快燒金屬光澤結(jié)晶釉的研究

快燒金屬光澤結(jié)晶釉的研究

曾凡文

(廣東唯美陶瓷有限公司，東莞 523281)

摘要：以鈉長(zhǎng)石、鎢酸、氧化錳、氧化銅為原料成功制備了裝飾效果良好的低溫快燒金屬光澤結(jié)晶釉。并通過控制變量的方法，研究了釉中各組分及不同工藝因素對(duì)釉面效果的影響。并通過XRD等測(cè)試手段分析了釉中晶相的組成，并初步分析了釉面呈現(xiàn)金屬光澤的機(jī)理。

關(guān)鍵詞：低溫快燒；金屬光澤；結(jié)晶釉；配方組成；工藝因素

doi:10.3963/j.issn.1674-6066.2015.03.019

Abstract:This paper is mainly about successfully making metallic luster crystalline glaze at a low temperature and fast burning condition with sodium feldspar, tungsten acid, manganese oxide, copper oxide as raw materials. And the effect was studied in different component of raw material and different process on the glaze by the method of control variables.Crystal phase composition by XRD and the preliminary mechanism of the metallic luster were analyzed.

收稿日期：2015-03-12.

作者簡(jiǎn)介：曾凡文(1963-)，工程師.E-mail:zfw-wm@163.com

Study on the Low-temperature and Fast Burning Condition of Metallic

Luster Crystalline Glaze

ZENGFan-wen

(Guangdong Beautiful Ceramic Co,Ltd，Dongguan 523281，China)

Key words:low-temperature and fast burning;metallic luster;crystalline glaze;formula;processing parameters

結(jié)晶釉是一種具有良好裝飾效果的藝術(shù)陶瓷釉，其基本特征是釉面上分布著許多各種形狀的晶花，這些晶花不是人為地事先描繪或粘貼上去的，而是利用釉熔體中的成核物質(zhì)在飽和狀態(tài)下，通過快速冷卻或適當(dāng)保溫而自然生成的[1]。傳統(tǒng)的結(jié)晶釉由于其析晶保溫時(shí)間較長(zhǎng)(4 ~ 6 h)[2]，且燒成溫度較高。在建筑陶瓷上難以得到良好的應(yīng)用。金屬光澤釉是一種有類似于金屬光澤的裝飾性較強(qiáng)的陶瓷裝飾釉。由于其具有裝飾效果好、釉面硬度高、耐磨性好、不氧化、不掉色、耐腐蝕且成本相對(duì)較低等優(yōu)點(diǎn)[3，4]，從而在建筑陶瓷行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，也頗受消費(fèi)者的喜愛。目前，對(duì)于金屬光澤釉的研究，主要是將鐵、錳、銅、鈦、釩、鉻、鈷等的氧化物相互配合加入到硼鋅或鉛硼透明釉中，當(dāng)這些氧化物在釉中在一定條件下達(dá)到飽和時(shí)，就會(huì)形成具有不同顏色的類金屬膜[5]，從而得到各種不同顏色的金屬光澤釉。實(shí)驗(yàn)中結(jié)合結(jié)晶釉和金屬光澤釉各自的特點(diǎn)，調(diào)整優(yōu)化釉料配方并研究分析工藝制度對(duì)釉面效果的影響，得到一種新型的適用于常規(guī)燒成制度的具有金屬光澤的結(jié)晶釉。

1實(shí)驗(yàn)

1.1　原材料

1)釉用原料：鈉長(zhǎng)石、氫氧化鋁、石英、三氧化二鎳、鎢酸、氧化銅、二氧化錳、氧化鉻、三聚磷酸鈉(STPP)。其中除石英與鈉長(zhǎng)石為常規(guī)礦物原料以外，其它均為化工原料。

2)坯用原料：生產(chǎn)用坯粉。

1.2　試驗(yàn)流程

制備低溫快燒金屬光澤結(jié)晶釉工藝流程圖如圖1所示。

1)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備 坯體的好壞也會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在正式實(shí)驗(yàn)前，將坯粉通過模具壓制成坯餅，每塊坯體30 g左右，厚5~8 mm，烘干備用。

2)釉漿制備與施釉將各原料按照擬定配方配制好，外加0.3%的STPP作為減水劑。按料∶球∶水的比例為1∶2∶0.6~0.7在快速磨中球磨至細(xì)度為過325目篩，為保證坯與釉更好地結(jié)合，施釉前用蘸濕的海綿輕輕涂抹在坯餅上，然后再用刷釉的方式進(jìn)行上釉，控制釉層厚度為0.5 ~ 0.6 mm。將施好釉的坯體放在烘箱中烘干待用。

3)燒成制度實(shí)驗(yàn)的目的是研制得到適合普通建筑材料中可以廣泛應(yīng)用的低溫快燒結(jié)晶釉，為降低生產(chǎn)成本，更契合生產(chǎn)的實(shí)際情況，擬采用與工業(yè)生產(chǎn)中輥道窯燒相似的燒成工藝，即最高燒成溫度為1 200 ℃，在此溫度下保溫5 min，保溫結(jié)束后再隨爐冷卻。

2結(jié)果分析

2.1　實(shí)驗(yàn)結(jié)果

通過對(duì)實(shí)驗(yàn)配方的不斷調(diào)整及工藝制度的不斷優(yōu)化，得到了裝飾性效果較好的低溫快燒金屬光澤結(jié)晶釉，如圖2所示。

2.2　晶體及釉面成分分析

通過EDS分析得到釉面晶花與具有金屬光澤的釉面的元素組成，其圖譜分別如圖3所示，元素組成分別如表1、表2所示。

表1　晶花元素組成

w/%

表2　釉面元素組成　 w/%

通過上述分析得出，釉面晶花成分為鎢錳礦結(jié)晶，為高溫下鎢酸與二氧化錳發(fā)生反應(yīng)，在降溫冷卻過程中形成鎢錳礦結(jié)晶過飽和而析出，隨著晶核的不斷長(zhǎng)大而形成美麗的晶花。通過上述圖表分析并參閱其它文獻(xiàn)資料，認(rèn)為釉面呈現(xiàn)金屬光澤是由于MnO2在高溫下分解形成Mn2O3并與CuO發(fā)生反應(yīng)形成定向生長(zhǎng)且均勻分布的銅錳尖晶石(CuMn2O4)晶體，使得釉面產(chǎn)生較強(qiáng)的反光能力而出現(xiàn)金屬光澤。

2.3　配方組成對(duì)釉面效果的影響

2.3.1原料組成對(duì)釉面效果的影響

該實(shí)驗(yàn)中通過改變釉中原料成分，得到了多種不同釉面效果的結(jié)晶釉，其釉面形貌如圖4所示。圖4(a)表示用氧化鋅取代二氧化錳，釉面為綠色，出現(xiàn)少量針狀的亮銀色針狀晶花；圖4(b)表示用氧化鎳取代氧化銅，釉面呈暗棕色且較為粗糙，所得晶花為少量針狀的小晶花，其長(zhǎng)度為3 mm；圖4(c)表示用氧化鎳及碳酸鋇取代氧化銅，釉面呈現(xiàn)暗黃色，所得晶花為條狀，其長(zhǎng)度大約為5 mm。結(jié)果表明，通過改變釉中原料組成可以達(dá)到不同的釉面效果，可以出現(xiàn)不同晶型和不同顏色的釉面效果。

2.3.2各組成成分含量對(duì)釉面效果的影響

1) CuO含量對(duì)釉面結(jié)晶效果的影響

氧化銅加入量對(duì)試樣釉面效果的影響如表3所示。從表3可以看出，該實(shí)驗(yàn)試驗(yàn)了CuO的含量從5%～14%之間的4組數(shù)據(jù)，隨著氧化銅含量的不斷增加，釉面顏色從淺棕色到深棕色不斷發(fā)生變化，在5%～8%間晶花發(fā)育良好，釉面金屬光澤效果逐漸變好，晶花也易于觀察得到，在8%時(shí)釉面效果最好，故該實(shí)驗(yàn)使用CuO含量為8%；當(dāng)CuO含量為11%時(shí)，釉面效果相較之前略微變差，但當(dāng)CuO含量增加到11%～14%時(shí)，釉面逐漸變黑，釉面效果相較之前有所降低，故認(rèn)當(dāng)CuO的含量小于11%時(shí)，釉中的CuO全部參與反應(yīng)，形成的是釉面呈現(xiàn)金屬光澤的銅錳尖晶石，而當(dāng)CuO的含量高于11%時(shí)，釉中存在未能完全反應(yīng)的CuO，從而使釉面發(fā)黑，影響釉面效果。

表3　不同含量CuO對(duì)釉面效果的影響

2)鎢酸含量對(duì)釉面結(jié)晶效果的影響

鎢酸作為主要的晶核劑之一 ，在高溫下與MnO2作用形成過飽和鎢錳礦而析出，為了要得到生長(zhǎng)發(fā)育良好的晶花并盡量減少生產(chǎn)成本，要求能夠控制好鎢酸加入量。對(duì)試樣釉面效果的影響如表4所示。從表4可以看出，該實(shí)驗(yàn)試驗(yàn)了鎢酸含量從15%～25%之間的三組數(shù)據(jù)，隨著鎢酸含量的不斷增加，釉面效果逐漸變好，晶花易于觀察。

表4　不同含量HWO 4對(duì)釉面效果的影響

3結(jié)論

a.實(shí)驗(yàn)研制了低溫快燒金屬光澤結(jié)晶釉，且分析得晶花為鎢錳礦結(jié)晶，其產(chǎn)生金屬光澤的機(jī)理為釉面生成銅錳尖晶石。

b.不同的原料組成會(huì)對(duì)釉面的顏色及晶花形態(tài)產(chǎn)生很大的影響。

c.不同的氧化銅的含量會(huì)對(duì)釉面呈色及金屬關(guān)澤效果產(chǎn)生很大影響，當(dāng)氧化銅的含量為5%~10%較好；不同含量的鎢酸會(huì)對(duì)晶花的形成產(chǎn)生很大的影響，含量過低則會(huì)影響晶花的形成及長(zhǎng)大，一般要在15%以上。

參考文獻(xiàn)

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