釉料组成对骨质瓷热稳定性的影响

58│中国陶瓷│CHINA CERAMICS │2010(46)第 12 期58

│中国陶瓷│CHINA CERAMICS │2010(46)第 12 期生产与应用

文章编号：1001-9642（2010）12-0058-03

【摘 要】目前，骨质瓷是国内高档瓷的主流，但其热稳定性远不如日用瓷。本论文通过在基础釉上添加不同氧化物，改变釉料组分，以改善坯釉适应性，来提高骨质瓷的热稳定性。在烧成温度为1150℃时，加入2.7%的B 2O 3，所得骨质瓷热稳定性最好，抗热震温度可达190℃。加入2.7%的Al 2O 3，所得骨质瓷的抗折强度最高，可达1266.92 kg/cm 2，并且其白度也达到最高，为80.03。

【关键词】骨质瓷，热稳定性，釉料，白度

中图分类号:TQ174.6+2 文献标识码:A

引 言

骨质瓷是一种高档瓷，发明于英国，距今已有300多年历史。它因白度高、透明度好、瓷质细腻、釉面光亮平整的瓷器，素有“薄如纸、白如玉、明如镜、声如磬”的美称。骨质瓷是一种以动物骨灰为主，同时加入部分粘土、长石、石英等矿物原料，采用高温素烧、低温釉烧二次烧成工艺烧制的软质瓷。瓷坯物相组成主要是磷酸三钙、钙长石及一定含量的玻璃相[1]

。骨质瓷茶具，咖

啡具家庭套具已成为各大小公司和富裕家庭的理想用具，更是馈赠亲友的最佳礼品。骨质瓷已经成为国内高档瓷消费的主导。骨质瓷虽然高贵，但其热稳定性远不如传统的滑石质日用细瓷等。热稳定性是指材料承受温度的急剧变化而不致破坏的能力，又称抗热震性，是陶瓷制品质量高低的重要技术指标之一。通常日用细瓷对热稳定性的要求是制品水中交换温差达到200℃以上，而目前我国实际生产的骨质瓷制品水中交换温差多在140℃以下，即便是优质的骨质瓷水中交换的温差也只有160℃[2]。影响骨质瓷热稳定性的主要因素包括以下四个方面：（1）原料配比的影响。（2）石英粒度的影响。（3）瓷体显微结构的影响。（4）坯釉适应性的影响。众所周知，骨质瓷釉料一般是透明体，不但具有较好的光泽和一定的硬度，而且还可以提高制品的化学稳定性、机械强度和热稳定性。本文主要是通过在基础釉上添加不同氧化物，改变釉料组分，以改善坯釉适应性，来提高骨质瓷的热稳定性。

1 实 验

1.1 釉料化学组成计算

本实验目的是通过改变氧化物在釉料中的含量，探究釉料组成对骨质瓷热稳定性的影响，先后选取了五种氧化物进行对比实验。这五种氧化物分别为Li 2O、B 2O 3、TiO 2、ZnO 和Al 2O 3，为叙述方便，进行分组如下：第一组（1#）是基础釉料配方，作为空白对比实验，后五组（2#～6#）分别是在基础釉料配方中各加入一种氧化物，对应关系如Li 2O(2#)、B 2O 3(3#)、TiO 2(4#)、ZnO(5#)和Al 2O 3(6#)。第2#～6#实验都是以60mL 原釉浆为基础，各加入2g 氧化物制得新釉浆。因此需测定氧化物加入的百分含量以下面的方法测定。

先烘干一个400mL 烧杯，称其自重G 1；再用量筒称量60mL 釉料，倒入烧杯中；将烧杯放入电热恒温鼓风干燥箱中烘干釉浆中的水分；待完全烘干后测烧杯和釉浆干重G 2。那么60mL 釉浆中加入2g 氧化物所占百分比为：

釉料组成对骨质瓷热稳定性的影响

杜 毅1，田修营2，官明英1

(1山东轻工业学院，材料科学与工程学院， 济南 250353;

2山东博润工业技术有限公司， 淄博 255000)

收稿日期：2010-8-29

作者简介：杜毅（1964-），男，湖南澧县人，副教授，从事于陶瓷与釉料研究。

E-mail: yidu456@ 代入G 1=52.138；G 2=122.702，得氧化物所占百分比为2.76%，再换成百分组成得各组釉料化学组成见表1。

1.2 釉浆制备和施釉工艺

1#是基础釉浆，只需搅拌就可直接施釉。2#～6#

需先球磨，使加入的氧化物具有一定的细度，并与原釉浆混合均匀。采用的是XM-4行星快速研磨机，行星磨研磨效率较高，因为球磨中各球磨罐不仅沿圆周旋转，还会绕自身轴线自转。实验中，料∶球∶水的配比为1∶2∶0.5。将球磨机转速设定为650r/min，球磨2小时即可达到要求细度。球磨结束后，将泥浆过200目筛，过筛后的釉浆倒入已编号的烧杯中，备用。为了测定试样的最佳烧成温度、热稳定性、釉面白度、抗折强度等性能，实验每组施釉数个试样。采用单面浸釉的方法，施釉厚度在0.15～0.25mm 左右。施釉时需不断搅拌釉浆，同时使釉料在坯体上尽可能分布均匀。施完釉后先让其在空气中干燥，再放到电热恒温鼓风干燥箱中干燥12小时。

1.3性能测定

将进行热稳定性实验的试样（瓷片）进行编号，每组数个试样；先将瓷片置于托盘中，再放入干燥箱内加热到160～200℃，保温30分钟；然后取出，迅速浸入染有红色的水中急冷，测其水温20℃，10分钟后取出擦干，观察有无裂纹；无损伤的试样每隔10℃重复以上实验，

（1）

氧化物所占百分比=

−+×2

G G 212

100%

2010年 第 12 期中 国 陶 瓷

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直至观察到试样发生龟裂，以产生龟裂的前一次加热温度来表征其热稳定性[3]。

选取长宽合适的骨质瓷素坯，每组两个试样，单面施釉，做烧成样品抗折强度测试。先用游标卡尺测量试样宽度B 及厚度H，然后进行抗折实验。

先调整好试验机和抗折活动支架跨距；将试样长条平放在支架上，保证试样两端面与下支辊的距离相同，施压点放在1/2L 处，与支架平行；试验时，按下开始按钮，试验机以均匀平稳的速度均匀加荷，直至试件折断；记录最大破坏荷重，砖的抗折强度 按公式（2）计算，结果精确到0.01，取每组两个试样的平均值，记录结果。

表2是分别施加六种不同釉的样品在不同烧成温度下的釉面情况。从这个表的结果，可以看出，烧成温度在1150℃时，产品釉面光滑度比较好。烧成温度在1170℃时，釉面缺陷很多，其原因是烧成温度太高，坯釉适应性很差。另外，施釉过程太慢，施釉太薄。烧成温度在1150℃时，产品釉面情况与1170℃相比，明显改善。烧成温度在1130℃时，与1150℃相比，釉面光滑程度变差。所有样品的釉面，都不具有光泽。一般来讲，釉面的光泽性取决于釉中Al 2O 3和SiO 2的摩尔数， 以及Al 2O 3和 SiO 2之间的比例[4]。一般来说， 当Al 2O 3/SiO 2的比例为1∶7～1∶10时， 釉面会形成光泽釉，这是因为釉面生成过多的玻璃相而呈现光泽的缘故。而无光釉的Al 2O 3/SiO 2比例一般在1∶4～1∶6之间。本实验的Al 2O 3/SiO 2 比例控制在1∶4.2～1∶5.5 之间。

2.2 热稳定性分析

表1 各组釉料化学组成 （单位：%）

Table1 chemical composition of glazes （Unit：%）

（2）

式中:P a —抗折强度，kg/cm 2

；P—折断荷重，kg；

L—两支承点跨距，等于6cm；b—试件宽度，cm；h—试件高度，cm。

白度是白色陶瓷产品的一项重要的物理指标，陶瓷产品的白度取决于坯、釉的组成和烧成气氛等，每组测定两个试样的白度，然后取其平均值。

2 结果与讨论

2.1烧成温度对釉面的影响

表2 在不同烧成温度时的釉面情况

Table2 Effects of glazed bone china at different sintering temperatures

表3 施加不同釉料的骨质瓷热稳定性实验结果

Table3 Thermal stability of bone china

P P L

bh

K

a =3202 Պ ! ! ! !2/2! Ljփ !3/2! ԋLjփ !4/2! Lj !5/2!

փ Lj !6/2! փ Ljփ !7/2!2281ņ!

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2/3! Lj Lj !3/3! Lj Lj !4/3! Lj Lj !5/3! -! Lj !6/3! Lj Lj !7/3!2261ņ!

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