陶瓷釉料组成对釉中气孔及透明度的影响研究

2018-09-06石棋，张优

中国陶瓷工业 2018年3期

石棋，张优

(景德镇陶瓷大学，江西景德镇 333403)

0 引言

随着建筑陶瓷工业的飞速发展，近年推出的全抛釉砖，以釉面光滑亮洁，色彩厚重炫丽，图案丰富，层次感好等优点，深受消费者喜爱。全抛釉砖是将透明釉覆盖在面釉图案上，烧成后再轻抛釉层。很显然，抛釉的透明度，直接影响全抛釉砖的艺术效果[1-6]。本试验用500倍放大镜观察釉中肉眼难看清的气孔(泡)情况，特称这些气孔(泡)为显微气孔(泡)。研究分析釉料组成与显微气孔(泡)以及釉的透明度的关系，以期进一步促进高质量陶瓷透明釉的深入研究。

1 原料

表1列出了试验采用的原料的化学组成。

2 试验内容

2.1 实验设计

设计好高质量的长石透明釉和钙透明釉基础配方，再改变其中的钾、钠长石二者的相对用量，保持钾、钠长石总量不变。于1220 ℃烧成，获得系列透明釉。在烧成过程中，生料釉难以充分反应、熔融、澄清，使得釉层中带有一定数量的气泡[7-9]。试验通过肉眼观察釉面效果，同时采用放大镜观察釉中在边长为0.8×1.2 mm的长方形面积内显微气孔(泡)的数量与大小，分析配方中钾、钠长石对釉中的气孔(泡)状况及釉面透明度的影响。

2.2 实验配方

改变基础釉配方中的钾、钠长石的相对用量(烧成温度不变)，得到9个长石釉配方(A系)和9个钙釉配方(B系)。长石釉和钙釉基础配方的釉式如下：

2.3 工艺流程与参数

工艺流程如图1所示。

主要工艺参数为：料∶球∶水=1∶1.5∶0.8；釉料球磨时间：40 min；釉浆细度：过250目筛筛余为小于0.3%，烧成温度：1220 ℃。

试验在箱式电炉中以氧化气氛烧成，烧成曲线如图2所示。

3 实验结果分析与讨论

3.1 钾、钠长石对长石釉中显微气孔(泡)的影响

图1 工艺流程图Fig.1 Process fl ow

图2 烧成曲线Fig.2 Firing curve

肉眼观察A组釉，A-1、A-2釉面有少量针孔，釉面透明性一般。A-3至A-9釉面无针眼毛孔等缺陷，透明度高。

放大镜下观察，A-3至A-9釉中均存在一定数量的显微气孔(泡)，在0.8×1.2 mm范围内，显微气孔(泡)数量为5-8个，直径分布在0.028-0.088 mm(每组数据均由20个点样算得平均值)。显而易见，这些气泡对光的直线传播有明显的影响，从而影响釉的透明度[10]。而试样中的气孔(泡)的数量最多为8个，依此推算，在600×600 mm的面砖上，其气孔(泡)的数量多达3×106个，对全抛釉图案的清晰度有明显的负面影响。

表1 原料的化学组成Tab.1 Raw material chemical composition

表2 长石釉中钾、钠长石的含量及釉面状况Tab.2 The content of potassium and sodium feldspar in feldspar glaze and the glaze effect

A-3至A6釉中气孔(泡)数量从8个到5个呈逐渐减少趋势。分析认为，钠长石的比例上升，降低了釉料高温粘度，利于气泡从熔体中释放出来。

A-3至A7釉中气孔(泡)平均直径从0.068 mm降到0.052 mm，至A-8、A-9中平均直径又逐渐增大，数量也增多。认为过量的钠长石导致低温下出现大量液相，包裹生料，延缓了矿物释放气体的时间和温度，造成釉中气孔(泡)数量的增加和体积的变大。

图3 500倍放大镜下配方A-3 釉中气泡图Fig.3 The bubbles in the glaze prepared with recipe A-3 under the 500 times magnif i er

表2显示，在钾钠长石总量保持在75%的前提下，当钾长石用量在40%-60%范围，釉的透明度不佳。随着钠长石用量的增加(钾长石用量的减少)釉的透明度提高。分析认为，钠长石熔融温度低，高温熔体粘度小，利于釉中其它组分如高岭、石英的溶解，也有利于气泡的排出。

表2中的A-4、A-5和A-6在0.8×1.2 mm的长方形面积内釉面的气孔(泡)数量分别为6个和5个，数量下降且直径减小，釉的透明度高。其对应的钾/钠长石用量分别为25/50，20/55和15/60，分析得出，在长石釉配方中，应以钠长石为主。

3.2 钙釉中钾、钠长石对釉中显微气孔(泡)的影响

B组钙釉中的钙是以方解石引入的，在烧成过程中方解石分解易产生气泡，导致釉面出现气泡和针孔，因此通过控制钾、钠比例降低气泡或针孔的数量与大小十分必要。

图4 500倍放大镜下配方A-6 釉中气泡图Fig.4 The bubbles in the glaze prepared with recipe A-6 under the 500 times magnif i er

表3 钙釉配方中的钾、钠长石的含量及釉面状况Tab.3 The content of potassium and sodium feldspar in the formula of calcium glaze and the glaze effect

图5 500倍放大镜下配方B-5釉中气泡图Fig.5 The bubbles in the glaze prepared with recipe B-5 under the 500 times magnif i er

图6 500倍放大镜下配方B-6釉中气泡图Fig.6 The bubbles in the glaze prepared with recipe B-6 under the 500 times magnif i er

肉眼观察B-1、B-2、B-3釉，表面光亮平整，但透明性一般，有气孔(泡)。肉眼观察B-4至B-8组表面平整光亮、透明度高、无气孔(泡)等缺陷。在放大镜下B-4至B-8组釉面中可以观察到显微气孔(泡)，在0.8×1.2 mm范围内显微气孔(泡)个数分别8、6、6、7、9个，依此单位面积上显微气孔(泡)的个数推算，在600×600 mm的面砖上，B-6配方釉面中显微气孔(泡)数量为2.25×106，B-4、B-8两组气孔(泡)数量分别为3×106、3.375×106，气孔(泡)数量差距明显，表明钙釉配方中的钾、钠比例的控制也十分重要。

B-9釉中肉眼可见气孔(泡)透明性一般。可见，B-1至B-9釉中的气孔(泡)由大变小，再变大，对应釉的透明度由低变高再变低。

B-1至B-9配方的钾/钠长石用量分别为10/40，15/35，20/30，25/25，30/20，35/15，40/10，45/5和50/0，总量控制在50%。其中，钾/钠长石用量在25/25，30/20，35/15，40/10和45/5范围时，釉面肉眼不见气孔(泡)，在30/20，35/15，40/10范围，釉中显微气孔(泡)数量较少。可见，在钙釉配方中，引入15%左右的钠长石有利于气孔(泡)的消除，但应当以钾长石为主。