仿黃金光澤釉的研究

摘要 本實驗采用熔塊釉制備了仿黃金金屬光澤釉，主要采用單因素實驗法考察了發色劑和工藝條件對金屬光澤釉的影響，最終制備出在1190～1250℃下快速燒成的適用于建筑陶瓷用的仿黃金金屬光澤釉。

關鍵詞 黃色，金屬光澤釉，工藝條件

1引 言

金屬光澤釉是一種新型陶瓷藝術釉，它不僅具有金屬般高雅、華麗的外觀效果，而且具有陶瓷釉本身造價低、耐腐蝕等許多優良性能，因此越來越受到陶瓷行業的重視。本實驗用熔塊釉制備了仿黃金金屬光澤釉，主要采用單因素實驗法考察了發色劑、燒成制度、釉層厚度對仿黃金光澤釉的影響。

2實驗過程

2.1 坯樣準備

對坯料并沒有特殊的要求，本實驗選用景德鎮原料總廠生產的普通泥料，用Φ30×H0.5模具，采用可塑成形的方法制成坯體試片，在恒溫干燥箱中干燥后，經過修補、打磨，在950℃溫度下素燒后備用。

2.2 實驗原料和儀器

實驗所需原料及其化學組成列于表1。

2.3 熔塊的配制

熔塊的組成（wt%）：石英 32～40%、高嶺土6～12%、碳酸鈣10～14%、碳酸鈉0～6%、鉛丹25～30%。按組成稱量各種原料，混合均勻后裝入坩堝中，在硅碳棒電爐中熔融2h，然后倒入冷水中淬冷成細小顆粒，經烘干破碎，球磨過325目篩，備用。

2.4 基礎釉的實驗式

經過多次試驗，最終確定出最佳的基礎釉式為：

2.5 實驗工藝流程及主要工藝參數

工藝流程：

烘料→按配方配料→球磨→過篩→施釉→干燥→燒成

主要工藝參數：

料∶球∶水(wt%)=1∶2∶0.65；釉料細度：過250目篩；球磨時間：12min；篩余：0.1% ；釉層厚度：0.3～0.5mm；施釉方式：淋釉或浸釉

3結果分析與討論

3.1發色劑成分對仿黃金光澤的影響

3.1.1 MnO₂和CuO用量及比例對金屬光澤的影響

當單獨添加發色劑MnO₂/CuO質量比為3、4、5、6時，釉面均呈黑色金屬光澤，但MnO₂/CuO質量比為5時效果最好。這可能是由于當MnO₂/CuO質量比為5時，其Cu、Mn比例正好與CuMn₂O₄尖晶石中的Cu、Mn比例接近。適量地多添加MnO₂有利于生成CuMn₂O₄尖晶石晶體，而過多MnO₂則會使釉面發黑、發暗，釉面無光；如果CuO加入量過多也會導致釉面無光。

3.1.2 NiO用量對金屬光澤的影響

在確定MnO₂/CuO質量比為5時，當NiO添加量為5%、8%、11%、14%時釉面全部呈黃色金屬光澤，其中NiO添加量為11%時黃色光澤效果最好。而當NiO添加量增加到17%時，釉面大部分呈黃色金屬光澤且略帶少量黑色光澤，當NiO添加量大于17%時黑色區域逐漸增多，光澤變差。

從上述結果可知：NiO占發色劑的百分含量在5～13%時都能形成黃色金屬光澤，其中11%時效果最好。隨著NiO含量的繼續增加并超過17%時，釉面黑色區域越來越多。

3.1.3 TiO₂用量對金屬光澤的影響

TiO₂用量為8%、10%、13%、15%時釉面全部呈黃色金屬光澤，并且比未加TiO₂時釉面光澤效果更好更鮮艷，其中TiO₂用量為15%時釉面黃色效果最好。隨著TiO₂含量繼續增加時，黃色光澤釉面中出現銀色光澤并逐漸增多，當TiO₂用量增加到35%時釉面全部呈銀色金屬光澤。

從上述結果可知：發色劑中加入TiO₂后釉面黃色光澤效果更好更鮮艷。TiO₂占發色劑的百分含量在8～15%時都能形成黃色金屬光澤，其中15%時效果最好。隨著TiO₂含量繼續增加并且到35%時，釉面銀色金屬光澤越來越多。

3.2最高燒成溫度與保溫時間對金屬光澤呈色效果的影響

在確定出最佳的發色劑比例時，本實驗還考察了燒成溫度和保溫時間對釉面光澤的影響。在相同的保溫時間下（25min），在1160～1190℃下釉面出現金屬光澤，但亮度差；1190～1250℃時釉面金屬光澤強、光亮、平整光滑；1250～1280℃時釉面金屬光澤覆蓋面積減少。由實驗可知，在1190～1250℃左右是比較合適的燒成溫度范圍，在此溫度范圍下燒成的釉面平整且光澤度好。它的燒成范圍比較寬，為工業化提供了良好的基礎。

隨著保溫時間的不同，其釉面效果也不一樣，當未保溫時，釉面質量差、有褶皺；隨著保溫時間增加到20min，釉面有較好的金屬光澤，但有波折漫反射；當保溫時間為20～40min時，釉面有很強的金屬光澤，呈鏡面反射；當繼續增加保溫時間到60min時，釉面光澤反而減少。由此可以得出：保溫時間過短或過長對金屬光澤的形成都不利，只有保溫在半小時范圍左右能夠得到較好的金屬光澤釉面效果。

合理的燒成溫度與保溫時間可以保證釉面光滑且金屬光澤強。這是由于過低的溫度、過短的保溫時間，使反應不完全，同時低溫下，釉層的粘度大，使CuMn₂O₄尖晶石晶體的析出受到阻礙，從而難以形成{111}晶面平行于釉表面的CuMn₂O₄尖晶石晶體，最終影響釉面的光澤效果；過高的溫度、過長的保溫時間，會使坯釉的反應加劇，使釉層過多地進入坯體，尤其是坯體的Al、Si成分對CuMn₂O₄尖晶石的析出起阻礙或溶解的作用。同時，釉中的 PbO 等在高溫下也會揮發，使釉熔體粘度增大，使晶體析出困難。

3.3 冷卻溫度對金屬光澤呈色效果的影響

從實驗結果可得：在750℃以上取出的釉面都沒有金屬光澤，產生金屬光澤的起始溫度在750℃和700℃之間的某個溫度，隨著溫度緩慢下降，金屬光澤逐漸增強，金黃色區域逐漸增大，等冷卻到600℃時，釉面已全部呈金黃色金屬光澤，并且取出溫度越低釉面金屬光澤越強。由此可見，這種金屬光澤是在冷卻過程中形成的，且是在750℃和700℃之間某個溫度開始產生金屬光澤，并隨溫度的緩慢下降而不斷增強效果。

根據圖1的XRD測試結果也可以證明這一點，釉層表面析出了等軸晶系銅錳尖晶石(CuMn₂O₄) 晶體，這是由MnO₂在高溫下分解形成的Mn2O3和CuO反應而形成的。因此根據以上現象可以推斷在750℃和700℃之間的某個溫度，CuMn₂O₄尖晶石晶體開始析出，并隨著溫度的下降而不斷長大、排列、再析出，呈有規則的排列過程是逐漸完成的。因此，有效地控制燒成制度有利于釉面產生金屬光澤。試樣的SEM照片如圖2所示，釉與坯的結合較好，釉層中有少量晶體出現，可能是石英和莫來石晶體，釉中無氣泡，較為致密。

3.4 釉層厚度對金屬光澤的影響

當釉層厚度為0.1～0.2mm時，釉面呈灰黑色，無光或半無光；釉層厚度為0.2～0.3mm時釉面主體為灰黑色，有少量光澤；釉層厚度為0.3～0.5mm范圍時為最佳厚度，在這個厚度范圍內釉面平整，金黃色金屬光澤強，當釉層厚度＞0.5mm時金屬光澤效果差，有紫色析晶，還有流釉、龜裂的現象。過薄與過厚都不能形成最佳金屬光澤，原因可能是：過薄時，CuMn₂O₄尖晶石結晶空間太小，不但不利于析晶與晶體的重排，而且可能無晶體析出，即使是長時間保溫也很難析出晶體；過厚則晶體析出過大、過多，晶體無法重排就不能產生金屬光澤。

4仿黃金金屬光澤釉產生金黃色金屬光澤的機理

仿黃金金屬光澤釉之所以產生金黃色金屬光澤，主要是由于釉中生成了金黃色的晶體，并在釉層表面存在一層密集分布的微晶晶體，微晶晶體造成鏡面反射，因而產生金黃色金屬光澤。由衍射圖和掃描測試結果分析可知，這主要是釉中所配的MnO₂和CuO在高溫生成了金黃色的銅錳尖晶石(CuMn₂O₄) 晶體，銅錳尖晶石(CuMn₂O₄)晶體中預先吸附了一定數量的金屬著色離子(Ti4+、Ni2+等)。而這些金屬著色粒子有助于金黃色的產生，并且這些晶體在釉層表面形成富集，且整齊規則地定向排列，對光線產生鏡面反射而出現金屬光澤。

5結 論

（1） 該仿黃金光澤釉釉面呈金黃色效果，金屬光澤強烈，呈鏡面反射。發色劑是產生金屬光澤的直接因素，不同的發色劑及含量會產生不同的光澤。最佳的發色劑加入量為： MnO /CuO=5；NiO 11%；TiO₂ 15%。

（2） 本金屬光澤釉的燒成范圍比較廣，在1190～1250℃之間燒成均能獲得良好的金黃色金屬光澤，且在750℃和700℃之間某個溫度開始產生金屬光澤，并隨溫度的緩慢下降而不斷增強效果。而且坯釉結合性良好，這對于穩定制品性能有利。

（3） 釉層厚度也會影響金屬光澤，釉層過薄過厚都不利于產生金屬光澤，其釉層厚度在0.3～0.5mm之間比較合適。

參考文獻

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