古陶瓷修复：陶瓷烧制温度与其修复性能的研究

◎刘宇帅 温建华 邵 芳

（北京城市学院 北京 101399；首都博物馆 北京 100045）

【关键字】陶瓷工艺 陶器种类 陶瓷烧制温度 陶瓷修复性能

本次的研究在数据检测主要分两部分，一是显微观察；其二是质量、吸水率等常规检测。显微观察是为了观察陶瓷胎体的结构。本次研究使用三种不同工艺制作试片，为了了解同一温度及同一类陶土，因制作工艺不同，相应的显微结构也是不同的。硬度测试，主要是测量陶器与瓷器烧制后，划分陶器与瓷器的界限与差异。耐水性检测，主要是为了了解不同温度烧制后的陶瓷试片是否具有耐水性，同时这也是对陶器与瓷器是否烧熟的一个判定。吸水率检测，要了解不同温度与种类下陶瓷吸水率性能。

本研究选择市售十二种陶瓷土。每种陶瓷土一共要烧制23种不同温度的试片，制作捏塑法和泥板法以及注浆法进行制作。

一、实验材料

本次研究黏土来源于中国江西省景德镇地区，陶瓷黏土分别是粗陶土（粗陶器）、灰陶土（普通陶器）、浅黄陶（细陶器）、紫砂土（炻瓷器）、高白泥（普通瓷器）、超白泥（细瓷器），共六种陶瓷土[2]。在制作试片中，遇到了制作工艺的问题，采用三种不同工艺（捏塑法、注浆法、泥板法），尽量避免质量等误差。制备完试片后，将进行相关性能检测：显微观察（体视显微镜）、质量、硬度、耐水性、吸水率。

（一）粗陶器（粗陶土）

粗陶土，属于高黏性黏土，同时也是二次生成土，一般可以在河道旁冲积处地层下挖出该类陶土。粗陶土的黏性很大，干燥后收缩率比较小。粗陶土主要是在史前时代多用此种黏土制作陶器，一般烧成温度在700℃－1000℃之间，主要特点是吸水率大，孔隙率高，密度不大。

（二）普通陶器（灰陶土）

灰陶土，也称作细陶土或泥质陶土，同时是二次生成土，远离河道旁的腹地地层及下游地层中可以挖掘到此种黏土，属于泥质沉积土形成的黏土。一般情况，烧成温度为1000℃-1200℃，烧成后吸水率小于粗陶土。

（三）细陶器（浅黄陶）

浅黄陶，也称作黄陶土，也就是一般的陶土。浅黄陶加入了比较少的瓷土混合出来的，具有一定的可塑性与黏性，也提高能烧成的温度，在生活中，陶器用品如酱釉大缸等都是此种类型的陶土烧成，一般烧成温度为1000℃-1200℃，烧成后属于细陶器的范畴，胎体偏黄白色。

（四）炻瓷器（紫砂土）

紫砂土，又称作紫砂泥，可以分为紫泥、绿泥、红泥三种。紫砂土主要产地是江苏省宜兴地区。一般开采紫砂土主要是用隧道式开采，经过粉碎、过筛、加水搅拌、陈腐、锤炼众多工序后，才能制成紫砂土。紫砂土含铁量很高，具有很高的黏性，是我国重要的紫砂类陶瓷原料。紫砂土烧成温度大约在1100℃-1250℃左右，温度需要严格控制。

（五）普通瓷器（高白泥）

高白泥，又称作白泥、白陶土，目前市场上所销售的常见种类，该黏土是从非天然地层中所挖出来的，经过人工配方后，加入了很多瓷土进行混合，配置出该黏土。日常使用的瓷器都是使用高白泥作为原料，烧成后，一般称为普通瓷器、半瓷器等，一般烧制温度大约在1150℃-1300℃左右，是一种类似瓷器，但是有没有瓷器密度高，敲击声音比较清脆。

（六）细瓷器（超白泥）

超白泥，又称作特白泥，是烧制瓷器的主要原料。超白泥是黏土中，主要成分为矿石中一次生成的瓷石，再加上高岭土后，形成二元配方瓷土。高岭土主要成分为二氧化硅及其三氧化二铝，可塑性比较低，一次收缩率很大，黏土致密性较高。烧成温度大约在1250℃-1300℃左右，烧成后胎体是洁白、致密，敲击声清脆，胎体薄时有透光性，是我国重要的发明。

二、实验过程

（一）质量测量

（1）陶瓷试片烧制前后，选取试片，进行测量，试片需要测量五次并且进行平均值计算。

（二）硬度测试[3]

（1）使用邵氏硬度测量机（D款）进行硬度测量，并且给予检测试片5kg的重力砝码，进行检测。试片需要测量五次并且进行平均值计算。

（2）按照要求进行测量。记录数据，并且求平均值。

（3）200℃—13000℃，每50℃烧制一片试片（共23片）整理数据，并且对每组试片进行检测分析。

（三）耐水性检测

（1）将待检测试片分类，依次放入盘中，并且固定试片。

（2）盘中注入纯净水且没过试片，放到阴凉处静置48小时浸泡，观察耐水情况。

（四）吸水率检测

（1）测量出干燥陶瓷试片的质量，并记录。

（2）将测量完成的试片，放到铁盘中注入纯净水，水面应没过试片超过10mm。

（3）经过二十四小时浸泡，试片饱水的状态下，进行二次测量质量，并且记录。

（4）吸水率计算公式：[4]

式中：

W=（m1-m0）/m0*100

W——试样的吸水率，%

m0——干燥试样的质量，单位为（g）

m1——吸水饱和试样的质量，单位为克（g）

根据要求，计算出吸水率。

（五）显微观察（体式显微镜）

（1）使用包埋试片进行显微观察，观察时应打磨表面的污染物，减少误差。

（2）使用WIFI数码电子体视显微镜放大350X倍数，对陶瓷试片表面和部分断面观察。

三、实验结果

（一）质量检测

图1 陶瓷试片捏塑法烧制前与烧制后对比

图2 陶瓷注浆法制前与烧制后对比

图3 试片泥板法烧制前与烧制后对比

（二）硬度测试

图4 陶瓷试片烧制400℃三中制作工艺硬度值对比

图5 陶瓷试片烧制800℃三中制作工艺硬度值对比

图6 陶瓷试片烧制1000℃三中制作工艺硬度值对比

图7 陶瓷试片烧制1300℃三中制作工艺硬度值对比

（三）耐水性检测

图8 陶瓷耐水性温度汇总

（四）吸水率检测

图9 制作不同工艺陶瓷试片吸水情况

（五）显微观察（体式显微镜）

图10 体视显微镜-粗陶器-950℃

图11 普通陶器-普通陶器-1100℃

图12 体视显微镜-细陶器-1000℃

图13 体视显微镜-炻瓷器-1250℃

四、结果和讨论

（一）质量测量

捏塑法烧制前后几乎没有变化，注浆法和泥板法烧制前后略有变化。本次实验无法完全的控制试片的含水量，因此选择质量测量，避免误差。

（二）硬度测试

在1000℃之前，相同温度下，捏塑法和泥板法的硬度超过了注浆法，烧制到1300℃左右，三者可以达到基本持平，甚至部分超出了捏塑法和泥板法的硬度，在未烧熟和烧熟的情况下，陶瓷胎体本身的硬度受制作工艺影响，但是过烧后，不受制作工艺影响。

（三）耐水性检测

陶瓷胎体耐水性主要是在400℃-600℃中间，因此陶瓷本身受烧制温度的影响，不受陶瓷制作工艺的影响。

（四）吸水率检测

图14 体视显微镜-普通瓷器-1300℃

图15 体视显微镜-细瓷器-1300℃

粗陶器注浆法吸水率最高，其他种类的差距不是很大。经过48小时浸泡，测出不同温度的陶瓷试片的基本情况。根据国家标准法，陶瓷试片吸水率一般不超过5%（烧熟状态）。日用陶瓷中细瓷器、普通瓷器、炻瓷器吸水率分别为≤0.5%、≤1.0%、≤5.0%[5]。

（五）显微观察

1.粗陶器

捏塑法与泥板法制作的试片显微结构基本相同，结构紧密，密度大，孔隙率小；注浆法制作的试片显微结构略有不同，结构疏松，密度小，孔隙率大。粗陶器整体断面起伏较大。

在350倍的WIFI数码电子体视显微镜下，可以看出粗陶器中有含沙颗粒物，长石（白色）、云母、石英，氧化铁（红棕色）。粗陶器本身胎体颜色偏红，表面质感疏松，孔隙率大，耐水性弱，吸水率强。

2.普通陶器

捏塑法与泥板法制作的试片显微结构基本相同，结构紧密，密度大，孔隙率小；注浆法制作的试片显微结构就略有不同，结构疏松，密度小，孔隙率大。与粗陶器相比，普通陶器的结构、密度、孔隙率都有明显的紧密现象。

在350倍的WIFI数码电子体视显微镜下，与粗陶器对比，表面的颗粒明显变小，主要成分是长石（白色）、碳酸钙（白色）、石英（白色）、云母（白色）氧化铁等。普通陶器胎体偏红，表面起伏比粗陶器略有平缓。普通陶器表面疏松，孔隙率大，耐水性弱，吸水率强。

3.细陶器

三种方法显微结构基本相同，结构紧密，密度大，孔隙率小。细陶器的结构、密度、孔隙率等比普通陶器都有明显的紧密现象。

在350倍的WIFI数码电子体视显微镜下，与普通陶器对比，表面的颗粒明显变小，主要成分是长石（白色）、碳酸钙以及氧化铁等。细陶器胎体偏白和紫，表面比较平整。细陶器表面紧密，孔隙率小，耐水性强，吸水率弱。

4.炻瓷器

捏塑法与泥板法的显微结构密集，密度大，孔隙率小；注浆法的显微结构不同，密度小，孔隙率大。与细陶器相比，炻瓷器的结构、密度、孔隙率都有明显的紧密现象。

在350倍的WIFI数码电子体视显微镜下，与细陶器对比，表面的颗粒明显增多，主要成分是长石（白色）、氧化铁（褐色）颗粒物。紫砂土中含有二氧化硅（因含铁量较高，在图中呈现淡黄色）等主要原料已经完全进入了烧熟凝结。炻瓷器胎体偏深红，表面平整精密。少量的黑色颗粒，有可能是磁铁矿物质，红色胎体主要是氧化铁含量高所致。炻瓷器表面紧密，孔隙率小，耐水性强，吸水率弱。

5.普通瓷器

捏塑法、泥板法、注浆法制作的试片显微结构相似，密度大，孔隙率小，耐水性强。

在350倍的WIFI数码电子体视显微镜下，与炻瓷器对比，表面有细小的颜色颗粒，有可能是赤铁矿（灰色）或氧化铁（褐色）。普通瓷器主要成分是长石（白色）、石英（透明）。普通瓷器偏浅灰蓝，表面紧密，孔隙率小，耐水性强，吸水率弱。

6.细瓷器

捏塑法、泥板法、注浆法显微结构几乎相同，密度大，孔隙率小，耐水性强。

在350倍的WIFI数码电子体视显微镜观察下，与普通瓷器对比，表面的颗粒几乎没有。细瓷器主要瓷土完全的烧熔后，形成的器物。细瓷器胎体偏浅灰蓝，表面紧密，孔隙率小，耐水性强，吸水率弱。