徐 研 王春云

（1河北聯(lián)合大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，河北省無機(jī)非金屬材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 河北 唐山 063009）（2河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院 河北 唐山 063000）

鈣質(zhì)無光釉的研制＊

徐 研1王春云2

（1河北聯(lián)合大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，河北省無機(jī)非金屬材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 河北 唐山 063009）（2河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院 河北 唐山 063000）

試驗(yàn)以生料釉為基礎(chǔ)，研究了生料鈣質(zhì)無光釉的制備方法和各種工藝制度。采用以石英、長(zhǎng)石、高嶺土等礦物原料作為基礎(chǔ)的原料，通過改善配方組成、改進(jìn)燒成制度，工藝條件的控制及對(duì)生料無光釉的理化性能進(jìn)行測(cè)試，研制出生產(chǎn)成本較低的生料鈣質(zhì)無光釉。

鈣質(zhì)無光釉 生料 熱穩(wěn)定性

隨著人們生活水平的提高，對(duì)室內(nèi)裝飾的要求也越來越高。對(duì)陶瓷制品的使用功能和裝飾效果也提出了更高的要求。無光釉因其大氣優(yōu)雅的釉面效果、正逐漸成為市場(chǎng)的焦點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于日用陶瓷、藝術(shù)陶瓷、建筑衛(wèi)生陶瓷等領(lǐng)域，它的主要優(yōu)點(diǎn)為：①釉層的光學(xué)性能良好，可降低墻地磚的反射強(qiáng)度，使光線顯得更為柔和；②制作工藝簡(jiǎn)單，適合于低溫快速燒成；③性能穩(wěn)定，理化性能好。無光釉以熔塊釉為主，工藝復(fù)雜，成本昂貴，無法得到廣泛的生產(chǎn)和應(yīng)用。

筆者以生料釉為基礎(chǔ)，研究出鈣質(zhì)無光釉的配方，減少原料和能源消耗，從而達(dá)到降低生產(chǎn)成本，節(jié)能減排的目的，符合國(guó)家的“綠色工業(yè)”的長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃。

1 研究方法及技術(shù)路線

1.1 研究方法

1）降低燒成溫度，使其不產(chǎn)生透明光澤。

2）在通常情況下，緩慢冷卻，使釉中產(chǎn)生許多細(xì)晶體而使其失去透明。

3）在普通釉中增加Al2O3的含量，同時(shí)降低SiO2的含量，將Al2O3∶SiO2控制在1∶3～1∶6。

4）加入無光劑，如氧化鈣、碳酸鋇、氧化鋅、碳酸鎂、滑石等能分別得到鈣無光釉、鋇無光釉、鋅無光釉、鎂無光釉等。

5）將原來具有光澤釉的成品浸泡于稀氫氟酸（HF）內(nèi)加以酸蝕，使其失去光澤。

1.2 技術(shù)路線

圖1 工藝流程圖

2 試驗(yàn)過程

2.1 試驗(yàn)原料

試驗(yàn)采用的原料有：石灰石、方解石、長(zhǎng)石、高嶺土、石英、氧化鋁、滑石、鋯英粉。

2.2 試驗(yàn)設(shè)備

試驗(yàn)使用的設(shè)備有：破碎機(jī)、搖籃罐、烘箱、萬孔篩、鵝卵石、激光粒度分析儀、燒杯、玻璃棒、天平、泊美密度計(jì)、智能高溫電爐、白度檢測(cè)儀、熱膨脹分析儀、原子光譜吸收儀等。

2.3 配方的確定

為了適應(yīng)當(dāng)?shù)禺a(chǎn)區(qū)原料的特性，在釉料的配方探討中借助當(dāng)?shù)厣a(chǎn)企業(yè)成功的經(jīng)驗(yàn)，以本地區(qū)原料的化學(xué)組成為基礎(chǔ)，通過計(jì)算、調(diào)整、試驗(yàn)來獲得較為滿意的釉料配方。

2.4 釉配方的調(diào)制

釉的基礎(chǔ)配方已經(jīng)確定，但由于釉面存在著很多缺陷，如釉面不夠平整，且存在大量的針孔，經(jīng)目測(cè)，無光效果和白度需要進(jìn)一步提高。在實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步的試驗(yàn)研究，對(duì)礦物原料的比例進(jìn)行調(diào)整，從而研制出高質(zhì)量的無光釉。

2.4.1 第1組試驗(yàn)

2.4.1.1 試驗(yàn)配方

為了進(jìn)一步提高無光的效果，在配方中增加了石灰石的用量。釉面不平整，且存在著大量的針孔，其原因可能是釉在高溫時(shí)的粘度太大，流動(dòng)性不好，所以需要適當(dāng)增加長(zhǎng)石的用量，來提供堿性氧化物以降低釉的粘度。

表1 第1組試驗(yàn)釉漿調(diào)制配方（質(zhì)量%）

2.4.1.2 釉漿工藝參數(shù)

料∶球∶水＝1.0∶2.0∶0.8；

搖籃罐研磨時(shí)間為24h；

添加劑：CMC為0.3%，無水碳酸鈉為0.4%；

pH值為10；

釉漿容重為1.52g/cm3。

2.4.1.3 施釉與干燥

采用浸釉的方法進(jìn)行施釉。將充分?jǐn)嚢璧挠詽{在表面平整光滑的坯體試樣上進(jìn)行施釉，施釉厚度為0.6～1.0mm。

將施釉的試樣放入烘干箱中進(jìn)行烘干干燥，在110℃烘干12h。

2.4.1.4 燒成

將烘干的試樣放入高溫電爐中進(jìn)行燒成。

設(shè)定燒成升溫程序?yàn)椋河墒覝厣?00℃，升溫時(shí)間為120min；300～1 300℃，升溫時(shí)間為360min；1 300～1 350℃，升溫時(shí)間為60min；在1 350℃保溫1h；在電爐中自然冷卻。

2.4.1.5 結(jié)果

釉面的無光效果有了提高，光澤柔和，較為美觀，但釉面仍存在較嚴(yán)重的缺陷（試樣有缺釉現(xiàn)象，針孔較多，白度較低）。

2.4.2 第2組試驗(yàn)

2.4.2.1 試驗(yàn)配方

針對(duì)第1組試驗(yàn)的結(jié)果，此次試驗(yàn)引入了滑石，希望在降低釉的高溫粘度的同時(shí)，也起到提高白度的效果。

試驗(yàn)按表2所示配方配制釉漿。

表2 第2組試驗(yàn)釉漿調(diào)制配方（質(zhì)量%）

2.4.2.2 釉漿工藝參數(shù)

料∶球∶水＝1.0∶2.0∶0.8；

搖籃罐研磨時(shí)間為24h；

添加劑：CMC為0.3%，無水碳酸鈉為0.4%；

pH值為10；

釉漿容重為1.46g/cm3。

2.4.2.3 施釉與干燥

采用浸釉的方法進(jìn)行施釉。將充分?jǐn)嚢璧挠詽{在表面平整光滑的坯體試樣上進(jìn)行施釉，施釉厚度為0.6～1.0mm。將施釉的試樣放入烘干箱中進(jìn)行烘干，在110℃烘干12h。

2.4.2.4 燒成

將烘干的試樣放入高溫電爐中進(jìn)行燒成。

設(shè)定燒成升溫程序?yàn)椋河墒覝厣?00℃，升溫時(shí)間為120min；300～1 300℃，升溫時(shí)間為360min；1 300～1 350℃，升溫時(shí)間為60min；在1 350℃保溫1h；然后在電爐中自然冷卻。

2.4.2.5 結(jié)果

釉面的無光效果較好，光澤柔和，較為美觀，白度有所提高；但釉面仍有針孔分布。

2.4.3 第3組試驗(yàn)

針對(duì)第2組試驗(yàn)所存在的缺陷，本次試驗(yàn)對(duì)燒成制度做了調(diào)整。

2.1.3 不同處理對(duì)馬鈴薯成熟期的影響 CK2處理未噴施任何緩解藥劑，植株枯黃最早;處理1、2、3相繼枯黃死秧，比CK2推遲了4～7 d，CK1處理與1、2、3 處理相比早成熟了 3～6 d。

2.4.3.1 試驗(yàn)配方

配方?jīng)]有再作調(diào)整，釉漿仍使用第2組試驗(yàn)用的釉漿。

2.4.3.2 釉漿工藝參數(shù)

pH 值為10；釉漿容重為1.52g/cm3。

2.4.3.3 施釉

采用浸釉的方法施釉。將充分?jǐn)嚢璧挠詽{在表面平整光滑的坯體試樣上進(jìn)行施釉，施釉厚度為0.5～1.0 mm。

2.4.3.4 燒成

將烘干的試樣放入高溫電爐中進(jìn)行燒成。

2.4.3.5 結(jié)果

釉面的無光效果較好，光澤柔和，美觀，釉面白度較高，釉面較為平整，有少量的針孔分布，仔細(xì)觀察釉面，有晶粒析出。

2.4.4 第4組試驗(yàn)

2.4.4.1 試驗(yàn)配方

本次試驗(yàn)配方再次進(jìn)行調(diào)整，主要增加了滑石的用量，同時(shí)加入了鋯英粉，第4組試驗(yàn)釉漿配方如下：

表3 第4組試驗(yàn)釉漿調(diào)制配方（質(zhì)量%）

2.4.4.2 釉漿工藝參數(shù)

料∶球∶水＝1.0∶2.0∶0.8；

搖籃罐研磨時(shí)間為24h；

添加劑：CMC為0.3%，無水碳酸鈉為0.4%；

pH值為10；

釉漿容重為1.48g/cm3。

2.4.4.3 施釉

采用浸釉的方法進(jìn)行施釉。將充分?jǐn)嚢璧挠詽{在表面平整光滑的坯體試樣上進(jìn)行施釉，施釉的厚度為0.5～1.0mm。

2.4.4.4 燒成

將烘干的試樣放入高溫電爐中進(jìn)行燒成。

設(shè)定燒成升溫程序?yàn)椋河墒覝厣?00℃，升溫時(shí)間為120min；300～1 300℃，升溫時(shí)間為360min，1 300～1 370℃，升溫時(shí)間為60min，在1 370℃保溫1h；在電爐中自然冷卻。

2.4.4.5 結(jié)果

釉面的無光效果較好，光澤柔和、美觀；釉面白度較高、平整光滑。

經(jīng)計(jì)算，其釉式為：

2.5 釉的性能測(cè)定

2.5.1 光澤度的測(cè)定

由于試驗(yàn)條件所限，通過目測(cè)來確定試樣光澤效果，把光澤度從無光到標(biāo)準(zhǔn)釉面的光澤度分為10個(gè)等級(jí)，然后目測(cè)記錄數(shù)據(jù)。試樣光澤度測(cè)試結(jié)果見表4，光澤度符合無光釉的要求。

表4 試樣光澤度測(cè)定結(jié)果

2.5.2 白度的測(cè)定

白度測(cè)試采用WSD－Ⅲ型全自動(dòng)白度計(jì)，能夠?qū)Ψ瓷湮锲愤M(jìn)行迅速精確測(cè)量，它可以直接測(cè)量標(biāo)志白色物體顏色的各種參考量值，如白度值、顏色三刺激值、色品坐標(biāo)值、明度值、色度指數(shù)、色差值等。

分別對(duì)第3組和第4組試樣進(jìn)行測(cè)試，在測(cè)試前，將待測(cè)式樣的表面清潔干凈，以免影響測(cè)試結(jié)果。

WSD－Ⅲ型全自動(dòng)白度計(jì)首先要用標(biāo)準(zhǔn)白板進(jìn)行調(diào)白，然后按照白度計(jì)的實(shí)驗(yàn)操作步驟對(duì)試樣進(jìn)行測(cè)試，試樣白度測(cè)試結(jié)果見表5。

表5 試樣白度測(cè)定結(jié)果

測(cè)試結(jié)果的評(píng)定：第1組試驗(yàn)的試樣白度較低；其他幾組試驗(yàn)的白度均符合要求，其中第4組試驗(yàn)中的試樣白度最高。

2.5.3 熱穩(wěn)定性的測(cè)定

熱穩(wěn)定性的測(cè)定采用加熱急冷法。把試樣置于電爐內(nèi)逐漸升溫至220℃，保溫30min，迅速將試樣投人染有紅色的20℃水中，放置10min取出，將試樣擦干，檢查有無裂紋或炸裂。若無裂紋，則電爐內(nèi)溫度依次升高30℃，重復(fù)3次，記錄水煮次數(shù)，作為衡量試樣熱穩(wěn)定性的數(shù)據(jù)。試驗(yàn)記錄見表6、表7和表8。

表6 220℃時(shí)下熱穩(wěn)定性測(cè)試的結(jié)果

表7 240℃時(shí)熱穩(wěn)定性測(cè)試的結(jié)果

表8 260℃時(shí)熱穩(wěn)定性測(cè)試的結(jié)果

測(cè)試結(jié)果的評(píng)定與分析：

在220℃時(shí)急冷后，第3組和第4組配方試樣的熱穩(wěn)定性都很好，均未出現(xiàn)裂紋；在240℃極冷時(shí)，有個(gè)別的試樣出現(xiàn)釉裂；在260℃時(shí)，出現(xiàn)釉裂的試樣較多。釉的熱穩(wěn)定性與加熱溫度的高低有關(guān)。熱交換次數(shù)越多，說明試樣的熱穩(wěn)定性越好，同時(shí)坯釉的適用性也較好。此試驗(yàn)研制的鈣質(zhì)無光釉的熱穩(wěn)定性符合要求。

2.5.4 釉面硬度的測(cè)定

釉層的表面摩斯硬度等級(jí)一般為6～7。實(shí)際工作中也通常用金屬刀叉刻劃釉面來確定其相對(duì)摩斯硬度范圍，測(cè)定主要是看釉面有無痕跡。用金屬刀對(duì)試驗(yàn)的4組制品進(jìn)行刻劃，觀看釉面有無劃痕，并記錄。釉面硬度的測(cè)定結(jié)果見表9。金屬刀劃過釉面，未出現(xiàn)劃痕，釉面硬度符合要求。

表9 釉面硬度的測(cè)定結(jié)果

3 結(jié)論

1）少量引入氧化鎂對(duì)釉中晶相析出的種類和數(shù)量有影響，同氧化鈣共同生成透輝石結(jié)晶，使晶種發(fā)生改變，晶體數(shù)量增加，使無光釉面效果良好。

2）通過實(shí)驗(yàn)調(diào)整硅鋁比為4～6，無光釉面效果良好。

3）無光釉的厚度一般控制在0.60～0.65mm時(shí)能獲得良好的無光效果。

1 劉屬興，劉維良.陶瓷礦物原料與坯釉配方應(yīng)用.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008

2 汪良賢.關(guān)于無光釉幾個(gè)問題的探討.中國(guó)陶瓷工業(yè)，2001（8）：40～45

3 余廣鎮(zhèn).低成本無光釉的試制及生產(chǎn).佛山陶瓷，2000（4）：20～22

Development of Calcium Matte Glaze

Xu Yan1，Wang Chunyun2（1Hebei Province Key Laboratory of Inorganic Nonmetallic Materials，College of Materials Science and Engineering，Hebei Union University，Hebei，Tangshan，063009）（2Light Industry Branch，Hebei Union university，Hebei，Tangshan，063000）

Based on raw glazes，this experiment studies and aims to master the raw material of calcium matte glaze preparation and a variety of technology systems，with quartz，feldspar，kaolinclay mineral－based raw materials.By improving the composition formula，improving the firing system，by the process control，and to test physical and chemical properties on the raw material of matte glaze，finally it develops low－cost raw material calcium matte glaze.

Calcium mat glaze；Raw materials；Thermal stability

TQ174.4

A

1002－2872（2012）11－0023－03

徐研（1965－），碩士，教授；主要從事材料專業(yè)教學(xué)及陶瓷、玻璃理論與性能的研究。