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低温无光釉的研制

2014-08-22张帆

佛山陶瓷 2014年7期
关键词:低温研究

张帆

摘 要:近年来,无光釉以其柔和、含蓄艺术感强等特点,在市场上逐渐流行起来[5]。常用的无光釉大致有如下几种:钙无光釉、钡无光釉、锌无光釉、镁无光釉。钡无光釉、锌无光釉虽能获得高档次的釉面,但这两种原料的成本较贵。镁无光釉的釉面平滑、细腻,但对颜色釉适应性较差。钙无光釉,虽然釉面较粗糙,但对色釉适应性较强[2]。本文通过在传统的锌无光釉基础上进行调整,可大大提高釉面质量,降低了釉料成本,并获得了易于调整的系列生产配方。

关键词:低温;无光釉;研究

1 前言

近年来,陶瓷装饰层出不穷,无光釉以其手感柔和、光润细腻、质地饱满坚硬而深受用户欢迎[5]。目前,无光釉的制备方法有以下几种:(1) 在釉料中加入一定量的难熔物质,主要是高铝质粘土及铝的化合物。在烧成过程中,部分铝化合物呈不熔或半熔状态而产生无光,其原因为釉中物质未完全熔融或为半熔融状态而呈现无光的,因此,生成的无光釉釉面粗糙,物理性能也较差。(2) 在釉料中加入适当的物质,例如:碳酸盐类。在烧成过程中发生分解,形成包裹在釉里的细小气泡,使釉呈乳浊状态,光线透过釉面产生散射而呈现无光。这种釉外观显得质地粗松,釉面不够细密。(3) 在釉料中加入适量的结晶物质,如:钛、钙、镁、钡等氧化物,烧成中在釉中形成硅酸锌(ZnO·SiO2)、钙长石(CaO·Al2O3·2SiO2)、硅灰石(CaO·SiO2)或钡长石( BaO·Al2O3·2SiO2)等微小晶体,而获得无光釉面。用这种方法得到的无光釉,釉面滋润、细腻、似玉石质感。所以,制备无光釉大多采用这种方法[27]。

本次实验采用四角配料法,通过调整釉式中的Si/Al值,并在不同的温度下烧成来系统的分析无光釉的性状图、无光釉的形成机理,以及在改变碱金属量的情况下对釉性能的影响。

2 实验内容

2.1 实验原料

2.1.1坯用原料

本实验以买来的泥段为坯用原料,先在塑料袋中陈腐一段时间;然后进行压片,待实验备用。其坯料配方组成及含量为瓷石70%、高岭土30%。坯的化学组成如表1所示。

2.1.2釉用原料

本实验所采用的釉用原料有长石、滑石、石英、方解石、高岭土等。釉用添加剂有水玻璃、羧甲基纤维素钠盐[39]。化工原料有氧化锌。其原料的化学组成如表2所示。釉用化工原料性能如表3所示。

2.3 工艺流程

试样制备的工艺流程如图1所示。

2.3 实验过程

3 实验结果分析

3.1 B系列釉得到的Al2O3/SiO2的性状图分析

综上所述,每一个无光釉配方都有确定的烧成温度与之相对应,如果温度较低,则出现生烧,釉熔融不良,釉面无光粗糙不平,且易污染;如果烧成温度过高,易出现光泽,失去无光效果。1180℃、1200℃、1220℃三个温度点,随着温度的上升生烧区域减少,透明区域增加。

3.2 B系列无光釉样品的结构分析

35组配方中,分别采用1180℃、1200℃、1220℃三个温度点进行煅烧,然后从105个试片中选出具代表性的3个试片,分别为:B7 (乳浊) (烧成温度1180℃)、B16(无光) (烧成温度1200℃)、B20(透明) (烧成温度1220℃)。对其做SEM(扫描电镜)测试,分别如图8、图9、图10所示。

由图8可知,气泡较少,坯釉结合性不是很好。釉层中有晶粒,釉面上有凸出的微小晶粒,釉面晶粒尺寸大约为3000nm左右。釉层上突出的晶粒能够使光线产生漫反射从而形成无光。

由图9可知,釉层气泡较多、较大,由于所用原料内的气体在烧成过程当中没有及时的排出釉层,从而有一定的乳浊效果;釉表面不平整,呈波浪状,可能是由于在断面处有碎杂的粉末。光线进入釉层后会发生折射与反射,从而导致釉面消光而呈现无光现象。

由图10可知,坯釉结合较好,釉层有较大的气泡,釉中的晶体是由硅酸盐透明玻璃组成的。釉表面晶体颗粒比较少,并且尺寸较7#、16#釉的要小,釉面较平整。当光线射入时会产生反射从而使釉面出现光泽感。

3.3 影响无光釉的因素

3.3.1 Al2O3、SiO2含量对无光釉的影响

Al2O3/SiO2的比值对无光釉的效果有直接的影响,当碱性氧化物含量固定不变时,随着Al2O3/SiO2的比值降低,釉面从无光到半无光再到光亮。因此,Al2O3/SiO2的比值为1﹕5左右时即为无光,若大于1﹕6时,则开始向光泽方向发展。当烧成温度愈高时,无光釉中Al2O3/SiO2的比值愈小,即应增加Al2O3的量。反之,无光釉中Al2O3/SiO2的比值愈高,应减少Al2O3的量。[21]

3.3.2冷却速度对无光釉的影响

在煅烧过程中,当在较高温度下打开炉门开始急冷,得到的釉面要比慢慢冷却的釉面光亮。在不同的冷却速度下可以得到不同的釉面。所以,只有当冷却速度较慢的情况下,才能获得良好的无光效果。否则,将变为透明釉的光泽釉。

3.3.3烧成温度对无光釉性状图的影响

在实验中我们可以得到,当烧成温度升高时,无光釉的性状图上无光区、乳浊区范围变小,而光泽区变大。

3.3.4碱金属含量对无光釉的影响

在调整碱金属后,碱金属含量增加,导致釉层出现开裂现象。因为碱金属的含量增加后,釉的膨胀系数大与坯的膨胀系数,使得坯釉不匹配。当釉层的收缩大于坯体的收缩时,坯体受到了釉层的压缩,而形成压应力;当釉受到了坯体的拉伸时,而形成张应力,当张应力超过了釉层的抗张强度时,就会导致釉层断裂,出现网状裂纹。膨胀系数相差愈大,龟裂程度就愈大。当应力较小时,出炉几天后才会慢慢出现大的网状裂纹[29]。

4 结论

(1) 本实验主要是通过改变组分中的Si/Al的比值、烧成温度,来确定其最佳配方。实践证明,当煅烧温度为1200℃时,Si/Al的比值在5﹕1左右时,可得到较好的无光釉面效果。

(2) 由B系列釉的性状图可知,当长石矿物含量在适当范围内增加时,可有效降低无光釉的烧成温度。同时,也增加了釉的膨胀系数。

(3) 在釉料中加入0.2%~0.3%的水玻璃,可增加釉的流动性。在釉料中添加少量的CMC,可有效提高釉的悬浮性和附着性。

参考文献

[1] 李加双,单秀芹. 28分钟快烧无光釉的研制[J] .山东陶瓷,2000,6.

[2] 余广镇.低成本无光釉的试制及生产[J]. 佛山陶瓷,2000,4.

[3] 张旭东,何文等. 低成本一次低温快烧生料无光釉的研制[J]. 硅酸盐通报,1994,5.

[4] 何顺东.低温50分钟烧成无光釉地砖[J]. 陶瓷,1995,2.

[5] 袁爱华.低温快烧内墙砖无光釉的试制.陶瓷工程,1997,4.

[6] 张虎龙.低温快烧生料无光釉.佛山陶瓷[J].1999,1.

[7] 叶晓萍,陶海霞.低温快烧无光釉的开发生产[J].福建建材,2003,3.

[8] 司志胜,马桂红. 低温快烧无光釉的研制[J]. 山东陶瓷,1996,9.

[9] 叶晓萍,陶海霞. 低温快烧无光釉的研制[J].河南建材,2003,4.

[10] 沈阿方.低温快速一次烧成无光釉的研制[J].佛山陶瓷,1995,3.

摘 要:近年来,无光釉以其柔和、含蓄艺术感强等特点,在市场上逐渐流行起来[5]。常用的无光釉大致有如下几种:钙无光釉、钡无光釉、锌无光釉、镁无光釉。钡无光釉、锌无光釉虽能获得高档次的釉面,但这两种原料的成本较贵。镁无光釉的釉面平滑、细腻,但对颜色釉适应性较差。钙无光釉,虽然釉面较粗糙,但对色釉适应性较强[2]。本文通过在传统的锌无光釉基础上进行调整,可大大提高釉面质量,降低了釉料成本,并获得了易于调整的系列生产配方。

关键词:低温;无光釉;研究

1 前言

近年来,陶瓷装饰层出不穷,无光釉以其手感柔和、光润细腻、质地饱满坚硬而深受用户欢迎[5]。目前,无光釉的制备方法有以下几种:(1) 在釉料中加入一定量的难熔物质,主要是高铝质粘土及铝的化合物。在烧成过程中,部分铝化合物呈不熔或半熔状态而产生无光,其原因为釉中物质未完全熔融或为半熔融状态而呈现无光的,因此,生成的无光釉釉面粗糙,物理性能也较差。(2) 在釉料中加入适当的物质,例如:碳酸盐类。在烧成过程中发生分解,形成包裹在釉里的细小气泡,使釉呈乳浊状态,光线透过釉面产生散射而呈现无光。这种釉外观显得质地粗松,釉面不够细密。(3) 在釉料中加入适量的结晶物质,如:钛、钙、镁、钡等氧化物,烧成中在釉中形成硅酸锌(ZnO·SiO2)、钙长石(CaO·Al2O3·2SiO2)、硅灰石(CaO·SiO2)或钡长石( BaO·Al2O3·2SiO2)等微小晶体,而获得无光釉面。用这种方法得到的无光釉,釉面滋润、细腻、似玉石质感。所以,制备无光釉大多采用这种方法[27]。

本次实验采用四角配料法,通过调整釉式中的Si/Al值,并在不同的温度下烧成来系统的分析无光釉的性状图、无光釉的形成机理,以及在改变碱金属量的情况下对釉性能的影响。

2 实验内容

2.1 实验原料

2.1.1坯用原料

本实验以买来的泥段为坯用原料,先在塑料袋中陈腐一段时间;然后进行压片,待实验备用。其坯料配方组成及含量为瓷石70%、高岭土30%。坯的化学组成如表1所示。

2.1.2釉用原料

本实验所采用的釉用原料有长石、滑石、石英、方解石、高岭土等。釉用添加剂有水玻璃、羧甲基纤维素钠盐[39]。化工原料有氧化锌。其原料的化学组成如表2所示。釉用化工原料性能如表3所示。

2.3 工艺流程

试样制备的工艺流程如图1所示。

2.3 实验过程

3 实验结果分析

3.1 B系列釉得到的Al2O3/SiO2的性状图分析

综上所述,每一个无光釉配方都有确定的烧成温度与之相对应,如果温度较低,则出现生烧,釉熔融不良,釉面无光粗糙不平,且易污染;如果烧成温度过高,易出现光泽,失去无光效果。1180℃、1200℃、1220℃三个温度点,随着温度的上升生烧区域减少,透明区域增加。

3.2 B系列无光釉样品的结构分析

35组配方中,分别采用1180℃、1200℃、1220℃三个温度点进行煅烧,然后从105个试片中选出具代表性的3个试片,分别为:B7 (乳浊) (烧成温度1180℃)、B16(无光) (烧成温度1200℃)、B20(透明) (烧成温度1220℃)。对其做SEM(扫描电镜)测试,分别如图8、图9、图10所示。

由图8可知,气泡较少,坯釉结合性不是很好。釉层中有晶粒,釉面上有凸出的微小晶粒,釉面晶粒尺寸大约为3000nm左右。釉层上突出的晶粒能够使光线产生漫反射从而形成无光。

由图9可知,釉层气泡较多、较大,由于所用原料内的气体在烧成过程当中没有及时的排出釉层,从而有一定的乳浊效果;釉表面不平整,呈波浪状,可能是由于在断面处有碎杂的粉末。光线进入釉层后会发生折射与反射,从而导致釉面消光而呈现无光现象。

由图10可知,坯釉结合较好,釉层有较大的气泡,釉中的晶体是由硅酸盐透明玻璃组成的。釉表面晶体颗粒比较少,并且尺寸较7#、16#釉的要小,釉面较平整。当光线射入时会产生反射从而使釉面出现光泽感。

3.3 影响无光釉的因素

3.3.1 Al2O3、SiO2含量对无光釉的影响

Al2O3/SiO2的比值对无光釉的效果有直接的影响,当碱性氧化物含量固定不变时,随着Al2O3/SiO2的比值降低,釉面从无光到半无光再到光亮。因此,Al2O3/SiO2的比值为1﹕5左右时即为无光,若大于1﹕6时,则开始向光泽方向发展。当烧成温度愈高时,无光釉中Al2O3/SiO2的比值愈小,即应增加Al2O3的量。反之,无光釉中Al2O3/SiO2的比值愈高,应减少Al2O3的量。[21]

3.3.2冷却速度对无光釉的影响

在煅烧过程中,当在较高温度下打开炉门开始急冷,得到的釉面要比慢慢冷却的釉面光亮。在不同的冷却速度下可以得到不同的釉面。所以,只有当冷却速度较慢的情况下,才能获得良好的无光效果。否则,将变为透明釉的光泽釉。

3.3.3烧成温度对无光釉性状图的影响

在实验中我们可以得到,当烧成温度升高时,无光釉的性状图上无光区、乳浊区范围变小,而光泽区变大。

3.3.4碱金属含量对无光釉的影响

在调整碱金属后,碱金属含量增加,导致釉层出现开裂现象。因为碱金属的含量增加后,釉的膨胀系数大与坯的膨胀系数,使得坯釉不匹配。当釉层的收缩大于坯体的收缩时,坯体受到了釉层的压缩,而形成压应力;当釉受到了坯体的拉伸时,而形成张应力,当张应力超过了釉层的抗张强度时,就会导致釉层断裂,出现网状裂纹。膨胀系数相差愈大,龟裂程度就愈大。当应力较小时,出炉几天后才会慢慢出现大的网状裂纹[29]。

4 结论

(1) 本实验主要是通过改变组分中的Si/Al的比值、烧成温度,来确定其最佳配方。实践证明,当煅烧温度为1200℃时,Si/Al的比值在5﹕1左右时,可得到较好的无光釉面效果。

(2) 由B系列釉的性状图可知,当长石矿物含量在适当范围内增加时,可有效降低无光釉的烧成温度。同时,也增加了釉的膨胀系数。

(3) 在釉料中加入0.2%~0.3%的水玻璃,可增加釉的流动性。在釉料中添加少量的CMC,可有效提高釉的悬浮性和附着性。

参考文献

[1] 李加双,单秀芹. 28分钟快烧无光釉的研制[J] .山东陶瓷,2000,6.

[2] 余广镇.低成本无光釉的试制及生产[J]. 佛山陶瓷,2000,4.

[3] 张旭东,何文等. 低成本一次低温快烧生料无光釉的研制[J]. 硅酸盐通报,1994,5.

[4] 何顺东.低温50分钟烧成无光釉地砖[J]. 陶瓷,1995,2.

[5] 袁爱华.低温快烧内墙砖无光釉的试制.陶瓷工程,1997,4.

[6] 张虎龙.低温快烧生料无光釉.佛山陶瓷[J].1999,1.

[7] 叶晓萍,陶海霞.低温快烧无光釉的开发生产[J].福建建材,2003,3.

[8] 司志胜,马桂红. 低温快烧无光釉的研制[J]. 山东陶瓷,1996,9.

[9] 叶晓萍,陶海霞. 低温快烧无光釉的研制[J].河南建材,2003,4.

[10] 沈阿方.低温快速一次烧成无光釉的研制[J].佛山陶瓷,1995,3.

摘 要:近年来,无光釉以其柔和、含蓄艺术感强等特点,在市场上逐渐流行起来[5]。常用的无光釉大致有如下几种:钙无光釉、钡无光釉、锌无光釉、镁无光釉。钡无光釉、锌无光釉虽能获得高档次的釉面,但这两种原料的成本较贵。镁无光釉的釉面平滑、细腻,但对颜色釉适应性较差。钙无光釉,虽然釉面较粗糙,但对色釉适应性较强[2]。本文通过在传统的锌无光釉基础上进行调整,可大大提高釉面质量,降低了釉料成本,并获得了易于调整的系列生产配方。

关键词:低温;无光釉;研究

1 前言

近年来,陶瓷装饰层出不穷,无光釉以其手感柔和、光润细腻、质地饱满坚硬而深受用户欢迎[5]。目前,无光釉的制备方法有以下几种:(1) 在釉料中加入一定量的难熔物质,主要是高铝质粘土及铝的化合物。在烧成过程中,部分铝化合物呈不熔或半熔状态而产生无光,其原因为釉中物质未完全熔融或为半熔融状态而呈现无光的,因此,生成的无光釉釉面粗糙,物理性能也较差。(2) 在釉料中加入适当的物质,例如:碳酸盐类。在烧成过程中发生分解,形成包裹在釉里的细小气泡,使釉呈乳浊状态,光线透过釉面产生散射而呈现无光。这种釉外观显得质地粗松,釉面不够细密。(3) 在釉料中加入适量的结晶物质,如:钛、钙、镁、钡等氧化物,烧成中在釉中形成硅酸锌(ZnO·SiO2)、钙长石(CaO·Al2O3·2SiO2)、硅灰石(CaO·SiO2)或钡长石( BaO·Al2O3·2SiO2)等微小晶体,而获得无光釉面。用这种方法得到的无光釉,釉面滋润、细腻、似玉石质感。所以,制备无光釉大多采用这种方法[27]。

本次实验采用四角配料法,通过调整釉式中的Si/Al值,并在不同的温度下烧成来系统的分析无光釉的性状图、无光釉的形成机理,以及在改变碱金属量的情况下对釉性能的影响。

2 实验内容

2.1 实验原料

2.1.1坯用原料

本实验以买来的泥段为坯用原料,先在塑料袋中陈腐一段时间;然后进行压片,待实验备用。其坯料配方组成及含量为瓷石70%、高岭土30%。坯的化学组成如表1所示。

2.1.2釉用原料

本实验所采用的釉用原料有长石、滑石、石英、方解石、高岭土等。釉用添加剂有水玻璃、羧甲基纤维素钠盐[39]。化工原料有氧化锌。其原料的化学组成如表2所示。釉用化工原料性能如表3所示。

2.3 工艺流程

试样制备的工艺流程如图1所示。

2.3 实验过程

3 实验结果分析

3.1 B系列釉得到的Al2O3/SiO2的性状图分析

综上所述,每一个无光釉配方都有确定的烧成温度与之相对应,如果温度较低,则出现生烧,釉熔融不良,釉面无光粗糙不平,且易污染;如果烧成温度过高,易出现光泽,失去无光效果。1180℃、1200℃、1220℃三个温度点,随着温度的上升生烧区域减少,透明区域增加。

3.2 B系列无光釉样品的结构分析

35组配方中,分别采用1180℃、1200℃、1220℃三个温度点进行煅烧,然后从105个试片中选出具代表性的3个试片,分别为:B7 (乳浊) (烧成温度1180℃)、B16(无光) (烧成温度1200℃)、B20(透明) (烧成温度1220℃)。对其做SEM(扫描电镜)测试,分别如图8、图9、图10所示。

由图8可知,气泡较少,坯釉结合性不是很好。釉层中有晶粒,釉面上有凸出的微小晶粒,釉面晶粒尺寸大约为3000nm左右。釉层上突出的晶粒能够使光线产生漫反射从而形成无光。

由图9可知,釉层气泡较多、较大,由于所用原料内的气体在烧成过程当中没有及时的排出釉层,从而有一定的乳浊效果;釉表面不平整,呈波浪状,可能是由于在断面处有碎杂的粉末。光线进入釉层后会发生折射与反射,从而导致釉面消光而呈现无光现象。

由图10可知,坯釉结合较好,釉层有较大的气泡,釉中的晶体是由硅酸盐透明玻璃组成的。釉表面晶体颗粒比较少,并且尺寸较7#、16#釉的要小,釉面较平整。当光线射入时会产生反射从而使釉面出现光泽感。

3.3 影响无光釉的因素

3.3.1 Al2O3、SiO2含量对无光釉的影响

Al2O3/SiO2的比值对无光釉的效果有直接的影响,当碱性氧化物含量固定不变时,随着Al2O3/SiO2的比值降低,釉面从无光到半无光再到光亮。因此,Al2O3/SiO2的比值为1﹕5左右时即为无光,若大于1﹕6时,则开始向光泽方向发展。当烧成温度愈高时,无光釉中Al2O3/SiO2的比值愈小,即应增加Al2O3的量。反之,无光釉中Al2O3/SiO2的比值愈高,应减少Al2O3的量。[21]

3.3.2冷却速度对无光釉的影响

在煅烧过程中,当在较高温度下打开炉门开始急冷,得到的釉面要比慢慢冷却的釉面光亮。在不同的冷却速度下可以得到不同的釉面。所以,只有当冷却速度较慢的情况下,才能获得良好的无光效果。否则,将变为透明釉的光泽釉。

3.3.3烧成温度对无光釉性状图的影响

在实验中我们可以得到,当烧成温度升高时,无光釉的性状图上无光区、乳浊区范围变小,而光泽区变大。

3.3.4碱金属含量对无光釉的影响

在调整碱金属后,碱金属含量增加,导致釉层出现开裂现象。因为碱金属的含量增加后,釉的膨胀系数大与坯的膨胀系数,使得坯釉不匹配。当釉层的收缩大于坯体的收缩时,坯体受到了釉层的压缩,而形成压应力;当釉受到了坯体的拉伸时,而形成张应力,当张应力超过了釉层的抗张强度时,就会导致釉层断裂,出现网状裂纹。膨胀系数相差愈大,龟裂程度就愈大。当应力较小时,出炉几天后才会慢慢出现大的网状裂纹[29]。

4 结论

(1) 本实验主要是通过改变组分中的Si/Al的比值、烧成温度,来确定其最佳配方。实践证明,当煅烧温度为1200℃时,Si/Al的比值在5﹕1左右时,可得到较好的无光釉面效果。

(2) 由B系列釉的性状图可知,当长石矿物含量在适当范围内增加时,可有效降低无光釉的烧成温度。同时,也增加了釉的膨胀系数。

(3) 在釉料中加入0.2%~0.3%的水玻璃,可增加釉的流动性。在釉料中添加少量的CMC,可有效提高釉的悬浮性和附着性。

参考文献

[1] 李加双,单秀芹. 28分钟快烧无光釉的研制[J] .山东陶瓷,2000,6.

[2] 余广镇.低成本无光釉的试制及生产[J]. 佛山陶瓷,2000,4.

[3] 张旭东,何文等. 低成本一次低温快烧生料无光釉的研制[J]. 硅酸盐通报,1994,5.

[4] 何顺东.低温50分钟烧成无光釉地砖[J]. 陶瓷,1995,2.

[5] 袁爱华.低温快烧内墙砖无光釉的试制.陶瓷工程,1997,4.

[6] 张虎龙.低温快烧生料无光釉.佛山陶瓷[J].1999,1.

[7] 叶晓萍,陶海霞.低温快烧无光釉的开发生产[J].福建建材,2003,3.

[8] 司志胜,马桂红. 低温快烧无光釉的研制[J]. 山东陶瓷,1996,9.

[9] 叶晓萍,陶海霞. 低温快烧无光釉的研制[J].河南建材,2003,4.

[10] 沈阿方.低温快速一次烧成无光釉的研制[J].佛山陶瓷,1995,3.

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