铁系金属釉的制备与研究

铁系金属釉的制备与研究

【摘要】：采用廉价的铁系氧化物，研究了正交设计

的过度金属氧化物组成、气氛、晶核剂等因素对釉面金属光泽的影响。通过铁系金属釉配方设计和工艺控制的优化，使制品具有金属光泽的艺术效果。

【关键词】：正交，铁系金属釉，艺术效果

引言

金属釉是指在基础釉中加入Ti、Co、Cr、Mn、

Fe、Ni、Zn、Cu 等过渡金属氧化物的一种或多种，在

高温下达到饱和，产生金属光泽的艺术效果。具有金属

光泽的釉面砖因其高雅、厚重的气质备受建筑陶瓷行业

和消费者的青睐，但其价格昂贵。铁系金属釉中由于含

有较高含量的铁，因此可以降低对原料中含铁量的要求，拓宽了釉用原料的范围，降低了釉料成本，同时还能相

对降低釉料的烧成温度，节约能耗。同时采用正交设计

的组合金属氧化物添加剂，制备了系列金属光泽的铁系

金属釉，丰富了金属釉体系。

1 实验

1.1 金属釉用的原料和化学组成

金属釉用矿物原料及化学组成见表1（由佛山正大

制釉有限公司提供）。

金属釉用化工原料有三氧化二铁（Fe2O3）、氧化锰

（MnO2）、氧化铜（CuO）、氧化镍（NiO）、二氧化钛（TiO2）等，化工原料为化学纯。

1.2 基础釉料组成

本实验采用佛山正大制釉有限公司的基础釉料，其

配方见表2。

釉浆采用MBNL07 型快速球磨机球磨，时间为45

min，粒度万孔筛筛余<0.25%，含水率45% ～ 50%，比

重为1.65。

表2 基础釉料配方

在基础釉料中添加不同含量不同种类的过渡金属氧

化物和晶核剂，优化工艺，制备不同金属光泽的釉料。

1.3 铁系金属釉制备

依据相关资料，实验中按照正交法设计各氧化物比

较合理的组成范围。设计的过渡金属氧化物含量见表3。

按照设计的配方进行称量、混合、球磨制备金属釉料。

具体工艺参数为：料：球：水=1:1.8:0.8，快速球磨时

间17min，釉浆比重 1.65 ～ 1.75，球磨细度，250 目筛

筛余0.1 ～ 0 2％ , 添加剂STPP 0.2g，CMC 0.1g 。

1.4 施釉

（a）实验室电炉金属釉烧成曲线

（b）工业棍道窑金属釉烧成曲线图1 金属釉烧成曲线

本实验电炉烧成时采用刮釉器施釉。在陶瓷工厂棍

道窑烧成时采用钟罩淋釉。施釉厚度为0.3mm ～ 0.4mm。

釉层太薄，则形成的釉稀，釉面质感和光泽度差；釉层

过厚，高温下其流动性增加，易造成产品釉层厚度不均，

釉面色差大，影响装饰效果。

1.5 烧成

烧成曲线见图1。

实验室电炉与工业棍道窑的烧成温度和制度有所不

同，在实验室电炉中可适当降低温度而延长保温时间，

烧成温度为1160℃，保温时间30min，见图1（a），在工

业棍道窑中适当提高温度而缩短保温时间，烧成温度为

1200℃，保温时间15min，见图1（b）。两者都呈强烈的

金属光泽，在釉面呈有许多微小的晶亮颗粒, 整个釉面

有强烈的反射效果。

2 实验结果与分析

2.1 光泽度和透光度

釉面光泽度的测定用光电光泽度计进行，结果见表

4。

金属釉面的光泽度与釉中物相折射率、含量及烧成

制度有关。物相的折射率愈大，釉面的光泽度相对愈高。

其中TiO2 的影响最大，成釉过程中，部分TiO2 形成金红石，金红石折射率大，同时氧化钛周围发生钛酸盐的

重结晶，这些晶体在釉层表面形成富集, 且整齐规则地

定向排列, 对光线产生镜面反射而出现金属光泽。烧成

制度对光泽度的影响主要是要保证釉面能充分熔融，同

时选择适当的冷却制度得到所需要的物相并避免釉面出

现失透或过度析晶。

透光度跟釉的物相有关，各物相折射率差值愈大，

光的散射愈大，透光度越差；同时，晶相或气相的大小

愈接近入射光的波长，散射也愈大，透光度也越差。釉

中物相和釉的烧成制度有密切的关系，余筱勤研究了不

同烧成温度和冷却方式对金属釉光泽度和透光度的影响，本文中不再赘述。而且本实验中由于金属釉的烧成温度

较低，因此采用了相同的较快的冷却方式，同时也是为

了适应工业窑炉生产的要求。因此，表4 中的透光度值

比较接近。

2.2 添加物对釉面金属光泽的影响

掺入不同的添加物( 本试验采用的主要有: 气氛

调节剂∶碳粉；着色金属氧化物：Fe2O3、MnO2、CuO、NiO；晶核剂：TiO2、ZrO2)。

在釉料球磨过程中添加一定比例的碳粉一起球磨。

碳粉与氧化铜的摩尔比为0.5 ∶ 1，1 ∶ 1，1.5 ∶ 1，2 ∶ 1 和2.5 ∶ 1。目的是在金属釉中提供还原气氛，试验还原气氛对金属釉的影响。在实验中发现添加碳粉后能

够改变不同价态铜的比例而得到不同金属光泽的釉面。随着碳粉含量的增加，金属光泽逐渐增强, 当比例为5 ∶ 1 时，失去金属光泽, 合适的比例是1.5 ∶ 1。

添加不同的过度金属氧化物在釉料中会形成不同色

调的金属光泽，翟新岗、余筱勤等已做了比较详尽的研究, 此处不作讨论。由于本实验采用组合金属氧化物添加剂，实验现象有所不同，发现2，7，9，16 有强烈的金属光泽，颜色逐渐由黄色向粉红色再向深绿色转变，这可能是由

于MnO2 和Fe2O3 的含量增加而导致的。随着TiO2 的含

量增加光泽度提高（2，7，9，16）。但当达到一定的含

量后不再提高，反呈下降趋势（4，5，11，14），较合适

的含量为4%。

在釉料中引入TiO2、ZrO2 晶核剂，能够有效的促进

晶体的成核和生长，缩短烧成时间。

晶核剂的引入量不能过高，否则釉中得不到所需要

的晶相或者是晶体尺寸过大，不能够产生良好的金属光泽。本实验只选用了TiO2、ZrO2 进行对比，在铁系金属

釉中引入TiO2 的效果比引入ZrO2 的效果好。TiO2 适宜

加入量为4%，ZrO2 适宜加入量为6%。

3 结论

1) 铁系金属釉突破了以前的金属釉的烧成制度，将

（a）实验室电炉金属釉烧成曲线