滑表面处理方法使用基于氢氟酸的溶 液，按照制造商说明将该溶液涂在瓷砖表面（手工），然后瓷砖A 静置1 分 钟，瓷砖B 静置30 秒。对A、B 两种瓷砖表面处理前后的样品（ “A未处理” 和 “A已处理”， “B未处理”和 “B已处理”）进行表面表征。 使用下列分析方法在微观尺度上研究瓷砖表面处理造成的影响：  矿物学和微观结构分析: o X 射线衍射（XRD PW 3830; Philips, NL）； o 扫描电子显微镜（SEM, Zeiss EVO 40, D）和能量色散X 射线谱显微分析 （EDS, Inca, Oxford Instruments, UK），在典型的电子加速电压（EHT）25kV 下 操作；  表面形貌表征及制图： o 使用共聚焦模式的立体光学显微镜/表面轮廓仪（Leica DCM 3D）。 由于研究旨在评估表面处理对瓷砖防滑性能的影响，因此根据以下标准开展测 试：DIN 51130[7]和DIN 51097[8]。这些标准所载方法通常称为斜坡测试， 即一人穿鞋或赤脚走在倾斜表面上。斜面也可以涂上润滑剂，比如油、肥皂 水、净水等。按照这些标准，测试人员在其上覆盖受试瓷砖的平坦表面上来回 走动，同时逐渐增加表面倾斜度。可以选择干净的表面，或者涂上润滑剂。对 测试人员开始下滑的倾斜角进行测定。 结果 表1 按丰富程度顺序显示 “A未处理”和 “B未处理”瓷砖样品表面上的矿物 相。两种样品的XRD 图也表明存在大量的非结晶相，这是瓷砖组成的特征。 表1：瓷砖A 和B 未处理样品的矿物组成。 样品 矿物相 “A未处理” 石英、斜长石、锆石（痕量） “B未处理” 石英、斜长石、锆石、刚玉（痕量） 图1 显示 “A未处理”和 “B未处理”样品表面的SEM-EDS 元素显微分析结果。 本文未报告已处理样品表面所做的同样显微分析的结果，因为检测发现其元素 组成与未处理样品没有显著差异。 图1：瓷砖A 和B 未处理样品表面的EDS 光谱： “A未处理”[满刻度 = 251 点] （a），“B未处理”[满刻 度 = 686 点] （b）。 图2～5 显示瓷砖A 和B 未处理和已处理样品的典型SEM 显微图。通过比较这些 显微图（未处理样品与已处理样品相比较），可以推断出，表面处理蚀刻非晶 相并使表面上存在的矿物（结晶）相