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釉料原理及实验

二氧化矽（SiO2,Silica）

自然界中的二氧化矽矿物统称石英（Quartz）.地壳中约含60%的石英，

最纯的石英单结晶(Single Crystal)称为水晶。水晶产量少，很少用于陶瓷。釉药常用的石英来源有下列几种。

①脈石英二氧化矽熔融急冷凝固在地壳浅层带，呈矿脉状产出，是谓脉石英。这种火成

岩，外观纯白或半透明，断口呈贝壳状有油脂光泽，纯度高达99%，是良好的釉药原料。

②砂岩石英颗粒经高压而成的沉积岩。杂质较多，纯度在90～95%间。

②石英岩是一种变质岩，系纯度较好的砂岩经变质作用，石英颗粒再结晶的岩石。呈灰

白色，断口致密、强度大、硬度高。

③石英砂是上述岩石风化后之细粒砂。台湾西部河边、苗粟三义、台北中和一带有产出。

作为釉药原料，可不用破碎，但杂质多，成分波动大，必须先经选矿处理。

⑤燧石（Flint）为一种隐晶形的石英沉积岩，产地在英、美。

石英是由〔SiO4〕-4 四面体互相以顶点连接而成的三度空间架状结构，因此硬度高,熔融温度也高。又因〔SiO4〕四面体的连接方式在不同的条件与温度下会有不同的连接方

式，石英可出现不同的晶形。（如图2-1）石英（Quartz）虽有不同型晶体，但都是矽

酸单体所组成，只是单体连接方式和Si-O-Si健角的不同，如图2-2（a）和（b）为β，α石英之比较图。低温型(α)与高温型(β)在结构上相似，只是原子位置和健角稍有

偏移，造成体积的变化。

鳞石英(Tridymite)和白矽石(Cristobalite)，各晶形转变时，体积会伴随膨胀或收缩（表2-2）。陶瓷品在烧成时於573℃左右，α石英与β石英互相转换，常有釉裂的现象。

2、氧化钛（TiO2, Titanium 0xide）

氧化钛取天然矿物“钛铁矿”（FeTiO2），以硫酸水解法制成TiO(OH)2胶体，再煅烧而得，俗名钛白粉。市售有“R”型（金红石，Rutile）及“A”型（锐钛矿，Anatase）二种。

氧化钛折射率高，是珐琅釉原料中最主要之乳白剂。锐钛矿型在900℃以上会转变为黄色安定、不可逆之金红石型，因为陶瓷釉烧成温度多在1000℃以上，所以较少使用氧化钛为乳白剂。珐琅釉的烧成温度多在850℃以下，所以“钛白釉”是珐琅白釉中，使用最多、效果最佳的釉药。

2、氧化铝（Al2O3, Alumina）

釉式中Al2O3成分，一般取之长石或高岭土。通常，外加入氧化铝单种原料，是为了特殊物性要求，如耐磨、高温、增大熔融粘度等。氧化铝可以从铝礬土制成γAl2O3，由于晶格松散，堆积密度小，比重也较小，约3.42～3.62。在950℃～1500℃下会转变为十分安定的α- Al2O3。

α- Al2O3又名金刚玉（Corundum）是氧化铝各晶形中最稳定者，具有高熔点（2040℃）、高硬度（莫氏9°）、高比重（3.92～4.0）的特性。

4、氧化铅（Pb3O4,Lead Oxide）

常见氧化铅有红丹（Pb3O4），密佗僧（PbO）以及二氧化铅(PbO2)。陶釉最常用红丹为原料，其结构如下：

Pb3O4在500℃左右，曾分解出O2成为PbO。如果我们以密佗僧为原料，当釉要烧成时，窑炉氧气不够的还原气氛下，很容易还原成灰、黑色的金属铅。

2PbO+C→2Pb+CO2

5、氧化锌（ZnO3,Zinc Oxide）

氧化锌可以从金属锌直接加热氧化而得。是一种白色粉末状，分子量81.4，比重5.6。

在釉中，氧化锌有助熔，降膨胀，防止坼裂，增加光泽和白度，加宽烧成温度范围，防止蛋壳面等优点。ZnO取代一部分CaO时，可防止铅的挥发作用，因为CaO太多时会抢SiO2而留下易挥发的PbO

煅烧(Calcined)氧化锌密度大，釉浆流动性佳，使釉的烧前收缩减少，可防止缩釉。

6、氧化锑（Sb2O3,Antimony Oxide）

釉药原料可以使用氧化锑或锑酸钠(NaSbO3)作为珐琅釉之乳白剂。在高温氧化气氛下，几乎都氧化成无毒性的Sb2O5.

珐琅底釉可以用氧化锑取代钴、镍，制成白色的底釉(Ground Coat Frits)。

氧化锑与氧化铅可合成黄色锑酸铅色料，亦即尼泊尔黄(Naples Yellow。

7、稀有氧化物（Rare Earth Oxide）

氧化铈(CeO2)在釉药内，作为乳浊剂，但因价格高固不常用。氧化镨(Pr6O11)用于色釉料，可得鲜亮深黄色之镨黄。氧化钕(Nd2O3)加入釉中，可得紫色，阳光下泛红紫色，日光灯下紫色会带蓝色调，在钨丝灯光下紫色会带粉红色。氧化镧(La2O3)用于低扩散、高折光指数光学玻璃光纤中。氧化钇(Y2O3)引入Sialon陶瓷，其常温抗折强度高达1300兆帕。

8、著色氧化物

过渡元素的电子结构4S1~2 3dx，其外层电子具不稳定性，应吸收不同能量而呈色。过渡元素铁、钴、镍、铜、镉、锰，进入釉料中结晶格内而发色。陶瓷色料则为著色离子在矿物中呈色，这些矿物相包括尖晶石、金红石、钢玉等，不溶入釉料中，而是分散在釉料中。

1、粘土类（Clay）

粘土是多种微细的矿物混合物，其矿物粒径多小於2μm。粘土矿物主要是一些含水铝矽酸盐类，其晶体结构是由［SiO4］四面体组成的(Si2O5)n层和一层由铝氧八面体组成的

ALO(OH)2层，相互以顶角连接起来的层状结构（图2-3）。

陶瓷工业常用的粘土有高岭土(Kaolin)，球土(Ball Clay)，皂土(Bentonite)。

高岭土源出于江西浮梁县高岭村。高岭土又名瓷土（China Clay）是由钾长石风化水解而来。

高岭土火度高（Cone 34～35）(1750～1770℃),质地细腻，纯者为白色，含少量杂质者呈淡黄色。

皂土又名膨润土（Al2O3•4SiO2•nH2O）。皂土含较多有机物，颜色呈浅灰色，可塑性极佳，干燥后强度大。又因吸水性大，干燥收缩也大。

釉药中加入粘土，在于利用其悬浮性与粘性，使釉浆不易沉淀；施釉后生釉与坯体粘著性更佳，尤其在不吸水的金属坯体（珐琅器）上，更显重要。釉浆中，高岭土的加入量一般在5%左右，皂土不得大于3%。

2、叶腊石（Pyrophyllite,Al2O3•4SiO2•H2O）

叶腊石为单斜晶体，含1个结晶水，加热至500～800℃之间脱水缓慢（图2-4），而且膨胀系数小，很适合快速烧成面砖的坯土与釉药。

3、长石类（Feldspars）

所谓长石类矿物是指碱金属或碱土金属的铝矽酸盐。自然界长石约占地壳总重量的50%

是岩石中主成分。可分为四种：

①钾长石 K2O•Al2O3•6SiO2

②钠长石 Na2O•Al2O3•6SiO2

③钙长石 CaO•Al2O3•2SiO2

④钡长石 BaO•Al2O3•2SiO2

钾长石与钠长石是釉药的主要原料。釉配方中长石含量常在50%以上。

钾长石在1150℃开始分解熔融，粘度大，可防止流釉。钠长石熔融温度稍低，但粘度小，流动性好，对釉面的平整有利。

由于钠长石与钾长石矿经常相混，如果将长石原矿煅烧至熔融状態時，可得白色乳濁状钾长石層及透明玻璃状钢长石層。由相圆可看出钠长石含量少於50%時，會有白榴子石固相混於液相玻璃中，换言之，钾长石多時粘度大，熔化温度範圍也大。

自然界的钾长石都混有钠长石，常见的钾长石有

1透长石其成分中含钠长石可建50%，單斜晶系，產於喷出岩中。

2正长石(Orthoclase) 其成分中含钠长石可至30%，单斜晶系，產於侵入岩和變质岩中。