硅鋅鈦中溫快燒結晶釉的研制

摘 要:本文利用鈉長石、石英、方解石、燒高嶺土等原料，通過單因素試驗和正交試驗研究了釉中各化學成分對硅鋅鈦結晶釉的影響，研制出一種燒成溫度為1220℃、燒成周期為75min，裝飾效果較佳的硅鋅鈦結晶釉。

關鍵詞：硅鋅鈦結晶釉；中溫；快燒

1 引 言

結晶釉是一種名貴獨特的裝飾性較好的藝術釉。它是摻加了足量的結晶劑，經高溫熔融，能形成過飽和狀態的釉熔體，在冷卻過程中析出不同大小、形態、顏色的晶體，構成復雜美觀的釉面圖案，從而達到裝飾的目的[1-2]。傳統結晶釉主要應用于陶瓷工藝品，這些結晶釉的生產析晶條件嚴格，工藝復雜；其燒成溫度較高，可達1300℃左右；析晶保溫時間通常需要4～6h[3-4]，這使得它的生產成本較高，難以廣泛應用于建筑陶瓷材料領域。鑒于此，我們在大量文獻和試驗的基礎上，以氧化鈦和氧化鋅作為結晶劑，在中溫快燒的條件下，研制出一種晶花美觀、色彩豐富的硅鋅鈦結晶釉，能廣泛應用于建筑裝飾領域。

2 試 驗

2.1試驗原料

本試驗所用原料名稱及化學組成見表1。

2.2配方

在K2O-Na2O-CaO-BaO-ZnO-Al2O3-SiO2-TiO2多元系統下，經大量試驗確定了基礎釉配方，其釉式見式（1）。

將TiO2、ZnO、CaO、BaO的加入量（mol）作為考察因素，分別做單因素試驗，考察各因素對釉面效果的影響，確定各因素的水平，然后采用正交試驗L9（34）安排試驗，得到釉面效果較佳的結晶釉。

2.3 工藝參數

工藝參數：釉漿比重為1.7；細度：250目篩余0.1%~0.2％；釉層厚度控制在0.6~0.8mm之間；燒成溫度為1220℃；燒成周期75min。

3 實驗結果與討論

結晶釉的效果主要由以下三個因素決定：

（1） 高溫熔融液的粘度，它決定了釉中能否有晶花析出，粘度越低，釉中越容易析出晶花；

（2） 形成的晶核數量，它決定了晶花的數目；

（3） 結晶的成長速度，它決定了結晶釉中晶花的大小。

三個因素與溫度的關系如圖1所示[1]，溫度越高，釉熔液粘度越低。同時，在結晶核數目曲線的頂點c與結晶生成比例曲線的頂點b之間溫差較大，則出現的結晶的數量多且尺寸大。本文是在確定了燒成制度的基礎上，通過改變釉的配料組成和熔融溫度，從而調整b和c的位置，來獲得裝飾效果較佳的結晶釉配方。因此，釉的熔融溫度過低，會使釉中部分甚至全部結晶核融于玻璃相中，使得結晶核的數目降低，從而減少釉中晶花的數量。

3.1單因素試驗結果與討論

3.1.1 TiO2加入量的影響

在基礎釉配方基礎上，通過單因素試驗考察TiO2加入量（mol）對釉面效果的影響，試驗結果見表2。

由表2可知，TiO2加入量對釉的析晶有很大影響。當TiO2加入量為0.316mol時，釉的熔融溫度較低，會使晶核都熔于玻璃相中，不利于晶花的析出。TiO2對釉的粘度沒有影響[1]，隨著TiO2加入量的增大，意味著SiO2含量的降低，釉中O/Si比增大，網絡形成體減少，粘度隨之下降，有利于釉中晶體的生長和長大。但當TiO2加入量過高時，釉面會有金紅石析出，出現暗黃色乳濁效果。

3.1.2ZnO加入量的影響

在基礎釉配方基礎上，通過單因素試驗考察ZnO加入量（mol）對釉面效果的影響，試驗結果見表3。

ZnO是一種結晶性能好的結晶劑，隨著ZnO加入量的增大，ZnO的過飽和度增大，析出晶花數目增多，晶花尺寸逐漸變大。當ZnO加入量達到0.570mol時，析晶效果較為理想。當ZnO加入量繼續增大時，釉的熔融溫度降低，部分晶核熔于玻璃相中，影響了析出晶花的數量和大小。

根據TiO2和ZnO加入量對釉面效果的影響，可以發現ZnO/ TiO2(mol比)對釉面效果有著顯著影響。當ZnO/ TiO2小于1.46時，釉面中有金紅石析出，出現暗黃色乳濁效果。當ZnO/ TiO2大于1.5時，釉中玻璃相呈現透明效果。3.1.3 CaO和BaO加入量的影響

CaO和BaO起助熔作用，在高溫下提供游離氧，增大釉中O/Si比，降低釉熔體的粘度，在一定范圍內，增大CaO和BaO加入量有利于釉中析出更多更大的硅鋅鈦晶花。CaO和BaO加入量進一步增大，部分晶核熔于玻璃相中，晶花的數目減少，尺寸也變小。CaO和BaO加入量對釉面效果的影響如表4和表5所示。

3.2正交試驗結果

根據各化學成分對析晶的影響，確定各自水平，列出的因素水平表見表6。然后從結晶大小、晶花數目以及釉面玻璃相效果三個方面考察試樣釉面效果，對各個試樣進行打分，分數采用10分制，考察主次為晶花大小→晶花數目→釉面玻璃相效果。然后進行極差分析，其正交試驗結果和極差分析結果見表7。

根據極差分析結果，最佳組合條件為G2I1J2H1（設定為F），其釉式見式（2），試樣的釉面效果如圖2所示。

4 結 論

通過單因素試驗法和正交試驗法對硅鋅鈦結晶釉的化學組成進行了研究，并研制出裝飾效果較佳的結晶釉配方。該結晶釉燒成溫度為1220℃，燒成周期為75min，屬于中溫快燒結晶釉。

參考文獻

[1] [日]素木洋一著，劉可棟，劉光躍譯. 釉及色料[M].中國建筑工業出版社，1979.

[2] 張桂英. 硅鋅鈦結晶釉初探[J]. 中國陶瓷，1988，101（6）：7-13.

[3] 汪建，鐘清蓮，黃平. 復合型結晶釉的研究[J]. 中國陶瓷，2008，44（1）：59-61.

[4] 裴新美，劉小娟.低溫快燒結晶釉的研制[J]. 中國陶瓷，2008，44(3)：55-57.

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文