劉霄昱 黃晨宇 劉 武 王 慧 曾令可

(華南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 廣州 510640)

前言

近年來(lái)，我國(guó)城鎮(zhèn)化建設(shè)得到了快速的發(fā)展，人民生活水平也日益提高，擁有一套裝修美觀氣派的房子已成為當(dāng)今的時(shí)尚。衛(wèi)生陶瓷作為人們裝修水平上檔次的重要標(biāo)志，已得到了快速發(fā)展。從1995年起，我國(guó)衛(wèi)生陶瓷的產(chǎn)量已躍居世界首位，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)目前的年產(chǎn)量已超過(guò)7 000萬(wàn)件。以前我國(guó)中高檔衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品依賴國(guó)外進(jìn)口，目前我們已發(fā)展成為衛(wèi)生陶瓷出口大國(guó)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2005年，我國(guó)衛(wèi)生陶瓷出口量已達(dá)2 825萬(wàn)件，出口總額已突破3億美元。目前建筑衛(wèi)生陶瓷工業(yè)已成為建材工業(yè)的重要組成部分，衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品也成為生活中不可或缺的日常用品[1～6]。

衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品的外觀和質(zhì)量直接影響衛(wèi)生潔具的整體質(zhì)量和人們生活水平質(zhì)量。釉是一種藝術(shù)品，是附著在衛(wèi)生陶瓷表面的玻璃層，在釉中加入各種著色劑可獲得美麗的顏色，其顏色和質(zhì)量同樣也直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量[7～13]。以黃色基調(diào)為主的衛(wèi)生潔具是非常流行的色調(diào)，鐠黃作為黃色釉的著色劑，是現(xiàn)在非常流行的著色劑，它相對(duì)傳統(tǒng)的配置黃色釉常用的銻、鈦、鐵為發(fā)色劑更為優(yōu)越，達(dá)到色劑用量不多且發(fā)色好的效果[14～15]。應(yīng)消費(fèi)市場(chǎng)的需求，本實(shí)驗(yàn)對(duì)黃色色調(diào)的釉進(jìn)行探討研究，從基本的配方入手，調(diào)節(jié)原料配方比例及工藝參數(shù)，成功地研制出釉面效果好、顏色穩(wěn)定且符合經(jīng)濟(jì)效益的奶黃色釉。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

實(shí)驗(yàn)所用原料有：鉀長(zhǎng)石、石灰石、氧化鋯、高嶺土、石英、白云石、鐠黃。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備

實(shí)驗(yàn)用儀器以及設(shè)備主要有：電子感應(yīng)天平、行星式球磨機(jī)、電熱鼓風(fēng)干燥箱、電爐。

1.3 實(shí)驗(yàn)流程

工藝流程如圖1所示。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程主要工藝參數(shù)：球磨時(shí)間：15 min；釉漿細(xì)度：過(guò)100目篩，篩余0.02%；球磨參數(shù)：料∶球∶水=1.0∶1.2∶0.8；球磨15 min；釉漿容重：1.5～1.7 g/cm3；施釉工藝：浸釉；最高燒成溫度為1 250 ℃。

圖1 工藝流程圖

2 結(jié)果分析與討論

2.1 氧化鋯對(duì)釉面的影響

固定其余成分的含量，取3個(gè)不同的氧化鋯含量進(jìn)行氧化鋯含量對(duì)釉面影響的實(shí)驗(yàn)。各樣品組成成分如表1所示。

表1 改變氧化鋯含量的單因素實(shí)驗(yàn)(g)

圖2 氧化鋯含量對(duì)釉面的影響

樣品釉面特征f-1釉面光滑,無(wú)縮釉,無(wú)氣孔f-2釉面光滑,無(wú)縮釉,無(wú)氣孔f-3釉面較光滑,有破口釉泡

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表見(jiàn)2,其樣品照片如圖2所示。

根據(jù)樣品綜合分析，鋯在釉中雖能起到乳濁作用，但從樣品f-3來(lái)看，鋯含量過(guò)多，則釉的高溫粘度提高，釉的流動(dòng)性能變差，使得燒結(jié)過(guò)程中氣體難以排出，產(chǎn)生釉泡。由樣品結(jié)果可知，氧化鋯質(zhì)量百分比不超過(guò)9%。

2.2 鐠黃含量對(duì)釉面發(fā)色的影響

固定其余成分含量，取6個(gè)不同的鐠黃含量進(jìn)行鐠黃含量對(duì)釉面發(fā)色影響的實(shí)驗(yàn)。各樣品組成成分見(jiàn)表3，不同鐠黃量燒出的釉面效果照片如圖3所示。

表3 改變鐠黃含量的單因素試驗(yàn)(g)

圖3 不同鐠黃量燒出的釉面效果圖

從燒成的樣品來(lái)看，從試樣g-3開始黃顏色就開始變得更深，遠(yuǎn)超出淡黃色的范疇，g-2黃顏色太淺，因此初步得出鐠黃加入量在1～2 g為宜。所以下面的單因素實(shí)驗(yàn)均以2 g作為標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 石英含量對(duì)釉面的影響

固定其余成分的含量，取3個(gè)不同石英含量試樣進(jìn)行對(duì)釉面影響的實(shí)驗(yàn)。各樣品組成成分見(jiàn)表4，其樣品照片如圖4所示。

表4 改變石英含量的影響(g)

石英作為釉料的主要原料，是生成釉玻璃的主要成分，從釉面結(jié)果可以看出，試樣b-1～b-3光澤度越來(lái)越好，且其顏色越來(lái)越鮮艷，適當(dāng)提高硅含量可提高釉的白度、耐磨度及硬度。

圖4 石英含量對(duì)釉面的影響

2.4 高嶺土對(duì)釉面的影響

固定其余成分的含量，分別取3個(gè)不同高嶺土含量的試樣進(jìn)行對(duì)釉面影響的實(shí)驗(yàn)。各樣品組成成分見(jiàn)表5。

表5 改變高嶺土含量的單因素試驗(yàn)(g)

高嶺土含量對(duì)釉面的影響結(jié)果如表6所示。其樣品照片如圖5所示。

圖5 高嶺土含量對(duì)釉面的影響

樣品釉面特征d-1釉層較薄,粗糙不平,有縮釉d-2釉層較厚,無(wú)縮釉、效果較理想d-3釉層較厚,不平整,有縮釉

高嶺土化學(xué)通式為Al2O3·2SiO2·2H2O，在釉中可改善釉的懸浮性、穩(wěn)定性，在d-1中釉面較薄就是因?yàn)橛詽{懸浮性較差，釉料有沉降，導(dǎo)致施釉釉層較薄，釉面較粗糙。適量的高嶺土能改善釉的性能，能提高釉的熔融溫度，增加其高溫粘度。從d-3釉面效果可知，高嶺土過(guò)量則會(huì)因其高溫粘度提高，釉面流動(dòng)性減弱，釉面開始縮釉，甚至開裂。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，高嶺土含量占釉的質(zhì)量百分比為10%時(shí)，效果最佳。

2.5 長(zhǎng)石含量對(duì)釉面的影響

表7 改變長(zhǎng)石含量的單因素試驗(yàn)(g)

固定其余成分的含量，分別取3個(gè)不同長(zhǎng)石含量的樣品進(jìn)行對(duì)釉面影響的實(shí)驗(yàn)。各樣品組成成分見(jiàn)表7，長(zhǎng)石對(duì)釉面的影響，其結(jié)果如表8所示。

圖6 長(zhǎng)石含量對(duì)釉面的影響

樣品釉面特征a-1釉面粗糙,有釉泡及針孔a-2釉面較平整,無(wú)針孔、釉泡a-3釉面平整,無(wú)針孔、釉泡

從燒出樣品來(lái)看，a-3效果比較理想，長(zhǎng)石為釉用原料的主要組成，在釉中起到助熔劑的作用，適量增加長(zhǎng)石含量，可提高釉面的光澤度，穩(wěn)定性，降低釉面缺陷。本實(shí)驗(yàn)使用的是鉀長(zhǎng)石，鉀長(zhǎng)石高溫粘度大，熔融溫度范圍寬。長(zhǎng)石含量對(duì)釉面的影響如圖6所示。

2.6 白云石對(duì)釉面的影響

固定其余成分的含量，取2個(gè)不同的白云石含量進(jìn)行對(duì)釉面影響的實(shí)驗(yàn)。各樣品組成成分如表9所示。

表9 改變白云石含量的單因素試驗(yàn)(g)

白云石對(duì)釉面的影響，其結(jié)果如表10所示，樣品照片如圖7所示。

圖7 白云石含量對(duì)釉面的影響

釉面特征e-1釉面平整光亮,無(wú)針孔e-2釉面亮度略低,有輕微裂痕

經(jīng)實(shí)驗(yàn)樣品分析可知，e-1釉面效果最佳，白云石的主要成分是CaCO3、MgCO3，高溫可分解為CaO和MgO，白云石在釉中也能起到熔劑的作用，與堿金屬氧化物相比，能提高釉的強(qiáng)度及硬度，降低釉的膨脹系數(shù)。根據(jù)相關(guān)理論知識(shí)，CaO既能與釉料反應(yīng)也能與坯料反應(yīng)，可促進(jìn)坯釉中間層的發(fā)育，從而減弱釉面的龜裂。同時(shí)加入白云石的釉，可拓寬其熔融溫度范圍。

3 結(jié)論

1)氧化鋯加入量不宜超過(guò)9%。

2)鐠黃加入量約為2%時(shí)，效果最好。

3)適當(dāng)提高硅含量可提高釉的白度、耐磨度及硬度。

4)適量加入高嶺土能改善釉的性能，能提高釉的熔融溫度，增加其高溫粘度；過(guò)量則會(huì)因其高溫粘度提高，使釉面流動(dòng)性減弱，釉面開始縮釉，甚至開裂。高嶺土加入量質(zhì)量百分比為10%時(shí)，效果為佳。

5)適量增加長(zhǎng)石含量，可提高釉面的光澤性，穩(wěn)定性，降低釉面缺陷。

6)適量增加白云石含量能增加釉的強(qiáng)度及硬度，降低釉的膨脹系數(shù)，可促進(jìn)坯釉中間層的發(fā)育，從而減弱釉面的龜裂。

1 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì).GB 6952-2015.衛(wèi)生陶瓷.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006

2 王東升.衛(wèi)生瓷與墻地磚配方.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013

3 劉雪東,王澤華.黃色釉在衛(wèi)生瓷中的應(yīng)用.佛山陶瓷，1996 (3):33～35

4 石棋,李月明.建筑陶瓷生產(chǎn)技術(shù).南昌：江西高校出版社，2010

5 馬鐵成.陶瓷工藝學(xué).北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2012

6 楊金萍,吳建青.熔塊法白色料的研制.中國(guó)陶瓷工業(yè)，2012(3)：9～11

7 劉康時(shí).陶瓷工藝原理.廣州:華南理工大學(xué)出版社，1994

8 李經(jīng)仁,李月明,李潤(rùn)潤(rùn),等.氧化鈦乳濁生料釉的研制.江蘇陶瓷，2009(6)：29～37

9 王磊.高白釉的研制及性能研究：[碩士學(xué)位論文].武漢：武漢理工大學(xué)，2010

10 徐曉虹,周城,吳建鋒,等.用于生態(tài)陶瓷的乳濁釉及其乳濁激勵(lì)的研究.武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2008(2)：14～16

11 宮華,孫明星.鋯生料乳濁釉的研究.陶瓷科學(xué)與藝術(shù)，2003(3)：24～26

12 楊文頤.建筑衛(wèi)生陶瓷.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001

13 余榮臺(tái).鎂質(zhì)生料無(wú)光釉在衛(wèi)生瓷中應(yīng)用研究.中國(guó)陶瓷，2008(8)：49～50

14 俞康泰.陶瓷色釉料與裝飾導(dǎo)論.武漢：武漢工業(yè)大學(xué)出版社，1998

15 俞康泰.現(xiàn)代陶瓷色料與裝飾技術(shù)手冊(cè).武漢：武漢工業(yè)大學(xué)出版社，1999