低成本鈦系結晶釉的制備研究

李小龍，馬嵐

摘 要：實驗以鉀長石、玻璃粉、石英、粘土、氧化鈦、石灰石、碳酸鋇為原料，制備不需降溫保溫燒成制度的鈦系結晶釉。以單因素實驗法研究釉料配方組成對鈦系結晶釉晶體的影響，從而找出鈦系結晶釉的結晶規律，確定鈦系結晶釉的最佳配方。實驗結果表明：當配方組成為鉀長石29.7wt%、石灰石20.7wt%、玻璃粉27.6wt%、粘土4.1wt%、石英4.1wt%、碳酸鋇3.4wt%、氧化鈦10.4wt%，在1240℃燒制保溫20min，可制備出釉面結晶效果良好的低成本鈦系結晶釉。

關鍵詞： 鈦系結晶釉 ;配方組成 ;低成本

1 前 言

鈦系結晶釉可在建筑陶瓷以及日用陶瓷產品中使用，具有很好的藝術效果，并且成本也較鋅結晶釉高，所以具有研究價值[1]。現在圍繞鈦系結晶釉的研究也特別多，如柳平英發表論文《低成本TiO2結晶釉的研制》中以低廉的玻璃粉為主要助熔劑降低成本，但是氧化鈦用量達到18%以上[2]。董偉霞發表論文《鐵鈦結晶釉的制備》[3]、范周強發表論文《鈦鐵結晶釉的研制》[4]中研究配方組成與工藝對結晶釉的影響，但采用的燒成制度是燒至最高溫度后降溫到晶體生長溫度保溫，成本較高。陳琦峰發表論文《鐵鈦結晶釉的研制》研究了配方組成和工藝對釉面的影響，并且用普通燒成制度實現結晶，但是燒成溫度高保溫時間長[5]。

本實驗以鉀長石、石灰石、玻璃粉、粘土、石英、碳酸鋇、氧化鈦為原料，采用單因素變量法探討配方中原料對鈦系結晶釉結晶規律的影響，并確定最佳的釉料配方。

2? 實驗

2.1? 實驗原料

實驗采用鉀長石、石灰石、玻璃粉、粘土、石英、碳酸鋇、氧化鈦為原料制備鈦系結晶釉，表1是各種原料的化學組成。

2.2? 實驗儀器

2.3? 實驗過程

實驗以鉀長石、玻璃粉、石英、粘土、氧化鈦、石灰石、碳酸鋇為主要原料，按照料：球：水=1：2：0.7將配料放入快速球磨機球磨10min，出磨后經過篩、除鐵，將釉漿比重調至1.6～1.7g/cm3，對產品進行施釉，釉層厚度1～2mm，干燥后放入高溫電爐內以室溫～300℃，100min;300℃～1000℃，100min;1000℃～1240℃，50min;保溫20min升溫制度燒制樣品。

3? 結果分析與討論

3.1氧化鈦含量對結晶釉釉面效果的影響

從表3可知，氧化鈦含量為5%時，無晶體析出，增加至10%時，釉面有少量晶體析出，繼續增加其含量，晶體析出數目增多，晶花體積也逐漸增大，但當其超過20%之后，釉面逐漸變得粗糙，大量晶體堆疊嚴重，使釉面無光澤。這是因為配方中氧化鈦作為結晶劑，隨著結晶劑含量的減少，難以達到飽和狀態，釉面中的晶體析出自然較困難，甚至沒有結晶跡象;但結晶劑含量過多，晶體析出量也多，會導致釉面晶體堆疊嚴重。由圖1也可以看出，T3樣品的釉面效果最好，其氧化鈦含量為15%。

3.2玻璃粉含量對結晶釉釉面的影響

由表4可知，B1、B2的玻璃粉加入量不夠，導致釉的表面粗糙，而B3之后玻璃粉含量足夠，釉面也變得更加光滑，但當玻璃粉含量過高后，釉面結晶效果下降，表面還有裂紋出現。玻璃粉對結晶有很大的影響，玻璃粉的含量越高，則結晶的跡象越強烈，但過高的話，會導致釉的熔融溫度下降，使得結晶劑溶于釉中而不能析出晶體，玻璃粉含量少，則釉的高溫粘度就會很高，會抑制晶體的生成。由圖2可以看出，B3的釉面效果最佳，其玻璃粉含量為40%。

3.3鉀長石含量對結晶釉釉面的影響

由表5可知，當鉀長石含量從39%增加到43%時，釉的析晶能力會逐漸變好，晶花也逐漸增大。但當鉀長石含量繼續增加，釉的結晶能力反而下降，晶花數量和大小逐漸減少。這是因為鉀長石的熔化溫度較低，有良好的溶解能力和助熔效果，還對釉的高溫粘度起調節作用，鉀長石含量過多，晶體會熔于釉中，造成結晶效果差。由圖3可以看出，編號K2的樣品釉面效果最佳，其鉀長石含量為43%。

3.4石灰石含量對結晶釉釉面的影響

從表6可知，C1中石灰石加入量不夠，導致釉沒有燒熟，故導致釉面粗糙，而C2、C3中加入適量的石灰石后，釉面效果變好，有晶體析出，C4、C5則是由于石灰石加入量過多從而導致釉面開裂。這是因為石灰石是良好的助熔劑，當石灰石加入量少，釉則沒有完全燒熟，表面不平整;當石灰石加入量過多，由于CaO的熱膨脹系數較大，會影響坯與釉的適應性，導致釉面出現開裂。由圖4可以看出，C3的釉面效果最佳，其石灰石含量為30%。

3.5石英含量對結晶釉釉面的影響

由表7可知，S1、S2樣品的釉面光滑平整，釉層表面均有晶體生產，而S3之后的樣品逐漸粗糙，析出的晶體數目逐漸減少直至沒有。這是因為隨著石英含量的增加，釉中O/Si的值逐漸減小，導致硅氧四面體的結合變得緊密，釉的高溫粘度增加，阻礙晶體的遷移，使晶體發育更加困難。增加石英含量，同樣也提高了釉的熔融溫度，使得釉面效果逐漸變差。由圖5可以看出，編號S1的樣品釉面效果最佳，其石英含量為6%。

4? 結論

（1）隨著配方中的二氧化鈦含量的增加，晶體析出數目增多，晶花體積也逐漸增大，但當其超過20%之后，釉面逐漸變得粗糙，大量晶體堆疊嚴重，使釉面無光澤，配方中二氧化鈦加入量15%最佳;

（2）玻璃粉對結晶有很大的影響，玻璃粉的含量越高，則結晶的跡象越強烈，但過高的話，會導致釉的熔融溫度下降，使得結晶劑溶于釉中而不能析出晶體;玻璃粉含量少，則釉的高溫粘度就會很高，會抑制晶體的生成，配方中玻璃粉加入量40%最佳;

（3）當鉀長石含量從39%增加到43%時，釉的析晶能力會逐漸變好，晶花也逐漸增大，但當鉀長石含量繼續增加，釉的結晶能力反而下降，晶花數量和大小逐漸減少，配方中鉀長石加入量43%最佳;

（4）隨著配方中石灰石加入量增加，釉面效果變好，有晶體析出，但當配方中石灰石加入量超過30%，釉面會開裂，配方中鉀長石加入量30%最佳;

（5）隨著配方中石英含量的增加，釉面逐漸變粗糙，析出的晶體數目逐漸減少直至沒有，配方中石英加入量6%為宜。

參考文獻

[1]董偉霞，包啟富，章建軍.鐵鈦結晶劑對釉面性能的影響[J].陶瓷，2010（12）：23-25.

[2]柳平英，吳禮新.低成本TiO2結晶釉的研制[J].中國陶瓷工業，2010，17（04）：35-37.

[3]董偉霞，包啟富，曾才根.鐵鈦結晶釉的制備[J].陶瓷，2010（10）：26-28.

[4]范周強，張松竹，黃玲艷，朱敬賢，劉彬.鈦鐵結晶釉的研制[J].佛山陶瓷，2014，24（08）：23-24+30.

[5]陳琦峰，金世遇，王慧，曾令可.鐵鈦結晶釉的研制[J].中國陶瓷工業，2017，24（03）：6-11.

Study on the Preparation of Low Cost Titanium Crystalline Glaze

LI Xiao-long ，MA Lan

（Jiangxi Ceramic & Art Institute， Jingdezhen 333001）

Abstract： In this paper， a titanium crystalline glaze without temperature cooling and heat preservation was prepared using potassium feldspar， glass powder， quartz， clay， titanium oxide， limestone and barium carbonate as raw materials. The influence of glaze formula composition on the crystalline glaze of titanium system was studied by single factor experiment， so as to find out the crystallization law of the crystalline glaze of titanium system and determine the best formula of the crystalline glaze of titanium system. The experimental results show that： When the formula is composed of potassium feldspar 29.7wt%， limestone 20.7wt%， glass powder 27.6wt%， clay 4.1wt%， quartz 4.1wt%， barium carbonate 3.4wt% and titanium oxide 10.4wt%， the low cost titanium crystalline glaze with good glaze crystallization effect can be prepared by firing at 1240℃ and holding for 20min.

Keywords： titanium crystalline glaze，formula composition，low cost