色釉料色差檢測技術

一、檢測原理

色釉料的色差檢測基于色度學理論，核心是通過量化樣品顏色在標準顏色空間中的坐標位置，并計算其與標準色板或目標顏色之間的幾何距離。

1. CIE標準色度系統(tǒng)：這是照明委員會建立的顏色定量描述體系。其基本原理是通過測量物體反射或透射的光譜功率分布，結合標準觀察者函數(shù)和標準光源的光譜能量分布，計算出三刺激值X, Y, Z。隨后，可將其轉(zhuǎn)換為更符合人類視覺感知的均勻顏色空間，如CIEL*a*b*和CIEL*C*h。

2. 光譜光度法：檢測儀器通過照射樣品，測量其在可見光范圍內(nèi)（通常為360nm至780nm）各個波長的反射率或透射率，獲得樣品的光譜數(shù)據(jù)。這是基礎、精確的顏色測量方法，是所有色度值計算的源頭。

3. 色差公式：在CIEL*a*b*顏色空間中，色差ΔE*ab定義為兩個顏色點之間的歐幾里得距離。為更好地匹配人眼視覺感知，后續(xù)發(fā)展出多種改進的色差公式，如CMC(l:c)、CIE94和CIEDE2000。這些公式對L*（明度）、a*（紅綠軸）、b*（黃藍軸）的不同區(qū)域賦予了不同的容差權重，使得計算結果與人眼判斷更為一致。

二、檢測項目

色釉料色差檢測項目可系統(tǒng)分類如下：

1. 顏色基本參數(shù)：

   • 三刺激值(X, Y, Z)：顏色計算的基礎。

   • 色品坐標(L*, a*, b*)：在CIEL*a*b*空間中的具體位置。

   • 色品坐標(L*, C*, h*)：在CIEL*C*h空間中的具體位置，其中C*為彩度，h為色調(diào)角。

2. 色差：

   • 總色差(ΔE)：使用不同公式計算，如ΔE*ab, ΔECMC, ΔE94, ΔE00。

   • 分項色差：包括明度差(ΔL*)、彩度差(ΔC*)、色調(diào)差(ΔH*)。這些分項數(shù)據(jù)對于分析色差來源至關重要。

3. 光譜曲線：反射率或透射率隨波長變化的曲線，是顏色的“指紋”，用于分析同色異譜現(xiàn)象和進行配色。

4. 白度與黃度：針對白色或近白色釉料，有專門的白度指數(shù)和黃度指數(shù)。

5. 遮蓋力與透明度：通過測量在黑白背景上的色差或反射率來評估。

6. 顏色強度：通過與標準樣品對比光譜數(shù)據(jù)，評估著色劑的著色能力。

7. 同色異譜指數(shù)：評估兩個在不同光源下顏色匹配的樣品，在切換光源后出現(xiàn)的色差程度。

三、檢測范圍

色釉料色差檢測廣泛應用于對顏色一致性有嚴格要求的行業(yè)：

1. 建筑衛(wèi)生陶瓷：瓷磚、衛(wèi)浴產(chǎn)品的釉面顏色一致性是基本質(zhì)量要求。需控制同一批次、不同批次間的色差。

2. 日用陶瓷與藝術陶瓷：確保餐具、工藝品等裝飾圖案和釉色的準確性與穩(wěn)定性。

3. 玻璃行業(yè)：用于玻璃瓶罐、器皿、建筑玻璃的釉料和彩色玻璃的顏色控制。

4. 搪瓷行業(yè)：確保搪瓷制品釉面的顏色符合設計要求。

5. 電子陶瓷：如氧化鋯陶瓷手機背板等，對顏色有極高的均勻性要求。

6. 新型材料：用于半導體、光伏等領域的功能性釉料和涂層，其顏色有時也與性能相關。

各行業(yè)的具體要求體現(xiàn)在色差容限(ΔE)的設定上，從嚴格的ΔE00 < 0.5（如高端電子產(chǎn)品）到一般的ΔE00 < 2.0（如部分建筑材料）不等。

四、檢測標準

國內(nèi)外標準組織制定了多項色度測量和色差評定的規(guī)范。

對比分析：標準（ISO/CIE）和各國標準在核心原理上高度統(tǒng)一，均基于CIE標準色度系統(tǒng)。主要差異在于：

• 采納程度：中國標準多等效或修改采用標準，技術內(nèi)容基本一致。

• 行業(yè)應用：各行業(yè)、企業(yè)會根據(jù)產(chǎn)品特點，在基礎標準之上制定更具體、更嚴格的內(nèi)部色差控制標準，并選擇更先進的色差公式（如CIEDE2000）。

五、檢測方法

1. 取樣與制樣：

   • 確保樣品具有代表性，表面平整、清潔、無污染。

   • 對于粉末色釉料，需按標準方法壓制成表面均勻平整的試片。

   • 對于液態(tài)釉料，需采用線棒涂布器或旋涂儀在標準基板上制備均勻厚度的濕膜，并按指定工藝干燥、燒結。

2. 儀器校準：測量前必須使用儀器自帶的標準白板和黑板進行校準，確保儀器處于正常工作狀態(tài)。

3. 測量模式選擇：

   • 反射測量：適用于不透明釉面。包含包含鏡面反射(SPIN/SCI) 和排除鏡面反射(SPEX/SCE) 兩種模式。SCI模式包含鏡面光澤，反映材料的總反射率，受表面狀態(tài)影響小，更適合顏色本身的分析；SCE模式更接近人眼視覺感受，受表面光澤和紋理影響大。

   • 透射測量：適用于透明或半透明玻璃釉料。

4. 測量操作要點：

   • 穩(wěn)定測量環(huán)境：避免震動、強磁場和溫度劇烈波動。

   • 測量孔徑：根據(jù)樣品尺寸和顏色均勻性選擇合適的測量孔徑。

   • 多次測量取平均：為克服樣品不均勻性和隨機誤差，應在樣品不同位置進行多次測量（通常3~5次）后取平均值。

   • 測量幾何條件：常用的是d/8°（漫射照明，8°接收）幾何結構，需在測量報告中明確注明。

六、檢測儀器

主要儀器為色差計和分光測色儀。

1. 色差計：

   • 原理：通過模擬CIE標準觀察者函數(shù)的濾光片，直接測量樣品的三刺激值。又稱三刺激值色度計。

   • 技術特點：結構相對簡單，體積小，價格低，測量速度快。但由于濾光片匹配不可能完全理想，絕對精度較低，易受儀器間差異影響。主要用于生產(chǎn)現(xiàn)場的快速色差篩查和控制。

2. 分光測色儀：

   • 原理：通過光柵或干涉儀分光，測量樣品在整個可見光波段的光譜反射率或透射率曲線，進而計算出各種色度數(shù)據(jù)。

   • 技術特點：

     • 高精度：提供基礎的光譜數(shù)據(jù)，計算結果準確可靠。

     • 多功能性：可計算任意光源下的色度值，進行同色異譜分析。

     • 儀器間一致性高：基于光譜數(shù)據(jù)，不同品牌型號的高品質(zhì)儀器間數(shù)據(jù)可比性好。

     • 分為臺式、便攜式和在線式。臺式機精度高，用于實驗室；便攜式用于現(xiàn)場和實驗室；在線式集成于生產(chǎn)線，進行實時監(jiān)控。

七、結果分析

1. 分析方法：

   • 色差容限判斷：將計算出的總色差ΔE與預設的容限（如ΔE00 < 1.0）進行比較，判定“合格”或“不合格”。

   • 分項色差分析：當總色差超差時，需分析ΔL*, ΔC*, ΔH*。

     • ΔL*為“+”表示樣品偏亮，“-”表示偏暗。

     • ΔC*為“+”表示樣品偏艷（飽和），“-”表示偏淡。

     • ΔH*為“+”表示樣品在色相環(huán)上偏向逆時針方向（如偏綠），為“-”表示偏向順時針方向（如偏紅）。通過分析可指導生產(chǎn)工藝調(diào)整方向。

   • 光譜曲線比對：將樣品與標準的光譜曲線疊加。若曲線基本重合而色差小，說明顏色匹配良好。若曲線交叉，則存在同色異譜，在不同光源下色差會變化。

   • 趨勢分析：對連續(xù)生產(chǎn)過程中的色差數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計過程控制，繪制控制圖，監(jiān)控顏色變化的趨勢，實現(xiàn)預警和預防性控制。

2. 評判標準：

   • 客觀標準：以計算出的色差值（優(yōu)先使用CIEDE2000）與既定容限的對比為主要依據(jù)。

   • 主觀驗證：在臨界情況下，或當儀器測量與目視感覺不一致時，需在標準光源燈箱（如D65日光）下，由經(jīng)過訓練的觀察者進行目視比對，作為終裁決的輔助手段?？陀^數(shù)據(jù)與主觀感知相結合是可靠的評判方式。