釉用原料对蓝色墨水显色的研究

曹端旭,盛正强,黄道聪,欧志勇,潘超宪

（1.东莞市唯美陶瓷工业园有限公司，东莞5230004 2.江西和美陶瓷有限公司，丰城3311004 3.江西唯美陶瓷有限公司，丰城3 311004）

1 引言

目前,市场中的陶瓷砖主要开发素材为大理石纹。时下盛行的大规格岩板、中板类的抛釉产品几乎全是模仿天然石材的花色。天然石材品种丰富、色彩明快、层次饱满，具有非常高的欣赏价值和装饰性，这也是终端建筑、家居设计师一直青睐的主要原因。近期，市场中的部分品牌新品中，推出了较多奢石类天然石材品种，深受家居行业的设计师喜好。这些奢石产品多以艳丽色彩、高饱和度、高清晰度及特别的纹理构成，如蓝色系的维罗利亚蓝、景泰蓝、巴西蓝,绿色系的亚马逊绿等。以数码喷墨技术进行陶瓷墨水打印的陶瓷砖，主要以CMYK的色彩模式进行色彩混合，从而形成所需的色域。但陶瓷墨水的CMYK四类墨水并不是设计中纯正的CMYK色系，实际存在较大的偏色，红色墨水实际为棕色或者偏黄色系的包裹红，蓝色墨水偏红偏紫等。这与墨水所使用原料的属性和工艺有关，也与承载陶瓷墨水的面釉成分、烧成制度有关。因此，现有的CMYK四类墨水的色域依然不够宽，色调不纯，偏色较为明显。当开发产品的题材颜色深、饱和度高，色调明快时，则较难获得满意的开发效果。

本文在现有工艺技术平台的基础上，通过单因素多水平的试验方法，研究了蓝色墨水受面釉中各化工原料因素影响而产生偏色的程度，获得面釉配方对蓝色墨水发色影响的规律，开发出适合蓝色墨水发色的釉料，为特殊蓝色装饰的天然大理石类的奢石产品开发提供了技术方向。

2 试验

2.1 试验原料

试验采用烧氧化锌、方解石、碳酸锶、碳酸钡、烧滑石、钾长石、钠长石、锂辉石、石英、氧化铝、高岭土等常用的陶瓷釉用原料，在现有大生产稳定配方的基础上，采用单因素多水平试验法制备出多种釉料。试验所使用的部分原料的化学成分分析见表1。

表1 试验釉用部分原料主要化学成分（%）

表2 试验主要仪器设备

2.3 试验过程

试验以现有生产用面釉配方为基础，相对固定配方中部分原料，选定或添加某一原料做单因素六水平试验。每因素的每水平均称量2份，快速球磨10min后过325目筛并除铁2min，釉浆比重调配至1.70g/cm3后，采用0.5mm釉料制备器，在生坯表面施釉，并干燥10min；用efi喷墨打印机在釉面打印100%灰度50mm×50mm面积的蓝色色块并烧成。对烧成后的试验样品釉面效果和蓝色发色效果进行分析。根据实验分析结果，优化与调配面釉，制作出适合蓝色墨水发色的样品。

2.4 表征依据

实验采用CIE-1976L*a*b*色空间对蓝色墨水的发色性能进行表征。L表示颜色的明度，L值在0～100之间，0表示黑色，100表示白色，L值越大表示颜色亮度越高。a正值表示偏红，a值越大颜色越红，100为红色；a负值表示偏绿，-80为绿色。b正值表示偏黄，b值越大颜色越黄，100为黄色，b负值表示偏蓝，b值越小颜色越蓝，-80为蓝色。

3 结果分析与讨论

3.1 结果分析

3.1.1 氧化锌在面釉中对蓝色墨水的发色影响

图2 氧化锌对蓝色墨水b值影响

从表3和图1、2可知，随氧化锌增加，釉面白度变化较小，L值稍增加，灰度变浅；a为正值并逐渐降低趋于0，表示蓝色墨水偏红色调在减弱，变得更加纯正；b为负值并呈上升趋势，表明蓝色调在减弱。增加面釉中氧化锌的含量，蓝色墨水会变白，发色变浅，偏红色调减弱，色调会更加纯正，蓝调也相应减弱。

图1 氧化锌对蓝色墨水a值影响

表3 加入氧化锌后的面釉和蓝色墨水发色

3.1.2 方解石在面釉中对蓝色墨水的发色影响

从表4和图3、图4可知，釉中随着方解石的增加，釉面白度稍有增加，L值上升较大，表现为颜色变浅。釉中添加方解石后，a值迅速上升，后期稍有下降，到达极值后稍有回落并趋于稳定，表明蓝色墨水出现偏红色调；b均为负值，整体呈上升趋势，表明墨水蓝调在变浅。增加釉中方解石含量，蓝色墨水会偏红调，蓝色调稍有变浅。

图3 方解石对蓝色墨水a值影响

图4 方解石对蓝色墨水b值影响

表4 加入方解石后的面釉和蓝色墨水发色

在面釉中添加碳酸锶，蓝色墨水灰度变化较小，稍会变浅，对墨水偏色影响微小。面釉中碳酸钡的含量增加，蓝色墨水会变白，墨水变浅，墨水偏红调会增加，使蓝色调不纯正，蓝中带有红调，同时蓝色调也相应减弱。增加面釉中烧滑石的含量，蓝色墨水深浅变化微弱，墨水偏红色调会更加明显，蓝色调稍有加深。

3.1.3 钾长石在面釉中对蓝色墨水的发色影响

钾长石在釉中主要起溶剂作用，从表5和图5、图6可知，釉中无钾长石时的釉温较高，随着钾长石含量的增加，釉面白度稍提升后开始呈下降趋势，明度L值降低明显，幅度较大，表明灰度值加大，颜色逐渐加深；a值由负值转变为正值，并逐步提升后趋于稳定，整体呈上升趋势，表明蓝色墨水会逐渐偏红调；b均为负值，整体呈下降趋势，表明蓝调在加深。面釉中增加钾长石的含量，蓝色墨水颜色加深，墨水趋向蓝中带红，蓝色调会更蓝。

表5 加入钾长石后的面釉和蓝色墨水发色

图5 钾长石对蓝色墨水a值影响

图6 钾长石对蓝色墨水b值影响

实验对比钠长石、锂辉石，其变化规律与钾长石类似，即随着原料含量的增加，a值呈上升趋势，色调偏红，b值呈下降趋势，色调黄调减弱，但变化程度微弱，不及钾长石。

表7 加入氧化铝后的面釉和蓝色墨水发色

3.1.4 石英在面釉中对蓝色墨水的发色影响

从表6和图7、图8可知，随着釉中石英含量的增加，釉面白度稍有提高，但受影响较小，明度L值稍有降低，幅度较小，表现为颜色稍有加深；a值均为正值，整体呈上升趋势，表明墨水发色逐渐偏红；b均为负值，整体呈下降趋势，表明墨水蓝调在加深。增加面釉中石英的含量，蓝色墨水深浅变化较小，稍有加深，墨水趋向蓝中带红，发色变得不够纯正，蓝色调发色会更深。

表6 加入石英后的面釉和蓝色墨水发色

图7 石英对蓝色墨水a值影响

图8 石英对蓝色墨水b值影响

3.1.5 氧化铝在面釉中对蓝色墨水的发色影响

从表9和图9、图10可知，随着釉中氧化铝含量的增加，釉面白度提高明显，L值稍有下降，表明灰度值稍有增加，表现为颜色稍加深；a值迅速下降，由正值最终变为负值，变化明显，整体呈下降趋势，表明蓝色墨水由偏红转为偏绿，达到极值后回转趋向0值，色调会变得更加纯正；b均为负值，整体呈下降趋势，表明墨水蓝调在加深，达到极值后有所回升。增加面釉中氧化铝的含量，蓝色墨水颜色会加深，墨水偏红色调逐渐消失，可变得更加纯正，蓝色调则会更蓝。

表9 化学成分分析（%）

图9 氧化铝对蓝色墨水a值影响

图10 氧化铝对蓝色墨水b值影响

蓝色陶瓷墨水色素基于陶瓷钴蓝色料配方基础上进行改进而来,钴蓝色料主要成分为氧化钴,氧化铝。通常将以CoO·Al2O3尖晶石作为主晶相的色料通称为钴蓝，墨水煅烧所得的CoAl2O4颜料具有最佳的呈色效果。钴的价态改变和Co2+在四面体晶体场中的配位状态变化均会导致CoAl2O4颜料的最终颜色发生变化。这主要是由于CoAl2O4色料在釉中的呈色是通过与釉熔体发生了不同程度的反应，而高铝的面釉利于CoAl2O4色料在该类釉面的显色稳定，能很好的保证Co2+的正常显色，因而含高铝的面釉对蓝色墨水发色具有很好的促进作用，蓝色会更深，色调会更纯正。

3.1.6高岭土在面釉中对蓝色墨水的发色影响

从表8和图11、图12可知，釉中增加高岭土对釉面白度影响很小，蓝色墨水明度L值有较明显降低，灰度加深。a值逐渐下降，表明蓝色墨水偏红色调在减弱；b均为负值，整体呈上升趋势，表明墨水蓝调稍有减弱，变化较小。增加面釉中高岭土的含量，蓝色墨水颜色加深，墨水偏红色调减弱，色调更纯正，蓝色调稍有变浅。

表8 加入高岭土后的面釉和蓝色墨水发色

图11 高岭土对蓝色墨水a值影响

图12 高岭土对蓝色墨水b值影响

3.2 面釉优化

根据以上各釉用原料的实验结果分析，对现有生产面釉配方进行了优化，调配出一支对蓝色墨水发色深、偏色小、蓝色墨水发色较纯正的面釉。采用0.5mm釉料制备器施釉，与原有生产釉用配方做平行对比,制备出样品，面釉化学分析如表15。

所制作的样品同时入窑烧成后，用白度仪测面釉的白度，用光泽度仪测釉面光泽，用色差仪测定面釉和蓝色墨水的Lab值，墨水显色效果见图13、图14，测定数据见表10。

表10 面釉参数对比

图13 生产面釉蓝色显色

图14 新面釉蓝色显色

由表10可知，所获得的新面釉白度较高，偏色微弱，a值偏红色调消失转向微偏绿色调，且比生产釉更靠近O,表明釉料本身显色纯正，对墨水本身的色相影响程度小；蓝色墨水作用于新面釉后，明度L值略低，表示亮度稍高，蓝色墨水会显得稍鲜艳；a值偏红色调消失并微偏绿色调，这有利于蓝色的冷色系显色，而生产釉明显偏红紫色调；b值变得更小，表明蓝色调会更蓝。

4 结论

（1）釉面白度对墨水本身显色属性影响较大，增加釉中ZrSiO4、Al2O3的含量，面釉白度提高显著，当釉面白度在55度以上时，墨水本身显色属性受釉面白度的影响较小；

（2）增加面釉中氧化锌、方解石的含量，蓝色墨水明度值提高较大，灰度变浅；增加钠长石、钾长石、高岭土的含量，蓝色墨水明度降低明显，灰度加深，利于蓝色墨水显色；

（3）在釉中增加氧化锌、硅酸锆、高岭土、氧化铝的含量，蓝色墨水偏红色调逐渐减弱，蓝调变得更加纯正，其中氧化铝会使蓝色墨水由红调转变成绿色调，利于蓝色墨水显色；增加方解石、碳酸钡、熔块、石英、烧滑石、钠长石、钾长石的含量，蓝色墨水偏红色调越发明显，蓝中带红，不利于蓝色墨水显色的纯正性；增加碳酸锶的含量对蓝色墨水色调影响微弱；

（4）在釉中增加氧化锌、碳酸钡、方解石、高岭土的含量，蓝色墨水蓝调会减弱变浅；增加氧化铝、熔块、石英、钠长石、钾长石、烧滑石的含量，蓝色墨水蓝调会增加变深；碳酸锶对蓝色墨水的蓝色调影响微弱。