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仿古磚鈣鋇復(fù)合無光釉的研究與開發(fā)(Ⅱ)

項目：省部產(chǎn)學(xué)研結(jié)合項目(項目編號：2060403)專項資金資助。

朱敬賢黃秋立董軍樂梁超成黃玲艷楊倩

(廣東蒙娜麗莎新型材料集團有限公司廣東 佛山528211)

(續(xù)上期)

從表2可知，A4和K相比，隨著燒成溫度的提高，釉的膨脹系數(shù)減小；O和A相比隨施釉量的增加，釉的膨脹系數(shù)減??；O與A4光滑度相當(dāng)，但O光澤度比A4更高，這是因為燒成溫度高，石英熔融得更充分，光澤度會明顯提高。A比O亮很多，但由于A所施的釉漿太少，無法形成光滑釉面。

4.2.2ZnO對釉面的影響

鉀長石：36%,石灰石：12%,燒滑石：12%,碳酸鋇：10%,氧化鋅：4%,燒高嶺土：16%,生高嶺土：8%,氧化鋁：2%。

表3為ZnO對釉面效果的影響。

表3　ZnO對釉面的影響

從表3可知，A1和A3相比，ZnO含量增加，可降低膨脹系數(shù)；A1光澤度比A3高，但沒有A3光滑；A1光澤度比O高，但沒有O光滑。所以，ZnO可降低釉的燒成溫度，增加光澤度。

4.2.3BaO對釉面的影響

鉀長石：36%,石灰石：14%,燒滑石：12%,碳酸鋇：10%,氧化鋅：2%,燒高嶺土：16%,生高嶺土：8%,氧化鋁：2%。

表4為BaO對釉面效果的影響。

表4　BaO對釉面的影響

從表4可知，A3與O相比，A3光澤度較低，B2O3降低膨脹系數(shù)的能力比BaO大。A2和A3光滑度相近，但A2光澤度較低。所以，降低燒成溫度也是獲得無光釉的一個途徑。

4.2.4MgO對釉面的影響

鉀長石：36%,石灰石：14%,燒滑石：10%,碳酸鋇：8%,氧化鋅：2%,燒高嶺土：16%,生高嶺土：8%,氧化鋁：3%,高硼熔塊：3%。

表5為MgO對釉面效果的影響。

表5　MgO對釉面的影響

從表5可知，A5和O相比，光滑度相近，但A5比O更無光，MgO降低膨脹系數(shù)的能力比B2O3大。

4.2.5提高高嶺土含量，降低BaO含量對釉的影響

鉀長石：36%，石灰石：14%，燒滑石：12%，碳酸鋇：6%，氧化鋅：2%，燒高嶺土：18%，生高嶺土：8%，氧化鋁：2%，高硼熔塊：2%。

提高高嶺土含量，降低BaO含量對釉面的影響如表6所示。

表6　提高高嶺土含量，降低BaO含量對釉面的影響

從表6可知，J與A4相比，J光澤度更差，提高高嶺土含量，降低BaO導(dǎo)致膨脹系數(shù)降低。

4.2.6高嶺土對釉的影響

鉀長石：36%,石灰石：14%,燒滑石：12%,碳酸鋇：6%,氧化鋅：2%,燒高嶺土：20%,生高嶺土：8%,氧化鋁：2%。

高嶺土對釉的影響如表7所示。

表7　高嶺土對釉面的影響

從表7可知，繼續(xù)增加高嶺土含量，可使膨脹系數(shù)降低。Q與P相比較Q不僅光澤度低，且釉面粗糙，這是由于釉中高嶺土含量過高導(dǎo)致的。

4.3.7Al2O3對釉的影響

鉀長石：48%,石灰石：18%,石英：5%,燒滑石：6%,生高嶺土：9%,碳酸鋇：5%,氧化鋁：9%。

表8～表12為不同的Al2O3含量對釉的影響。

表8　Al2O3對釉面的影響(含量9%)

鉀長石：48%,石灰石：18%,石英：4%,燒滑石：6%,生高嶺土：9% ,碳酸鋇：5%,氧化鋁：10%。

表9　Al2O3對釉面的影響(含量10%)

鉀長石：48%,石灰石：18%,石英：3%,燒滑石：6%,生高嶺土：9%,碳酸鋇：5%,氧化鋁：11%。

表10　Al2O3對釉面的影響(含量11%)

鉀長石：48%,石灰石：18%,石英：1%,燒滑石：6%,生高嶺土：9%,碳酸鋇：5%,氧化鋁：13%。

表11　Al2O3對釉面的影響(含量13%)

鉀長石：48%,石灰石：18%,燒滑石：6%,生高嶺土：9%,碳酸鋇：5%,氧化鋁：14%。

表12　Al2O3對釉面的影響(含量14%)

從表8～表12可知，隨著Al2O3含量的增大，無光度和膨脹系數(shù)都增大。Al2O3增加到一定量時，釉會生燒，導(dǎo)致釉面粗糙。

4.3測試結(jié)果和理論分析

4.3.1硅鋁比對無光釉的影響

釉配方中的硅鋁比對無光釉的影響的實驗證明，釉中的硅鋁比直接影響著無光釉的成熟范圍和燒成質(zhì)量，利用氧化鈣、滑石、氧化鋅、碳酸鋇等多種無光劑研制無光釉，效果較為理想。釉料配方中，既有傳統(tǒng)的高鋁低硅系列，也有高硅低鋁系列，這兩個系列均可形成無光釉。當(dāng)堿性氧化物的含量不變時，隨著硅鋁比值的提高，釉面會呈現(xiàn)無光-半無光-光亮的趨勢，無光釉的硅鋁比一般應(yīng)控制在3～6為宜。

4.3.2氧化物對無光釉的影響

根據(jù)實驗結(jié)果可知，利用多成分復(fù)合無光劑制得的無光釉可克服單一無光劑所形成的各種缺陷，如釉面粗糙、桔釉等。燒成過程中設(shè)法將釉中的晶粒尺寸控制在3～10μm，可獲得多種質(zhì)感的無光釉。本實驗中的無光劑主要采用適量的氧化鈣、滑石、工業(yè)氧化鋅、碳酸鋇等。引入滑石主要起助融作用，同時也可起到提高釉的熱穩(wěn)定性及釉面白度等作用。實驗中應(yīng)用的BaCO3，一方面起強助融作用，降低釉熔體的高溫粘度，使制品更有利于快燒；另一方面有抗龜裂及抗氣氛能力，可擴大釉的適應(yīng)性。ZnO更是制備低溫?zé)o光釉不可多得的強熔劑，可極大地降低釉的熱膨脹系數(shù)，提高熱穩(wěn)性，促進微晶的形成。

圖4為釉面掃描電鏡分析圖。對釉面進行掃描電鏡分析發(fā)現(xiàn)，釉面存在許多顆粒物質(zhì)，我們推測可能是釉面析出鈣長石、鋇長石、正長石等晶體。

圖4　釉面掃描電鏡分析圖

圖5為釉面X衍射分析圖。對釉面進行X衍射分析發(fā)現(xiàn)，釉面主要存在鈣長石、鋇長石、正長石等晶體，這說明上述推測是正確的。采用多成分復(fù)合無光劑，可促使各類雛晶相互制約共同發(fā)育成微晶，這些晶體在釉中的折射率和玻璃介質(zhì)的折射率差別較大，對光的散射較強，起到了無光的效果。為了使雛晶能夠適當(dāng)生長，釉面產(chǎn)生無光且又穩(wěn)定，復(fù)合無光劑的成分應(yīng)復(fù)雜些，但這些成分，在釉中須達到飽和才能結(jié)晶，所以，用量的控制很關(guān)鍵。

圖5　釉面X衍射分析圖

4.3.3釉料粒度及施釉質(zhì)量對釉面的影響

對無光釉來說，要想獲得理想的釉面效果就應(yīng)該在燒成過程中析出大量的微晶，晶體的析出通常要求熔體具有較小的粘度、較長的保溫時間和適宜的降溫速率。根據(jù)相變理論，非均態(tài)晶化的成核勢壘低，析晶速度快。因此，在低溫快燒的工藝條件下，適當(dāng)放寬無光劑的粒度，使其高溫熔融后的殘余顆粒作為晶核劑，實現(xiàn)快速成核，從而可制得效果良好的無光釉。本實驗釉料細(xì)度控制在萬孔篩余0.05%～0.10%。粒度過細(xì)，釉面易產(chǎn)生光亮和滾釉等缺陷；反之過粗，則燒成溫度相應(yīng)提高會導(dǎo)致釉面產(chǎn)生粗糙等不理想效果。無光釉的施釉厚度相對光澤釉來說稍厚一些，應(yīng)控制在0.4～0.6mm，釉的密度為1.45g/cm3,施釉質(zhì)量(300mm×300mm磚)為45～50g，這樣所制得的無光釉釉面質(zhì)感更好。

5　結(jié)論

利用復(fù)合無光劑可以制得效果良好的無光釉，無光釉硅鋁比一般控制在3～6較為適宜，適當(dāng)調(diào)節(jié)硅鋁比例，可制得絲絨狀光澤、玉石光澤、木質(zhì)光澤等釉面效果。適宜的工藝制度包括適宜的釉料細(xì)度、施釉厚度、燒成制度等，這些因素也是制備復(fù)合無光釉的關(guān)鍵因素。

通過前面的實驗，可以得出以下結(jié)論：

1)復(fù)合無光釉的硅鋁比控制在3～6，高溫?zé)o光釉硅鋁比接近6，而低溫?zé)o釉硅鋁比則接近3，本實驗的最佳硅鋁比為3.4。

2)堿性氧化物含量不變，增大Al2O3含量，使釉面呈現(xiàn)有光-亞光-無光的趨勢。

3)各種無光劑含量(如CaO、MgO、BaO、ZnO等)要達到一定量才能析出晶體，CaO為0.38mol，MgO為0.27mol，BaO為0.12mol才可析出晶體。

4)無光釉的施釉厚度相對光澤釉來說稍厚一些，應(yīng)控制在0.4～0.6mm，釉的密度為1.45g/cm3,施釉質(zhì)量(300mm×300mm磚)控制在45～50g。

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作者簡介：朱敬賢(1985-)，本科，助理工程師，陶瓷工藝技術(shù)員；主要從事陶瓷工藝和釉料的研究。