中温日用细瓷釉的研制
作者：舒新兴，刘文茂，江群会
来源：中国陶瓷 发布时间：2013-7-26
【摘 要】：介绍了中温细瓷釉研制过程，探讨了配方和制备工艺过程对釉性能及产品性能的影响，确定了最佳配方及工艺参数。
【关键词】：中温釉，性能，研制，影响
引 言
课题“中温日用细瓷粉体釉的研制”研究的目的在于降低陶瓷的烧成温度，减少陶瓷生产成本，利于釉料的长途运输，该课题为江西省教育厅科技项目。立项以来，通过精选原料及一系列的配方工艺试验 , 试制成功了符合日用细瓷国家标准的、在 1200 ～ 1250℃烧成的日用细瓷釉 , 确定了较为合理的生产工艺。
1 研究方法
本项目的研究方法为通过釉料的系统调试方法优选出好的原料及配方。本项目采用日用陶瓷生产的球磨工艺的技术路线，本项目的实验方案 ：确定目标→拟定配方→配方优化设计→评价原料→加工配料→釉料制备→试烧产品→测定性能→评价效果→确定配方和工艺参数。
拟定的釉的化学组成见表 1。
2 试制内容
本试验所用坯料系景德镇某台资企业 TD507 ＃坯料（成熟温度 1190℃ -1230℃），DJ522 ＃坯料（成熟温度1220 ～ 1260℃）。坯体原料不属本文研究范围。故以下介绍的均是有关中温釉研制的内容。
2.1 拟定配方
课题目标是中温（1200℃～ 1250℃）日用细瓷釉的研制，故本研究的釉的原始配方参考了《硅酸盐手册》，初步拟定的釉式如下 ：
2.2 原料选择与处理
陶瓷制品的结构是决定其性能和品质的内因，而制品的结构是由原料的种类和工艺生产过程来保证的，因此原料选择显得尤为重要。结合各方面因素，试验选用原料化学组成见表 2。
表 1 拟定的釉的化学组成（wt％）
表 2 釉用原料化学组成（wt％）
2.3 原料的处理
部分高岭土需经 850℃预烧，目的是改善釉浆的物理性能，减少施釉后釉层发裂。氧化锌用量较多时会造成缩釉缺陷，故而需在 1250℃预烧。
2.4 釉料制备与工艺参数
2.4.1 釉料配方的确定
由于釉料组成与陶瓷釉面性质之间的关系十分复杂，我们根据初步拟定的釉式通过变更釉料的 SiO2和 Al2O3两个组分的四角配料法，优选出一个釉料配方，再以此选定的配方通过两两改变碱性氧化物的组分的系统调试方法优选出一个较好配方，配方代号 GZ510#中温釉，其釉式组成如下 ：
GZ510#中温釉的化学组成见表 3。
表 3 GZ510#中温的化学组成（wt％）
2.4.2 釉料制备与工艺参数
釉料的制备有两方面是至关重要的，一是原料选择，二是釉浆的品质。陶瓷釉面性质与釉浆的品质关系密切，为了保证顺利施釉并使烧后釉面具有预期的性能，我们运用多水平正交实验的方法，通过固定其它因素，分别改变釉浆细度、釉浆相对密度、流动性与悬浮性、添加剂及其加入量、施釉方法及施釉的厚度等优选出以下工艺参数 ：
（1）按配方组成称料(生高龄土和烧高龄土各放一半)入球磨
（2）料∶球∶水 =1 ∶ 1.5 ∶ 1
（3）球磨细度 ：全部过 300 目筛
（4）将制备好的釉浆比重调至 1.42 ～ 1.70, 采用吹釉或浸釉的方法对坯体施釉 , 釉层厚度在 0.4 ～ 0.5mm之间。
2.4.3 烧成制度
将施釉后的半成品分别放入电窑和梭式窑中采用中性焰或氧化焰烧成 , 最高烧成温度控制在 1210 ～ 1240℃之间 , 高温保温 20 分钟，烧成时间为 5.5 ～ 6.5 个小时 ,烧成周期约 14 个小时。
2.4.4 测试结果 ：
本试验性能测试选用的仪器为 ：上海科学仪器有限公司制造的 WSB- 白度计和 WGG-60 微机光泽度仪。测试方法参照雷远春主编的《硅酸盐材料理化性能检测》。每种试样平行测试 5 个。检测结果见表 4。以上检测数据表明，该釉白度、光泽度、热稳定性、吸水率等各项性能均符合国家高级细瓷 GB3532-94 标准。
3 分析与讨论
结合实验研究，从以下几方面讨论因素的改变对浆的品质和陶瓷釉面品质 ( 白度、光泽度、热稳定性等性能 ) 的影响。
3.1 细度的影响
釉料的细度对釉面的白度，光泽度以及釉料的烧成温度均有影响，对光泽度影响更大。当我们控制釉料细度为万孔筛余 0.08% 时，所烧制的制品表面光泽较差，白度也较低，釉面有不很明显的桔釉现象，当釉料细度控制在 0.03% 以下时，釉面质量有明显改变，白度、光泽度均提高，光泽度的提高更明显。釉料细烧成温度可稍低些。釉料颗粒过粗，造成釉料高温粘度大，阻碍了气体的排出，易形成釉面针孔或气泡，同时釉流动性能也差，难以填平气体排出釉面时留下来的凹坑而形成釉面针孔。釉浆过细。釉浆中细颗粒适量增多可以提高成釉速率，提高颗粒在液相中的溶解度，使颗粒相互反应完全，减少残留大气泡的存在。但釉料过细，熔点降低，过早形成粘度大的釉熔体，使泥釉分解产生的气体不能顺利排出，从而造成制品产生釉面针孔或气泡。
3.2 釉层厚度的影响
为了测定釉层厚度同产品白度和光泽度的关系，我们通过经干压并在 900℃素烧的坯体上采取喷釉得到不同釉层厚度的试样，釉层每隔 0.05mm 制作一种试片，釉层厚度从 0.10 ～ 0.80mm 范围。实验发现，釉层厚度对产品白度和光泽度的影响是具有决定性因素的。当釉层厚度在 0.40mm 以下时，产品白度和光泽度几乎随釉层厚度的增大成正比例地增加，而当釉层厚度超过 0.40mm 后，釉层厚度对产品白度和光泽度的影响不大。故本研究的中温釉的采取喷釉时釉层厚度控制在 0.40 ～ 0.50mm 之间为最佳，浸釉时釉层厚度值可稍小些。釉层过薄，高温时釉的熔体被坯体吸收，使釉面干枯无光，影响光泽度和白度，两者均下降。釉层厚则造成不必要的浪费，且随着釉层厚度的增大会导致釉弹性降低，容易产生釉面开裂等缺陷，从而导致制品的热稳定性下降。釉层厚度与釉浆的比重、施釉时间和施釉方法有关：釉浆比重上升，施釉釉层厚度不均、易开裂，釉层过厚，可能导致缩釉。釉浆比重下降，需多次长时间上釉，对坯体强度要求高，烧后容易引起釉面针孔或气泡等缺陷，导致釉面质量下降。浸釉的釉层密实，可薄些，吹釉的釉层较疏松，宜厚些。浸釉的釉面光泽度稍好于吹釉的釉面，吹釉的釉面白度稍好于浸釉的釉面。
表 4 GZ510#中温釉与不同坯体陶瓷制品检测的检测结果3.3 烧成制度的影响
3.3 烧成制度的影响
本实验在研究过程中用电炉试烧，应用 507#坯体，根据不同升温速度，保温与否，并在 950℃至最高烧成温度 1200℃间隔范围，温度每隔 15℃各取一片试样，看釉面烧成情况来确定烧成温度制度，从而制订出烧成温度曲线。最高烧成温度的确定 ：本研究选用了三种坯体，成瓷温度在 1200 ~ 1250℃之间变化，试验结果显示，本研究的中温釉能与三种不同成熟温度的坯体相适应，釉面品质均可达到国标。说明此釉适应温度范围较广，成熟温度在 1200 ~ 1250℃。升温速度的影响 ：烧成初期 100℃以前稍慢，便于烘干坯体，100℃后可快些，石英晶型转变时注意 550 ～600℃慢些，过后又可快些，920 ～ 940℃可适当保温，以利反应充分，并拉平炉内上下温差，这于后续烧成有利，在 950℃和 1150℃升温可慢些，釉面效果好，其中慢速升温（≤ 2.5℃ /min）的釉面效果为最好。目的在于对中温陶瓷来说，此温度段坯内的有机物、碳素和碳酸盐等杂质在釉熔融前已经完全氧化分解，但如升温过快，所产生的气体在釉熔融前没能完全排出，在釉熔融后仍有大量的气体排出，这些气体冲破釉面而造成釉面针孔，没能冲出釉面便形成气泡，因升温速度过快，釉也难以拉平气体冲出釉面留下的凹坑，即使延长高温保温时间，仍会在釉面留下釉面针孔缺陷，从而影响釉面白度和光泽度。至最高烧成烧成温度，进行 20 ～ 30min 保温，可适当改善毛孔和釉泡缺陷，增加光泽度和白度。
3.4 化学成分的影响
光泽度是表示釉面对入射光作镜面反射的能力，同时又表征釉面的平整程度。釉面的光泽度与釉面的折射率、烧成制度等有关。根据“折射率越高，光泽度越好”这一原理，我们在釉料中添加适量的具有高折射率的ZnO〔n=1.96〕，能显著提高釉面光泽度。方解石在釉料中是一个重要的原料，在高温下能增大釉的折射率，降低釉的高温粘度 , 从而提高釉的光泽度。在陶瓷釉料中加入滑石可改善釉层的弹性、热稳定性，可提高釉面白度。加入范围在 5 ～ 8% 为宜。釉尽可能采用经过煅烧的原料，如烧滑石、部分烧高岭，煅烧 ZnO。目的一是改善了釉浆性能，益于施釉 ;目的二是在煅烧过程中高温分解减少气体的逸出，减少釉层中的气泡和针孔缺陷，改善釉面表观质量。为降低陶瓷的烧成温度，坯、釉配方中要适当增加熔剂含量，尤其要添加强助熔剂组分，应选用复合熔剂，以降低坯釉出现液相的温度，使烧成温度下降。铝硅比的变化影响 ：GZ510#中温釉的 Al2O3∶SiO2=1 ∶ 10.2，这一比值落在光泽釉的范围。尽可能采用含铁钛等着色氧化物少的原料，尤其对粘土的选择要注意，在坯料中少用含杂质较多的可塑粘土，多用比较纯净的高岭土，如龙岩高岭土等。
4 结 论
本研究通过多因素多水平正交实验的方法优选出较好的原料，优化选出了较好的中温细瓷釉的配方及制备工艺条件。GZ510#中温釉能与成熟温度在 1200 ~1250℃之间的不同坯体相适应，烧成温度范围宽达 50℃左右，产品光泽度、白度和热稳定性等性能符合国家高级细瓷GB3532-94 标准。该釉能与多种陶瓷色基相互配合，制的效果较好的颜色釉产品。
参 考 文 献
[1]【日】素木洋一编著 . 硅酸盐手册 [S]. 中国轻工业出版社，1984.2
[2] 李家驹主编 . 陶瓷工艺学 [M]. 中国轻工业出版社，2005.8
[3] 钟清莲 , 衷青华 , 陈华龙 . 高光泽度日用白釉试制 [J]. 陶瓷研究 , 2004(01)
[4] 徐研 . 烧成制度对釉面质量的影响 [J]. 陶瓷，2006（02）
