仿银金属光泽釉的研制

2010-03-06董伟霞包启富刘志飞

中国陶瓷工业 2010年1期

董伟霞包启富刘志飞

（景德镇陶瓷学院，景德镇：333001）

1 前言

随着我国国民经济的发展，人民生活水平的提高，建筑物装潢越来越考究，釉饰陶瓷墙砖的应用也越来越广泛。人民在满足物质水平之后也相应地对精神生活有所提高。而传统的陶瓷釉料已经远远不能满足现代人们生活的需要。因此，为适应市场和满足人们的需要，我们所列出目前市场上最新颖的一种釉饰陶瓷墙砖-金属光泽釉面砖，它具有仿金属光泽，给人以厚重结实、豪华富丽的感觉因此越来越受到人们的青睐。

2 实验部分

2.1 实验用原料

本实验所选用的原料包括：钾长石、石英、高岭土、铅丹、氧化钛等原料。所用主要原料的化学组成如表1所示。

2.2 实验设备

实验设备名称型号及生产厂家如表2所示。

2.3 实验工艺参数

（1）采用喷釉法上釉，釉层厚度为1.0-1.5mm；

（2）料∶球∶水=1∶2∶0.8，球磨15分钟。釉料细度过200目筛，筛余0.1％；

（3）上釉后的样品放烘箱在65℃左右烘干24小时，取出备用；

（4）在1180～1250℃下烧成，保温50～80分钟后冷却。

2.4仿银金属光泽釉的基础釉式

表1 原料化学组成Tab.1 Chem ical com position of raw materials

表2 实验仪器名称及生产厂家Tab.2 Experimentalapparatus denom ination and manufacturer

图1 调节碱金属成分Fig.1 Adjustmentof the alkalicomposition

图2 Na2O、PbO对金属光泽的影响Fig.2 Influence of Na2O and PbO on the glaze

3 实验结果与分析

3.1 基础釉成分对金属光泽的影响

3.1.1 SiO2/A l2O3成分对金属光泽发色的影响

通过改变SiO2/A l2O3成分变化，通过实验可以看出Si/A l比在3.9～4.5之间时，因为釉熔体析出金红石型二氧化钛晶体，金红石型二氧化钛的结晶为叶片状长方形，聚体成星型状，由于其厚度很小，使光线产生了干涉效应，故出现红、蓝、橙等虹彩现象[1]。Si/A l比在5.0～5.4之间时，因为釉高温粘度过大，阻碍了晶体的生成。随着粘度下降，则会出现一个最佳析晶点，本实验Si/A l在6左右为最佳析晶点。当随着Si/A l含量的增加，釉面呈现黄斑，其原因可能是釉的粘度是抑制或促进熔体中生成较大结晶或微晶的重要因素。一般说来，釉熔体粘度大的，其扩散阻力大，因而不利于晶体长大；反之，釉熔体粘度小，其扩散作用就非常明显，则有利于粒子的定向排列，有利于晶体的生长。

3.1.2 碱金属成分对金属光泽发色的影响

基础釉除铅丹的含量和氧化钾的含量变化以外，其他组分的量不变。为了直观地反映铅丹的含量和氧化钾的含量变化，可以用图1来表示。通过对这20个配方进行实验，其实验结果由图2所示。

从图2可知，在K，L，M点有金属光泽，釉面较平整；在R，S，T，O，J点有较强的金属光泽，釉面光滑；P，Q，N，I点金属光泽差，呈斑状；A，B，C点金属光泽很弱，釉面有褶皱；其余的D，E，F，G，H点几乎无金属光泽。

以R点为参照配方，从点R→M→H→C，其他组分均不变，只对配方中添加Na2CO3，实验结果为：R，M点有较好的金属光泽，而H，C点的釉面效果很差。这说明Na2O含量过多不利于生成优质的金属光泽釉。

点P→Q→R→S→T是在配方中其他组分不变，只改变配方中铅丹的量，实验结果为：从P到T点光泽逐渐增强，说明PbO含量适当提高有助于产生金属光泽强的釉面效果。

如果换算成摩尔当量数，当K2O含量在0.30～0.35和PbO含量在0.30～0.40时，其金属光泽效果较佳。该原因可能是：K2O、PbO都是强助熔剂，它们能降低釉的熔融温度和粘度，能增加熔体的折射率，从而提高其光泽度。K2O作为助熔剂，主要用于低温釉中，能增加半透明性，但光泽差。PbO作为最强的助熔剂，PbO与SiO2极易反应生成低熔点的硅酸铅，由于硅酸铅折射率高，因而可形成光泽度高的釉面。与碱金属相比，适量PbO作为熔剂可以降低釉的膨胀系数，使热稳定性提高，并可降低熔体温度，使釉具有良好的流动性，同时增加釉的熔融范围；提高釉的弹性、光泽度，增加抗张强度。K2O与PbO混和对釉面表面张力与粘度的减少有很大作用，促进了金红石和钛榍石析出并悬浮到釉表面，从而形成银白色金属光泽釉面，增加了金属光泽效果[1]。

3.2 色剂氧化物成分对金属光泽的影响

3.2.1 V2O5用量对釉面金属光泽的影响

由实验结果可知：当V2O5的加入量在1.5～2w t％时，样品都有较强的金属光泽出现。这是因为V2O5在釉中有两大作用，第一，能降低釉的表面张力，有利于金红石和钛榍石析出并悬浮到釉表面，从而形成银白色金属光泽釉面，使釉面更加平整光滑，产生较强的金属光泽。第二，它会富集在釉层表面使釉表面产生耀光效应[2]。

3.2.2 TiO2/CaO用量及比例对金属光泽呈色效果的影响

TiO2/CaO摩尔比1∶0.8时，釉面呈现浅绿底的银色金属光泽，随着石灰石加入量的逐渐增大到TiO2/CaO摩尔比1∶0.85时，绿的底色渐少，直至有良好的银色金属光泽。之后随着TiO2/CaO摩尔比继续增加到1∶0.88时，金属光泽逐渐减弱至完全消失。这是因为石灰石在高温中能增大釉的折射率，因而提高光泽度，并能改善釉的透光度，但是如果用量过多，易析出钙长石而出现乳浊（析晶）现象。另外，CaO既能与釉料反应，也能与坯体反应，用量适当，可以增加坯釉结合性，还可以提高釉面的化学稳定性。所以只有TiO2/CaO用量在特定范围内才有助于析晶。

表3 不同烧成温度对釉金属光泽釉的影响Tab.3 Influence of different firing temperature on the glaze

表4 保温时间对金属光泽呈色效果的影响Tab.4 Influence of different soaking time on the glaze

表5 釉层厚度对金属光泽的影响Tab.5 Influence of thickness of glaze layer on metallic luster

3.3 工艺条件对金属光泽呈色效果的影响

3.3.1 烧成制度对金属光泽呈色效果的影响

在确定好基础釉配方和色剂的添加量后，通过改变烧成温度来考察釉面的金属光泽。实验结果如表3和4。

从表3中可以看出，1200～1260℃是比较合适的烧成温度范围，在此温度范围下烧成的釉面光泽度好，类似镜子般，釉面无气泡、气孔产生，且釉面有金属光泽析出。

从表4中可以看出：保温时间过短或过长对金属光泽的形成都不利，只有保温在30～60m in才能够得到较好的金属光泽釉面效果。这是因为温度过高，保温时间过长时，会使坯釉的反应加剧，使釉层中过多的进入坯体的成分，尤其是Al、Si成分对晶体的析出起阻碍或溶解的作用。同时，釉中的一些有效成分（如：PbO，B2O3）在高温下也会挥发，使釉熔体粘度、表面张力增大，使晶体析出困难。因此，必须要有合理的烧成制度才能产生最佳的金属光泽，而且在升温过程中速度要适当的控制，宜快不宜慢。

3.3.2 釉层厚度对金属光泽的影响

从实验结果表5可以看出：当釉层厚度在0.3～0.5mm范围时为最佳厚度，在这个厚度之间均可出现光滑平整、金属光泽强的釉面，过薄与过厚都不能形成最佳金属光泽。因为过薄时，晶体结晶空间太小，不但不利于析晶与晶体的重排，而且可能使晶体无法析出，即使是长时间保温也很难析出晶体；过厚则晶体析出过大、过多，晶体无法重排，釉面中间呈现乌黑色，只有四周才有少量的金属光泽。