仿古磚用高硬度金屬釉的制備

摘 要：本文研制了一種無鉛、表面硬度高、耐磨性強、適合于快速燒成的的金屬釉。分析了該金屬釉的主要技術特點，并討論了影響釉面質量的配方和工藝因素。

關鍵詞：金屬釉；高硬度；耐磨；仿古磚

1 引 言

仿古磚是近幾年流行的一種建筑裝飾材料[1]，其應用領域很廣，既可應用于室內裝飾，也可用于外墻裝飾。仿古磚最早起源于歐洲[2]，是一種啞光釉面磚。而金屬釉系列的仿古磚具有金屬質感，經過燒制后可以呈現銀白、金色等金屬光澤，賦予產品樸實凝重的懷舊風格，迎合了現代人崇尚自然、返樸歸真的心態。

但隨著金屬釉仿古磚在地磚領域的使用不斷增多，人們對它的耐磨性提出了更高的要求。目前，金屬釉大多以鉛釉為基礎，表面硬度非常低，僅為600~700kg/cm2，經長期磨損后容易脫落，所以用現有的金屬釉生產出的仿古磚，其耐磨性欠佳[3~4]。同時，大量氧化鉛的存在給生產工人的健康帶來隱患，而含鉛產品出口也受到諸多限制，不利于此類產品的發展。

本文研究了一種無鉛、高硬度、高耐磨的金屬釉，適用于仿古傳，具有強烈的金屬銹蝕感和滄桑感。

2 主要創新點

（1） 此金屬釉具備高硬度和抗腐蝕性，可以經受長期的摩擦和空氣腐蝕而不退色。

（2） 此金屬釉以無鉛低溫熔塊釉為基礎，與傳統的以鉛釉為基礎的金屬釉相比，更具環保特性。

（3） 此金屬釉具有微晶半乳濁的效果，覆蓋力極強，釉面的質量不受磚坯用的礦砂、瓷泥的白度限制，應用前景廣闊。

（4） 釉料全部采用氧化物，在燒成過程中不流動、無收縮，比較適合于絲網或輥筒印刷，燒成后可以保證圖案的形狀。

（5）此金屬釉體系通過變換發色金屬氧化物的種類和數量，可以制備出金色、銀色、亮褐色等各種顏色的金屬釉，生產上可以根據設計圖案的要求而選擇合適的金屬釉。同時，本論文中的金屬釉加入了過量的金屬氧化物，使其帶有強烈的金屬銹蝕感，與仿古磚懷舊的風格非常吻合。

3 金屬釉的研制

3.1試驗用原料

低溫無鉛熔塊（化學成分見表1）、磷酸二氫鋁、硅酸鋯、煅燒氧化鋅、過渡金屬氧化物（如氧化鐵、氧化銅、氧化鎳等），試驗用原料及規格見表2。

3.2基礎釉配方的設計

以熔塊、磷酸二氫鋁、硅酸鋯、煅燒氧化鋅作為因素，以三個不同加入量為水平，選用L9（34）的正交試驗，列出因素、水平表見表3。以釉面硬度和光澤度作為判分標準，根據各因素對釉面硬度和光澤度的綜合判定，選出最適合于金屬釉的基礎釉配方組成為：低溫透明熔塊85%、磷酸二氫鋁 8%、硅酸鋯3%、煅燒氧化鋅4%。

3.3高硬度金屬釉配方的設計

在基礎釉內加入過渡金屬氧化物如氧化銅、氧化鎳、氧化鐵、氧化鈷、氧化鈦等，以形成不同顏色的金屬釉。表4是生產中常見的幾種金屬釉配比及其產生的顏色、裝飾效果和應用領域。這里介紹的僅是部分金屬釉，實際運用中可通過改變金屬氧化物的種類和加入量，設計出諸多有特色的金屬釉品種以滿足生產需求。

4 金屬釉的制備工藝參數

4.1釉料制備

按照配比稱量配料，加入到球磨機中進行球磨加工，漿料性能滿足以下要求：

（1） 釉漿細度：325目篩余0~0.3%；

（2） 釉漿密度：1.855~1.905g/cm3；

（3） 通過一次或多次施釉，釉層厚度達到0.2~0.4mm。

4.2金屬釉的燒成制度

燒成周期在40~50min之間，燒成溫度為1230~1260℃，急冷帶中產品的降溫速度控制在≥100℃/min，燒成曲線如圖1所示。

4.3金屬釉的性能指標

上述工藝制備出的金屬釉，其性能指標如表5所示。

5 金屬釉質量的主要影響因素探討

5.1磷酸二氫鋁對釉面質量的影響

加入磷酸二氫鋁可以增加釉層的干燥強度，在高溫下磷酸二氫鋁變成粘稠性物質，起到高溫粘結劑的作用，可有效防止釉層在冷卻過程中產生開裂。磷酸二氫鋁的加入提高了釉的耐火度，擴寬了釉的燒成范圍，有利于采用絲網印刷和數碼噴墨的方式生產具備各種藝術效果的釉。另外，磷酸二氫鋁中的氧化鋁和磷酸在釉中均可起到補網的作用[5]，增加了釉面的硬度和耐磨性。但磷酸二氫鋁在金屬釉中的加入量不宜過多，加入量應小于10%。過多的加入會大幅提高釉的耐火度，不利于金屬釉的燒成。

5.2硅酸鋯對金屬釉的影響

適量引入硅酸鋯，燒成時析出的氧化鋯微晶可以提高釉面的硬度、耐磨性以及抗化學腐蝕性；另外硅酸鋯高溫分解出的氧化鋯還可以起到晶核劑的作用[6]，提高釉面的覆蓋效果。但硅酸鋯的含量超過5%時，金屬釉的高溫粘度會迅速增加，會產生針孔、波紋等缺陷，嚴重影響釉面質量，所以硅酸鋯加入量不宜過多。

5.3氧化鋅對金屬釉的影響

氧化鋅可以促進金屬釉與磚坯中間層的發育，增加釉的彈性，使釉不易開裂。另外，氧化鋅在釉燒成冷卻過程中還可以析出細小晶體以增加釉面的乳濁效果。但氧化鋅的加入量不應少于2％，否則會析出晶體而起不到增加乳濁效果的作用。

5.4釉料細度對金屬釉的影響

為了提高金屬釉的釉面質量，促進原料間的反應，釉料的加工細度最好控制在0.1%以下。釉料太粗，會影響釉面的光潔度以及不利于金屬離子的發色。

5.5燒成制度對金屬釉的影響

燒成制度對金屬釉的釉面質量影響較大，在燒成冷卻過程中，冷卻的速度要足夠快，降溫速度應大于100℃/h，這樣過飽和的金屬氧化物以尖晶石的形式析出時會有序排列，而對光產生反射作用以達到金屬質感的效果。

6 結 論

（1） 采用低溫無鉛熔塊、磷酸二氫鋁、硅酸鋯、氧化鋅為基礎釉原料，添加氧化鐵、氧化銅等過渡金屬氧化物制備出的金屬釉，表面硬度高達1760kg/cm2，具備耐磨、使用壽命長的特點，并適合于快速燒成。

（2） 通過改變添加過渡金屬氧化物的種類和數量，可以獲得多種金屬質感的釉，滿足仿古磚各種不同的裝飾風格要求。

（3） 此金屬釉采用了成熟的低溫無鉛熔塊，以及一些化工原料，原料來源廣泛，方便于生產控制，生產出的金屬釉品種具有環保、發色穩定的特點。

參考文獻

[1] 郭強.再現自然仿古磚藝術設計的本質[J].中國陶瓷工業.2007，8.

[2] 鐘禮豐.淺談仿古磚的設計和裝飾文化[J].佛山陶瓷，2009，9.

[3] 張振禹.仿銅金屬光澤釉的結構分析[J].河北陶瓷，1991，4.

[4] 周耀.建筑衛生陶瓷金屬釉淺述[J].佛山陶瓷，1996，2.

[5] 俞康泰.現代陶瓷色釉料與裝飾技術手冊[M].武漢工業大學出版社，1999.

[6] 素木洋一.釉及色料[M].中國建筑工業出版社，1979.

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