還原鐵粉在陶瓷泥料中的應用研究

吳躍棟

（華南師范大學，汕尾 516600）

1 前言

在中國陶瓷歷史長河中，鐵元素的身影總是無處不在，從原始陶器開始，鐵便一直被作為著色劑。其中，用于陶瓷泥料或者釉料中的鐵化合物以氧化鐵（Fe2O3）和氧化亞鐵（FeO）為主。相對于兩者而言，還原鐵粉因為其本身有著易氧化，不易獲取的特點，在陶瓷材料中的應用較少。直到現代，精細工業與航天科技的發展，金屬復合材料作為特種陶瓷的這一種開始了研發，其中陶瓷/鐵基合金材料就是用還原鐵粉和陶瓷材料為基礎研發的新型材料。目前國內對于還原鐵粉在陶瓷泥料中的應用研究也多集中于這方面。

與特種陶瓷的研發不同，陶藝工作者對于泥料的研究更注重其藝術語言的表達，還原鐵粉作為異質材料的一種，它的加入使得陶瓷語言更加豐富，拓寬了現代陶藝的形式語言，但目前國內對它的研究較少，系統的實驗數據可使陶藝工作者更有效利用還原鐵粉進行創作。本文以還原鐵粉與景德鎮高白泥作為主要原料，從配比、目數、燒成溫度等方面進行正交實驗，通過對實驗結果的分析，將其材料特性數據化，提高該材料的可控性，為陶藝創作工作提供便利。

2 實驗部分

2.1 原料準備

實驗選用的基礎泥料為景德鎮高白泥，添加物為純度98%以上的分析純還原鐵粉，還原鐵粉目數為40目、200目、400目，化學組成見表1。

表1 高白泥化學成分分析（%）

2.2 實驗設計

實驗涵蓋還原鐵粉含量、還原鐵粉目數、試片放置時間、燒結溫度、燒成氛圍五個因素，選擇五因素四水平正交表進行實驗設計。以每30個編號為一組，10個編碼為以小組，按升序排列各小組的添加物分別為40、200、400目還原鐵粉，每小組中還原鐵粉含量為10%-100%，以10%為一個增長點。

試片的燒制分為四種燒成氛圍：氧化燒成，二次氧化燒成，弱還原燒成和強還原燒成。氧化燒成：電窯燒制，燒成溫度為800℃、1130℃、1200℃、1230℃、1260℃；二次氧化燒成：素燒800℃一次后再次進行燒成，溫度為1130℃、1200℃、1230℃、1260℃；弱還原燒成：采用電窯內加裝匣缽控制氧氣進入，形成弱還原氛圍，燒成溫度為800℃、1130℃、1200℃、1230℃、1260℃；強還原燒成：使用煤氣窯燒制，燒成溫度為1260℃。原料調制完成后放置時間為：24小時、七天、十五天、三十天，詳見表2。

表2 實驗方案

2.3 樣品制備

實驗泥料的制備流程如下：將高白泥干粉與還原鐵粉按照配置比例進行混合，配置完成后，加入純凈水調配至可塑型狀態，并制成試片。試片共有2種形態，1種為底面長4cm寬1.3cm、頂面長3.7cm寬1cm的梯形體，用于測試泥巴的收縮率、表面肌理及滲透程度等情況（圖1）。第2種試片為長6cm的溫錐樣式，用于測試泥巴的耐火度（圖2）。

圖1 泥巴的收縮率、表面肌理及滲透程度

圖2 溫錐樣式

3 結果與討論

3.1 泥料特性分析

通過對實驗泥料的測量分析，可以發現還原鐵粉的含量和目數變化對泥料的塑限含水量、液限含水量、可塑性、顏色及硬度等特性都有一定的影響。

3.2 試片放置時間

還原鐵粉相較于其他鐵化合物而言，最大特性為易氧化性，故考慮配置后的放置時間為重要影響因素。在氧化燒成環境中，40目鐵粉隨著放置時間對燒成結果并沒有太大影響，60%~80%含量的試片種效果略微有些差別，熔點隨著時間的增長略微降低。200目和400目則略有不同，在放置時間為七天到十五天左右時，試片的熔點略有降低，但并不明顯。當放置時間到達三十天時，其熔點卻又沒有繼續降低。

相比起氧化燒成，還原燒成的試片熔融嚴重，進行縱向對比，并無明顯差別，故在強還原燒成氛圍中，放置時間的影響較小或無影響。

表3 泥料特性分析

3.3 還原鐵粉含量及目數

以氧化氛圍1230℃燒成的試片為例，含量由10%~100%共10個配比，對比三種目數對泥料的影響。當含量在10~50%時，40目的試片為白色底加黑色鐵點凸起向金色底加黑色鐵點凸起轉變，200目是由淺鐵紅色向深褐紅色轉變，并且并無肌理上的變化，400目則在10%含量就呈現出極深的黃褐色并很快在40%轉變為接近黑色。相比起低含量來說，高含量的試片變化更為有趣，40目的試片從50%就出現了膨脹的現象，并在70%時完全癱軟，在200目的試片上需要到80%才會出現起泡現象，并且和40目一樣，90%和100%都會恢復穩定。相比起40目和200目而言，400目的試片顯得特別的穩定，從50%開始顏色和肌理沒有太大的變化，僅僅在70%和80%出現圓形物體擠出的現象。

相比起顏色和肌理的變化，其收縮率的變化顯得更加的有趣。還原鐵粉的加入，使得該泥巴的收縮率明顯的降低，該泥巴原本在1230℃的收縮率為20%，但當鐵粉含量達到10%時就會降低到15%、15%和13.5%。并且在40目含量到達50%、200目的含量到達60%、400目含量到達70%時其收縮率會降到0%。而后隨著含量增高，泥料出現發泡現象。

綜上所述，還原鐵粉的目數越細，燒成顏色越深，但燒成越穩定，含量對其影響則可歸納為含量越高顏色越深，耐火度越低，但在越過高點后逐漸回落。

3.4 燒成溫度

因40目還原鐵粉效果較為明顯，故本節以氧化燒成的40目鐵粉試片為例來討論燒成溫度對其影響。整理各個溫度的40目試片可以看出，隨著溫度的增加，試片的熔融狀態會更加明顯，低含量的試片（10%~50%）隨著溫度的變化，會呈現從黃色斑點到黑色斑點的變化；但高含量的試片在1130℃到1200℃之間為試片的一個較為微妙的溫度，使用1130℃燒成時，并沒有發生熔融現象，當溫度達到1200℃時，會出現較為嚴重的熔融現象。

3.5 燒成氛圍

對燒成氛圍的設定共有四種：氧化燒成、二次氧化燒成、弱還原燒成、強還原燒成，該節以1260℃、40目的試片為例，探討試片的燒成氛圍對于還原鐵粉泥料的影響。整理燒成試片可見，相較于氧化燒成，二次氧化燒成并沒給燒成的整體效果帶來太大的影響，在50%~60%含量時，二次氧化燒成的氣泡現象變弱，這表明二次氧化燒成使其變得更加穩定。

弱還原燒成相較于氧化燒成耐火度大大地降低了，從50%含量開始產生嚴重熔融，并在70%開始腐蝕墊片，但與此同時也出現了如同絲綢一般的光澤質感。比之更甚的是強還原燒成，10%含量時就開始出現熔融狀態，含量達到30%時泥料已全部熔融。由此可見，還原氣氛會使其耐火度降低，并出現絲綢光澤質感。

4 還原鐵粉的陶藝創作實踐

4.1 還原鐵粉在陶藝創作中的若干應用分析

4.1.1 作為化妝土使用

從實驗結果來看，還原鐵粉配置的泥巴在含量低時會出現變化豐富的顏色，視覺效果較好，除了可以直接作為陶瓷泥料使用之外，還可以作為化妝土使用；而在還原氛圍中時會出現特殊的質感效果，這種效果在現有的陶瓷材料中較為少見，并且視覺效果較好，因為其耐火度較低，無法單獨使用，所以作為化妝土來使用是一種較好的解決辦法。

4.1.2 作為高溫顏料使用

高目數的還原鐵粉在燒成過程中，表現出了非常強的發色能力，作為高溫顏料來使用是一個不錯的選擇，因為其發色較強，以及有一定的揮發性，在高溫燒成的時候會形成強烈的顏色對比，加以控制便能做出類似山水畫暈染的效果。

4.1.3 作為熏燒料使用

在弱還原燒成過程中，出現了墊片被熏染上金色變化的現象，并且隨著溫度和配比的不同熏染的效果和顏色也不盡相同，在還原氣氛較弱和還原鐵粉含量的時候，墊片會熏染上淡淡的金色，而當含量較高的時候，會變成黑金色以及暗紅色。并且，高目數的還原鐵粉相比起低目數的還原鐵粉而言，其熏染效果更佳明顯，極容易出現黑色以及暗紅色，而低目數的還原鐵粉則更容易出現淡淡的金色。

4.2 還原鐵粉在陶藝作品中的應用實踐

這兩件作品是將還原鐵粉作為熏燒料使用的，在熏燒的過程中使用了石棉作為隔擋，以制造出暈染變化的效果，燒制配方為：

作品一（圖3）：80%的40目還原鐵粉配比泥料，使用總重量為200g，燒成溫度為1130℃。

圖3 作品一

作品二（圖4）：80%的400目還原鐵粉配比泥料，使用總重量為200g，燒成溫度為1130℃。

圖4 作品二

作品一中白色的部分為石棉格擋部分，并沒有被熏染到，但也有著淡淡的灰色，其余部分為直接接觸還原鐵粉泥料部分，泥料為干粉直接撒入匣缽之中，因熏燒料總量較多，顏色偏重，并且在作品的上部有少許的粘連。

相比起作品一，作品二的發色更重，并且伴有紅色鐵銹的顏色，整體的作品給人感覺更加的沉穩。

5 結論

從以上的實驗、分析中可以看出：還原鐵粉相較于氧化鐵等原料有著發色明顯、效果強烈的特點，適合用于非標準的陶瓷藝術創作。