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原文传递一种色差测量法检测骨质瓷器釉面耐化学腐蚀性能的方法

专利名称：	一种色差测量法检测骨质瓷器釉面耐化学腐蚀性能的方法
摘要：	本发明涉及一种骨质瓷器釉面耐化学腐蚀性能的检测方法，检测步骤包括：样品制备及前处理；室温试验；加热试验；试验结果计算；数据修约；性能判定；其特别之处在于：应用分光测色仪对以色差ΔEab表征的骨质瓷器釉面耐化学腐蚀性能进行精准定量检测，并计算其色差ΔEab数值；本发明规定经不同种类、不同浓度的化学溶液腐蚀后，在特定温度的腐蚀周期内，测定骨质瓷样品受蚀前后的色差变化ΔEab*；参考国际公认颜色差异判定准则，实现对骨质瓷器釉面耐蚀性的精准定量测试。本发明提高了陶瓷釉面耐化学腐蚀性检测的技术水平，达到现代化和定量化，为实现检测结果的精准化奠定了仪器设备硬件基础，能够为陶瓷企业改进生产工艺、提升产品理化性能提供检测技术支撑。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	河北;13
申请人：	李文杰
发明人：	李文杰;张侃;郝凌云;赵淑忠;鲁学军;郝秋伟;李丽华
专利状态：	有效
申请日期：	2017-11-01T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-14T00:00:00+0800
申请号：	CN201711052262.2
公开号：	CN109752322A
分类号：	G01N21/25(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	063000 河北省唐山市北新西道35号
主权项：	1.一种骨质瓷器釉面耐化学腐蚀性能的检测方法，检测步骤包括：（1）样品制备及前处理；（2）室温试验；（3）加热试验；（4）试验结果计算；（5）数据修约；（6）性能判定；其特征在于：应用分光测色仪对以色差ΔEab表征的骨质瓷器釉面耐化学腐蚀性能进行精准定量检测，具体的：在室温试验步骤中：（1）对骨质瓷样品进行化学腐蚀实验前，先在符合QB/T 1503-2011《日用陶瓷白度测定方法》标准规定的实验条件下，采用经检定合格的陶瓷标准白板对分光测色仪进行校准，同时将分光测色仪的测量模式设定为连续测量3次、自动求平均值; 然后，按照图1所示，在每个试样的待测釉面上选取五个测点位置A、B、C、D、E；使用仪器分别测定上述五个测点处的颜色及三刺激值X、Y、Z，取其算术平均值作为该试样承受化学腐蚀前釉面颜色的平均分布数据；并将各试样未受化学腐蚀时的颜色设定为目标色，同时为每个目标色编排序号并保存；（2）每隔2h±2min使用分光测色仪分别测定各试样A、B、C、D、E五个测点位置处的颜色与其受蚀前所设目标色之间的色差，并测定各点的三刺激值X、Y、Z；取其算术平均值作为该试样经某种化学试剂腐蚀特定时间后釉面颜色的平均分布数据; 在加热试验步骤中：（1）对骨质瓷试样进行加热试验前，先在符合QB/T 1503-2011《日用陶瓷白度测定方法》标准规定的实验条件下，采用经检定合格的陶瓷标准白板对分光测色仪进行校准，同时将分光测色仪的测量模式设定为连续测量3次、自动求平均值; 然后，按照图1所示，在每个试样的待测釉面上选取五个测点位置A、B、C、D、E；使用仪器分别测定上述五个测点处的颜色及三刺激值X、Y、Z，取其算术平均值作为该试样承受化学腐蚀前釉面颜色的平均分布数据；并将各试样未受化学腐蚀时的颜色设定为目标色，同时为每个目标色编排序号并保存；（2）每隔2h±2min使用分光测色仪分别测定各试样A、B、C、D、E五个测点位置处的颜色与其受蚀前所设目标色之间的色差，并测定各点的三刺激值X、Y、Z；取其算术平均值作为该试样经某种化学试剂在加热条件下腐蚀特定时间后釉面颜色的平均分布数据; 在试验结果计算时：根据仪器性能特点，直接读取色差检测数据或以分光测色仪测量的各组骨质瓷试样受蚀前后的三刺激值X、Y、Z为基础数据，计算CIE 1976(Lab)色空间中的色品坐标x、y、z以及明度指数L和色品指数a、b的数值，根据GB/T 7921中的色差公式计算各组骨质瓷试样经不同类别、不同温度的化学试剂侵蚀前后的色差值ΔEab；在性能判定时：（1）针对室温和加热两种不同的试验温度条件，在每种酸性、碱性及中性化学试剂对骨质瓷试样的持续腐蚀过程中，选取特定周期内每间隔2h所测得试样较其承受化学腐蚀之前相比釉面色差ΔEab的最大值作为该试样承受这一试剂化学腐蚀性能的评价指标；每组骨质瓷样品耐该试剂化学腐蚀性能的评价指标为其3个试样蚀后色差值ΔEab最大值的算术平均值；（2）取自每组不同骨质瓷样品的3个试样经同一种化学试剂持续侵蚀特定周期后，当某个试样色差值ΔEab的最大值大于此组试样色差值ΔEab最大值算术平均值的10%时，要重新提取一组样品重复实验；计算前后两组骨质瓷样品经这一试剂侵蚀特定周期后各个试样色差值ΔEab最大值的算术平均值，如果某个试样色差值ΔEab的最大值大于这两组6个样品色差值ΔEab最大值算术平均值的10%，则弃之；取剩余试样色差值ΔEab最大值的算术平均值作为该批次骨质瓷样品耐此化学试剂侵蚀性能的判定参数进行评价。 2.根据权利要求1所述的骨质瓷器釉面耐化学腐蚀性能的检测方法，其特征在于，具体的检测步骤是：（1）样品制备及前处理 1.1 骨质瓷样品的数量及规格将同一厂家、同一生产批次，器型、规格、尺寸相同，表面无裂纹、无疵点、无彩饰、无缺釉、无针孔等缺陷的骨质白瓷平盘作为测试样品，以取自不同样品的3个骨质瓷试样作为一组；平盘样品提取应满足室温试验及加热试验所用试样数量要求； 1.2 室温试验的试样数量及规格对于室温试验方法，试样数量为11组，每组试样只用于一种试剂的侵蚀试验，每个试样的切割尺寸为(60±3)mm×(60±3)mm，厚度不大于6mm；应确保试样待测部位覆有釉面且平整，平坦部位的面积应大于盖子的直径； 1.3 加热试验的试样数量及规格对于加热试验方法，试样数量为8组，每组试样只用于一种试剂的侵蚀试验，每个试样的切割尺寸为(80±4)mm×(80±4)mm, 厚度不大于6mm； 1.4 试样前处理试验前应将试样充分洗净，先用中性洗涤剂清洗，然后分别用自来水和蒸馏水冲洗干净；将洗净后的试样用清洁毛巾吸干，放入温度为100℃±5℃的干燥箱内烘烤60min，并将烘干后的试样移入硅胶干燥器中冷却2h以上；（2）室温试验 2.1 对骨质瓷样品进行化学腐蚀实验前，首先在符合标准QB/T 1503-2011《日用陶瓷白度测定方法》规定的实验条件下，采用经检定合格的陶瓷标准白板对仪器进行校准，同时将分光测色仪的测量模式设定为连续测量3次、自动求算术平均值； 2.2 按照图1所示，在每个试样的待测釉面上依次选取五个测量点，其中测点A的位置为试样的几何中心，测点B、C、D、E的位置分别为该试样正方形表面两条对角线长度的四分之一点处；测量并记录各测点的位置； 2.3 使用仪器分别测定A、B、C、D、E五个测点位置处的颜色及三刺激值X、Y、Z，取其算术平均值作为该试样承受化学腐蚀前釉面颜色的平均分布数据； 2.4 将各试样未受化学腐蚀时的颜色设定为目标色，同时为每个目标色编排序号并保存；以便其釉面遭受化学腐蚀后，通过分光测色仪能够直接测量并读取腐蚀前后的色差值； 2.5 用移液枪移取3.0ml±0.3ml表1中所列的11种试验溶液，分别滴加于11组骨质瓷试样的釉面上，用L棒将试样表面的化学溶液涂抹均匀，并完全覆盖A、B、C、D、E五个测点位置，然后迅速将盖子倒扣在试样上，使其盖住整个试验区域； 2.6 在整个试验过程中试剂作用时间和环境温湿度条件应符合表1的规定，并满足遮光要求； 2.7 每隔2h±2min移除盖子，用蒸馏水将试验区域冲洗干净并用无氟滤纸吸干，重复上述2.3操作步骤，使用分光测色仪分别测定各试样A、B、C、D、E五个测点位置处的颜色与其受蚀前所设目标色之间的色差，并测定各点的三刺激值X、Y、Z；取其平均值作为该试样经某种化学试剂腐蚀特定时间后釉面颜色的平均分布数据； 2.8 待室温溶液腐蚀时间满足10h±10min后，终止试验；表1 室温试验用化学试剂及试验条件（3）加热试验 3.1 对骨质瓷试样进行加热试验前，重复上述室温试验中第2.1~2.4操作步骤，使用分光测色仪分别测定各试样A、B、C、D、E五个测点位置处的颜色及三刺激值X、Y、Z，取其算术平均值作为该试样承受化学腐蚀前釉面颜色的平均分布数据； 3.2 加热试验所用装置为平底圆形反应器，结构见图2；按照图示连接试验装置，将待测试样放入反应容器底部，使其釉面待测试验区域朝上； 3.3 将1000mL符合表2规定的试验溶液由回流冷凝器的接口处注入反应容器内，使溶液充分浸没试样；安装好回流冷凝器，用橡胶塞密封试验装置； 3.4 通入冷却水，接通电热圈电源，用温度计测量试验温度，温度计的水银球应处于试验溶液液面高度一半的位置；在整个试验过程中，溶液温度应符合表2规定并保持恒定，从试验溶液达到规定的温度范围开始计时； 3.5 在试验期间，对于处于沸腾状态的试验溶液，应将冷凝液收集器的收集速度控制在8mL/3min～10mL/3min； 3.6 每隔2h±2min停止加热一次，待反应瓶内的试验溶液冷却后，用长柄夹取出试样，然后用蒸馏水充分冲洗并用滤纸吸干试样表面的水分； 3.7使用分光测色仪分别测定各试样A、B、C、D、E五个测点位置处的釉面颜色与其受蚀前所设目标色之间的色差，并测定各点的三刺激值X、Y、Z；取其平均值作为该试样经某种化学试剂在加热条件下腐蚀特定时间后釉面颜色的平均分布数据； 3.8 到达表2规定的试验周期后，停止加热并终止试验；注：1.试验过程中不需要测温时，应用橡胶塞将反应瓶的测温孔密封； 2.调整试验溶液时，应尽快将反应瓶内原有溶液倒出，待试验装置冷却后将其拆卸并用自来水冲洗（1～2）遍，然后用蒸馏水充分冲洗；表2 加热试验用化学试剂及试验条件（4）结果计算根据分光测色仪的性能特点，骨质瓷试样受蚀前后的釉面色差数值，可相应地通过仪器直接读取得到或者利用公式计算得出； 4.1直接读取法针对室温实验和加热试验两种测试条件，因事先已将试样受蚀前的釉面颜色设定为目标色，故各组骨质瓷试样受蚀前后釉面色差的定量变化可由分光测色仪直接读取得到，即试样经化学试剂腐蚀一定时间后，所测得的釉面颜色实为其受蚀前后两种釉面颜色之间的色差； 4.2 公式计算法以分光测色仪测量的各组骨质瓷试样受蚀前后的三刺激值X、Y、Z为基础数据，计算CIE1976(Lab)色空间中的色品坐标x、y、z以及明度指数L和色品指数a、b的数值，根据GB/T7921中的色差公式计算各组骨质瓷试样经不同类别、不同温度的化学试剂侵蚀前后的色差值ΔEab；具体计算公式如下： x=X/(X+Y+Z)…………………………………………………………………(1) y=Y/(X+Y+Z)…………………………………………………………………(2) L=116/(Y/Yn)1/3………………………………………………………………(3) a=500[(X/Xn)1/3-(Y/Yn)1/3]……………………………………………………(4) b=200[(Y/Yn)1/3-(Z/Zn)1/3]……………………………………………………(5) ΔEab=[(ΔL)2+(Δa)2+(Δb)2]1/2…………………………………………(6) 式中: X——X刺激值； Y——Y刺激值； Z——Z刺激值； x、y——色品坐标； L——明度指数； a、b——均匀色品指数； Xn、Yn、Zn——CIE 1964标准照明体D65的三刺激值； Xn=94.81, Yn=100.00, Zn=107.32； ΔL——同一个骨质瓷试样受蚀前后的明度指数之差； Δa、Δb——同一个骨质瓷试样受蚀前后的色品指数之差； ΔEab——同一个骨质瓷试样受蚀前后的色差值；（5）数据修约测量结果的数据修约应符合GB/T 4739-2015《日用陶瓷颜料色度测定方法》中第8.1〜8.3有关规定,每个试样的三刺激值X、Y、Z由仪器直接读取，每组试样的三刺激值分别以该组3个试样三刺激值的算术平均值表示，精确到小数点后一位；试样的色品坐标计算结果修约至小数点后四位,明度指数、色品指数修约至小数点后两位；试样受蚀前后的色差测定结果ΔEab修约至小数点后一位；（6）性能判定 6.1骨质瓷釉面耐化学腐蚀性能评价指标的确定基于性能评价标准的科学性和规范性要求，本发明针对骨质瓷试样在不同实验温度的条件下，经不同类别、不同浓度的化学试剂持续作用一定时间后，釉面颜色的变化趋势呈现互不相同的特点；在参考借鉴美标ASTM C 283-2013《Standard Test Methods forResistance of Porcelain Enameled Utensils to Boiling Acid搪瓷器皿耐沸腾酸腐蚀的标准试验方法》对搪瓷釉面耐沸腾酸液腐蚀性能相关评价规定的基础上；针对室温和加热两种不同的试验温度条件，在每种酸性、碱性及中性化学试剂对骨质瓷试样的持续腐蚀过程中，选取特定周期内每间隔2h所测得试样较其承受化学侵蚀之前相比釉面色差ΔEab的最大值作为该试样承受这一试剂化学腐蚀性能的评价指标；每组骨质瓷样品耐该试剂化学腐蚀性能的评价指标为其3个试样蚀后色差值ΔEab最大值的算术平均值； 6.2 骨质瓷釉面耐化学腐蚀性能的判定依据根据国际公认的颜色差异判定准则: 表3 颜色差异判定准则根据实验数据和国际准则要求，采取以下分级判定标准： ΔEab≤0.5(NBS单位）为颜色无变化，耐化学腐蚀性能良好； 1.5≥ΔEab＞0.5(NBS单位）为颜色变化不明显，耐化学腐蚀性能一般； ΔEab＞1.5(NBS单位）为颜色变化明显，耐化学腐蚀性能较差； 6.3 每组骨质瓷样品釉面耐化学腐蚀性能评价结果的判定取自每组不同骨质瓷样品的3个试样经同一种化学试剂持续侵蚀特定周期后，当某个试样色差值ΔEab的最大值大于此组试样色差值ΔEab最大值算术平均值的10%时；需要重新提取一组样品重复上述实验步骤；计算前后两组骨质瓷样品经这一试剂侵蚀特定周期后各个试样色差值ΔEab最大值的算术平均值，如果某个试样色差值ΔEab的最大值大于这两组6个样品色差值ΔEab最大值算术平均值的10%，则弃之；取剩余试样色差值ΔEab*最大值的算术平均值作为该批次骨质瓷样品耐此化学试剂侵蚀性能的判定参数，并按照6.2给出的性能判定依据进行评价。
所属类别：	发明专利