陶瓷析晶釉的制备.

实验报告

实验名称：陶瓷析晶釉的制备姓名：

指导老师：

实验时间：

一、实验目的：

1. 熟悉陶瓷材料制备的整个工艺过程；

2. 了解影响陶瓷析晶釉的制备工艺和主要影响因素，如：晶种加入量、烧

成制度、原材料粒度等；

3. 通过实验来提高实验能力、设计能力、钻研精神和解决问题的思考能力。

二、实验仪器和药品：

光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射分析仪、行星磨、电阻干燥箱、1300℃加热炉、石英、石灰石、氧化锌、高岭土、甲基纤维素、钠长石

三、实验原理：

干压成型的原理：高纯度粉体属于瘠性材料，用传统工艺无法使之成型。首先，通过加入一定量的表面活性剂，改变粉体表面性质，包括改变颗粒表面吸附性能，改变粉体颗粒形状，从而减少超细粉的团聚效应，使之均匀分布；加入润滑剂减少颗粒之间及颗粒与模具表面的摩擦；加入黏合剂增强粉料的粘结强度。将粉体进行上述预处理后装入模具，用压机或专用干压成型机以一定压力和压制方式使粉料成为致密坯体。

结晶釉的析晶原理：影响结晶釉烧成的主要因素包括釉料的结晶特性、釉料的粘度、适当的结晶温度以及在此温度下的保温时间。釉料的结晶特性包括成晶物质形成晶核的机理、成晶物质的过饱和程度及成品物质在釉中的溶解度，这些因素主要由釉料成分决定。粘度对质点扩散的阻碍作用限制着结晶速度，合适的粘度为结晶过程中质点发育成点阵提供了有利条件。粘度取决于温度，因此结晶的首要问题是确定合理的烧成温度，即在熔体降温冷却时，选择一个适宜的温度范围，并在此温度范围内进行保温以获得各种不同花形的结晶产物。

结晶釉的烧成制度必须符合结晶釉的结晶规律釉是一种玻璃质，当釉中的某种物质处于过饱和状态时，这种物质就有了结晶的自发倾向二但要从熔体或玻璃体中析出晶体，一般要经过两个步骤：首先形成晶核，然后是晶体长大。成核速度和晶体生长速度都是过冷度（熔点与系统所在温度的差值，T m-T）和粘度的函数，它们在冷却开始与冷却终结时均降至零，而在某一温度达到最大，这两个最大值并不重合，晶核形成的最大速度在较低温度区，而晶体生长的最大速度在较高温度区。因此，结晶的最佳温度应当位于与最大晶核形成速度及最大晶体生长速度相对应的温度之间，应该在这两个温度值之间去选择一个最适宜的结晶温度。

四、实验步骤：

1.坯体的制备，称量7.00g粘土，装进模具中，然后进行压坯。其中在10Mpa 保压30s，20Mpa保压30s。重复上述过程39次，共制得40块坯体。

2.将坯体放置在加热炉中，加热至1100℃，然后保温10mins，自然冷却至室温。

3.按配比称量釉料，放置在球磨罐中，用行星磨进行球磨，球磨12mins。（其中，料球水比为1:1.5:1）。

4.浸釉。将坯体一边浸入釉浆中，第一次浸入时间为5s，第二次为10s，然后将施好釉的坯体放入干燥箱内干燥。

5.将施好釉的坯体放进加热炉中进行不同温度制度的煅烧，并自然冷却至室

温。

6.将煅烧好的坯体放置在体视显微镜下观察釉中析出的晶花。

7.用高分辨体视显微镜拍摄可观察晶花的图像，用作分析。

8.用扫描电子显微镜观察晶花的大小、釉面和中间层的形貌，以作分析。

9.制好的样品进行X射线衍射分析，即检测晶花的矿物组成是硅酸锌和反应的进行程度。

四、实验数据：

五、实验讨论：

1.晶花影像分析：

显微镜观察晶花图像一显微镜观察晶花图像二

从上面两幅图像可知，经过烧成的釉面有晶花形成，也即是有析晶现象。由图中的晶花形状可知，析晶釉的晶花是呈针微晶状，这并不是理想的晶花结构。晶体析出形成晶花有一个中心点，然后在中心四周按结晶规律定向析出，有明显的条纹和方向性。其中釉层析出的特点是晶体小，形状不完整，分布不均匀；釉面不够光滑和平整。

2.扫描电子显微分析：

高分辨晶花图像一高分辨晶花图像二

高分辨晶花图像三高分辨晶花图像四从图像一明显可以看出，析晶釉的最大晶花直径为240μm，呈雪花状。晶

花瓣有明显的条纹性，同时呈现出放射性生长趋势，这说明了，析晶过程是按照析晶的晶相的矿物结构的取向生长的，同时析晶过程受到烧成过程中釉层粘度的影响，以至于析晶比较困难，晶花难以长大和长大的形状的完整性较差。

影响釉熔体析晶的主要因素有：釉料组成、晶核剂、釉的粘度、液相分离、烧成制度、冷却制度等。这些因素对于生成良好的析晶体有着重要的影响，控制好这些因素对析晶的关系，有利于生成析晶釉。

从图像二可得，釉面的结构不是均一性的，除了析出的晶花，还有其他的块状矿物形成，这说明了在烧成过程中，可能存在由于粘度大等因素造成部分晶体长大而不呈现出晶花状晶体。这需要进一步去探讨和实验来证明粘度对晶体长大的影响。

从图像三、四可知，釉面中除了可见的晶花外，还有许多的小晶体析出，这可能是有大量的晶核析出，由于粘度、温度、保温时间等问题造成晶核没有长大。釉熔体析晶过程包括晶核的形成和晶体的长大，两者的速率大小和保温温度有关，结晶釉的烧成是最关键的工序，这个过程中，釉料在高温下形成过饱和熔体，然后通过过冷却处理，使产品表面形成美丽的晶花。对此，这需要进一步实验来确定煅烧温度和保温温度和保温时间。

高分辨釉层图像五高分辨釉层图像六

从图像五可知，析出的晶体主要呈现六方体状，这和析出的晶体的主要矿物组成硅锌矿的晶型一致。图像中突出部分为晶体的断面，从观察来看，截面结构疏松，脆性大。

从图像六得，釉层中存在气泡，这可能是由于釉熔体的粘度大、澄清时间不够，坯体气泡溢出至釉层等原因造成的，因此，解决气泡问题对于提高釉面的质量有着非常重要的意义，这可从温度、保温时间、釉料的组成入手解决，但前提是保证析晶釉的形成。

高分辨坯釉中间层图像七高分辨坯釉中间层图像八从图像七、八可知，坯体与釉层之间生产一层较厚的中间层，中间层的颜

色与坯体和釉层都不同，在中间层中存在大量的气泡，结构也不够致密。影响中间层发育的主要因素是坯釉的化学组成和烧成制度。在实际生产中，提高烧成温度，延长烧成时间，增加釉料细度等来增加坯釉结合性。在结合强度上，存在的气泡对于结合界面的强度影响很大，改善中间层的气孔率可增加坯釉间的结合强度。

3．X射线衍射分析：

XRD分析图谱与比较

从X射线衍射图谱中可以得出，析出的晶体的矿物组成为硅酸锌（Zn2SiO4）,数据结果符合预期的效果。