董偉霞 包啟富 王 君

(景德鎮(zhèn)陶瓷學院 江西景德鎮(zhèn) 333001)

優(yōu)化工藝對快燒結晶砂金釉的性能影響

董偉霞 包啟富 王 君

(景德鎮(zhèn)陶瓷學院 江西景德鎮(zhèn) 333001)

采用單因素實驗法系統(tǒng)地考察了燒成制度和工藝條件對釉面質量的影響,最后利用正交實驗對工藝進行優(yōu)化,在低溫1 140℃保溫10min制備出了釉面光亮平整,呈現金光閃閃的砂金效果。

砂金釉 燒成制度 工藝條件 低溫

前言

近年來隨著人們生活水平的提高,對于產品的裝飾水平、裝飾質量要求也在提高,傳統(tǒng)的裝飾水平已經不能滿足人們的需求。早在宋代就有名貴的微晶釉——“砂金釉”、“天目釉”、“鱔皮綠”。砂金釉是在透明玻璃質中包含薄的云母狀鱗片或閃耀反光的結晶晶體懸浮在透明釉層中。這些結晶體表面方向不同,由于光的反射,給人以光輝燦爛和晶瑩奪目的感覺。由于砂金釉的形成特點,在光線照射下金光閃閃,給人一種視覺的沖擊,讓人有一種富麗高雅的感覺。用砂金釉瓷磚裝飾豪華客廳,使室內環(huán)境形成金碧輝煌的藝術氛圍,頗受人們的喜愛。

從目前世界范圍建筑衛(wèi)生陶瓷制品生產成本比率來看,燃料費用在生產成本中所占比率為最大,已經在各國陶瓷行業(yè)的總能耗中達到40%以上。全世界的建筑衛(wèi)生陶瓷工業(yè)的發(fā)展都一直受到高能耗的制約,由于近20年來油、電、燃氣及煤炭的價格持續(xù)上漲,也遏制著陶瓷業(yè)的發(fā)展速度,所以結晶釉快燒的意義就相當的重要了。本次實驗是通過縮短保溫時間,達到快燒的目的。

1 實驗部分

1.1 實驗用原料及設備

實驗所用原料化學組成如表1所示。

表1 原料化學組成(質量%)Tab.1 Chemical composition of raw materials

坯體采用景德鎮(zhèn)當地泥條。實驗設備名稱型號及生產廠家如表2所示。

表2 實驗儀器名稱及生產廠家Tab.2 Experimental apparatus denomination andmanufacturer

1.2 實驗工藝參數

試樣制備過程工藝參數為:坯體烘干周期為24 h;釉層厚度為1㎜左右;釉料細度為過250目篩;球磨時間為20min(350 rΠmin);上釉后的樣品放烘箱在65℃左右烘干24 h,取出備用;砂晶釉的配方(質量%):鉀長石 34～39,硼熔塊 25～28,石英 15～25,蘇州土 3～5,氧化鐵 7～8,氧化鈦 2.5～3.5。

在此配方基礎上通過改變燒成制度和釉層厚度探討對結晶釉面的影響。

2 實驗結果與分析

2.1 單因素實驗

2.1.1 燒成溫度對砂金釉面效果的影響

表3 燒成溫度對釉面產生的影響Tab.3 Effectsof firing temperature on aventurine glaze

由表3綜合比較,F-4釉面效果較理想。適當的熔融溫度對形成好的釉面有重要影響,溫度過高有利晶體的長大和硼的分相,使釉面亮度降低。溫度過低使釉面質量變差。當溫度在1 120～1 140℃時,釉面的效果最好,沒有產生分相,亮度也較為理想。

2.1.2 降溫保溫時間對砂金釉面效果的影響

表4 降溫保溫時間對釉面產生的影響Tab.4 Effectsof soaking time for cooling temperature on aventurine glaze

由表4綜合比較,G-2和 G-3釉面晶體效果較理想。結果表明,保溫時間長有助于晶體的長大,但時間太長不適宜快燒。所以本實驗選取保溫時間為30 min。

2.1.3 降溫保溫溫度對砂金釉面效果的影響

由表5可知,H-2釉面效果較理想。溫度過高保溫雖有助于晶體的長大但也有助于分相,溫度過低晶體長大的速度較慢。

2.1.4 釉層厚度對砂金釉面效果的影響

由表6綜合比較,I-2釉面效果較好,由此可知釉層厚度為1.0～1.2㎜時結晶效果都是最好的。釉層過薄析出的晶體較少,釉層過厚出現縮釉、分相并產生花斑,沒有晶體析出。

表5 降溫保溫溫度對釉面產生的影響Tab.5 Effectof cooling insulation temperature on aventurine glaze

表6 釉層厚度對釉面產生的影響Tab.6 Effectsof thicknesson aventurine glaze

2.2 正交實驗對砂金釉面效果的影響

表8 實驗結果分析Tab.8 Analysisof experimental results

通過單因素對燒成和工藝制度考察后,確定出影響砂金釉釉面效果的主要影響因素,通過正交試驗來確定最佳砂金釉面效果。通過排隊法給樣品進行打分,正交實驗的釉面結果如表7所示,結果分析如表8所示。

主次影響因素的排列。按照極差大小排列出各因素主次順序:

主 ——→次

釉面品質:B A C

或: B C A

圖1 因素水平與釉面品質的關系Fig.1 Relationship between factor levels and glaze quality

各因素最佳水平的選取。因素B在釉面品質因素中占最主要地位。由圖1可以看出B2的釉面品質高于B1和B3。因此B2為最佳水平。因素A和C,在釉面品質因素中都占同等重要因素,由表8中可以看出對于單個A因素和C因素不能決定釉面品質的因素,而是由它們的和共同決定的,通過計算得知A3和C2的和比其他兩個值大,因此A3和C2為最佳水平。

綜合以上分析得出最佳工藝組合:B2A3C2(即最高燒成溫度在1 140℃,最高燒成溫度保溫時間30min,降溫保溫溫度在1 020℃,保溫時間為60min)。

3)經過驗證性實驗發(fā)現,最佳工藝組合的砂金釉面效果要優(yōu)于最好樣品J-9。從而使正交試驗分析有意義。

2.3 性能測試

圖2 最優(yōu)樣品衍射圖Fig.2 XRD pattern of the best sample

圖2為最優(yōu)樣品的衍射圖。從圖2可以看出,樣品中主要是SiO2相和α-Fe2O3相,其中SiO2相是由于部分殘留石英和熔融析出的石英造成的,α-Fe2O3是氧化鐵析晶生成的,也是砂金釉出現金光閃閃效果的主要晶體。

3 結論

用優(yōu)化工藝參數和燒成制度方法經大量實驗表明,實現結晶砂金釉快燒是可行的。本研究確定的砂金釉在燒成溫度為1 140～1 160℃,保溫時間為10 min,層厚度在1.0～1.2㎜,釉面呈現金光閃閃的砂晶效果。該快燒砂金釉的研制,可望用于建筑陶瓷裝飾。

1 黃定策.燃氣梭式窯燒制綠彩砂金釉的技術探討.山東陶瓷,2007(3):36～37

2 趙宗昱,等.金星釉裝飾效果與結晶特性的關系.山東建材學院報,1987(1):20～23

3 王秀東.金星釉的研制——藝術釉在建陶中的開發(fā)與應用.佛山陶瓷,1994(1):42～46

4 楊夢雄,等.一種砂金釉面釉的制作方法.中國專利.101125764A.2004-11-13.

Effects of Process on Properties of Aventurine Glaze of Fast Firing Crystalline

Dong Weixia,Bao Qifu,Wang Jun(Jingdezhen Ceramics Institute,Jiangxi,Jingdezhen,333001)

Effectof firing schedule and process condition on glazewere studied by single-factor test system.Good bright and smooth glaze with aventurine particlewasoptimized by orthogonal experiment,which was prepared at 1 140℃for 10min.

Aventurine glaze;Firing schedule;Process condition;Iow temperature