陶瓷乳浊釉的研究进展

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乳浊釉O 此釉为快烧釉 烧成周期在 1 h 以内 冷却速度
较快 釉熔体的粘度随温度的下降而迅速增大 所以
这些釉样分相的动力学条件很不充分 在一个较短
烧成周期内无法形成合适尺度~ 足够数量的分相液 滴结构O 加入一定 B2O3 后 可以制得白度高~ 光泽好 的分相乳浊釉O
2D N a2O-K 2O-CaO-MgO-ZnO-Al2O3-SiO2-P2O5 系统
1986 年9范玉荣在系统总结加藤悦三研究成果 的基础上9进一步深入系统的研究了骨灰分相釉的 组成~ 乳浊机理以及工艺条件9并成功研究出钙镁系 骨灰分相釉G 这是我国系统研究现代分相白色如浊 釉的开端G
1989 年9孙洪魏等在充分借鉴中国古陶瓷和国 内外现代分相釉研究成果的基础上9初步研制成功 具有分相结构的含锌磷锆质低温卫生瓷用生料乳浊
1) R 2O-RO-Al2O3-B2O3-SiO2 系统 2001 年9李伟东等对 R 2O-RO-Al2O3-B2O3-SiO2 系统快烧自生乳浊釉的化学组成与分相行为进行了
系统的研 究G 无 硼 釉 中9SiO2/ Al2O3 值 的 大 小 是 决 定釉能否 分 相 的 关 键 因 素9当 SiO2/ Al2O3 比 值 大 于 9. 0 时9用 DTEM 都可以观察到分相的存在G ( SiO2 + B2O3) 值还影响瓷釉分相的形貌9低( SiO2 + B2O3 ) 分 相 瓷 釉 主 要 形 成 三 维 连 通 结 构9高 ( SiO2 + B2O3 ) 分 相 瓷 釉 则 形 成 孤 立 液 滴 相 结 构G DTEM/ SAD/ EDS 研 究 表 明2 非 晶 态 的 分 相 结 构 中9 一 相 富 Ca~ ZH~ Mg9贫 Si~ B~ Al; 一相贫 Ca~ ZH~ Mg9富 Si~ B~ AlG SiO2 和 B2O3 除 了 促 进 分 相 外9还 影 响 分 相 的 形 貌G 较低( SiO2+ B2O3) 含量的釉形成三维连通状分相结
相 乳 浊 釉; 二 是 釉 熔 体 在 冷 却 过 程 中 发 生 液-液 分 相 在基质玻璃中分离出体积微小分散度较高的第2 相玻璃 称为分相乳浊釉; 三是在釉玻璃表面层以下 存在大量微小气泡 称为气相乳浊釉O 其中晶相乳浊 釉又分为原始晶粒乳浊釉和析出晶粒乳浊釉 2 种O 前者是通过外加难熔物质实现釉的乳浊 最常用的
2 分相乳浊釉
几乎所有的多元系统都存在着不同程度的分
相G 利用分相原理可以制造具有合适显微结构和乳 浊外观的自生乳浊玻璃9即乳浊粒子是在烧成或二 次热处理过程中形成的分相液滴9而非外加的不熔 晶粒G
釉面分相结构的共同特点为2孤立相呈均匀分 散的球滴状( 平均长短径比值 <1. 2) 9其体积分数 p 超过 35% 9球滴的平均等效直径 D 落 在 0. 15~ 1. 32 pm范围内9接近可见光的波长范围G 因此9分 相釉的 p 值为锆釉的 4 倍左右9而孤立相的尺寸比 锆釉相更小9更接近于可见光的波长范围9利于使入 射光线发生衍射9产生乳浊效果G 但分相釉的不利之 处在 于 液 滴 相 与 基 质 相 较 小 的 折 射 率 差 值 An < 0. 29而ZLSiO4 与基质的An 达0. 49小的An 使散射因 子降低G 但综合起来9 p 和 D 的优势可以弥补 An 的 不足9而使分相釉达到与锆釉相当的乳浊程度G 2. 1 骨灰质分相釉
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剂G 此后9浙江~ 唐山~ 湖北等一些厂家也相继开发
成功具有分相或分相与晶体共存的磷锆质乳浊釉9 并逐步在生产中推广应用9取得了良好的经济效益G 2. 2 R2O-RO-Al2O3-SiO2 系统分相釉
陈显求~ 黄瑞福等在对中国历代分相釉的化学 组成~ 不混溶结构进行深入研究的基础上9总结出了 R2O-RO-SiO2-Al2O3 系分相釉的 10. 7 规 则9即 当 釉 式中 的 SiO2~ Al2O3 摩 尔 数 之 比 为 10. 7 左 右 的 釉 都 能产生分相G 孙洪巍对此规则进行了验证及扩展9指 出在 R 2O= 0. 2 的 前 提 下9只 要 釉 的 SiO2/ Al2O3 比 大于 9. 09就可能发生分相G
釉9而在 SiO2 和 Al2O3 相对较低的区域9则可以得到 不同晶型的新型分相乳浊釉G
1993 年9 聂 曼 云 对 K2O-N a2O-CaO-MgOAl2O3-SiO2 系统瓷釉的分相和析晶进行了系统的研 究G 在取得基础研究成果的基础上9咸阳陶瓷厂与西 北轻工业学院合作9与 1993 年成功开发出不含磷~ 钛~ 锆等较昂贵乳浊剂的分相乳浊釉G 此釉具有烧成 温度范围宽9工艺稳定性好以及无特殊工艺要求等 特点G
硅酸锆在釉料中具有乳浊作用 主要是利用其
折射率与基础釉折射率的差异 当光线进入釉层后
在硅酸锆微粒和玻璃相的界面上产生折射和反射
使釉层乳浊起到乳浊作用O 硅酸锆与基釉折射率差 值 越大 乳浊效果越好 硅酸锆的折射率为 1. 94 基
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釉的折射率一般在 1. 1. O 当其粒径相当于入射 光波长的 1/2 时 散射力最强 乳浊效果最好O 釉层 中的硅酸锆微粒一部分是没有熔融而残留在釉中的
产生乳浊O 在熔制玻璃阶段 是打断原有化合物的化 学键 形成新的含钛的硅酸盐玻璃体O 这一过程形成
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越完全9它在烧成时的乳浊性越好9所反映出的白度 越高9其白度越纯正G 若加氧化钛原料直接烧成9虽 然可以得到乳浊釉9但其白度低9而且白中带灰9颜 色白而不纯G
但钛乳浊釉容易形成非化学配比结构而带色9 且钛釉对温度和气氛敏感而呈色不稳定G 其乳浊釉 很容易得到黄色9主要是因为析出的晶粒过大和析 出的晶体总量过剩所导致的G 要使陶瓷钛乳浊釉得 到纯正的白色9关键控制好氧化钛在陶瓷玻璃中的 重新析晶的乳浊过程G
钛乳浊釉有用量少~ 成本低等优点 制成的乳浊 釉遮盖能力极强 钛乳浊釉的研究在国外已经过几
十年的漫长的研究过程 从最初的金红石乳浊相发
展 到 CaO - TiO2 - SiO2 CaO - TiO2 MgO - TiO2 等新晶相O 蔡滨生~ 戴长禄~ 王春玲等对钛乳浊釉进 行 了 一 系 列 的 改 进 选 定 K2O-N a2O-CaO-MgOZHO-Al2O3-SiO2 多 元 系 统 为 基 础 釉 系 统 该 新 型 乳 浊釉具有适应性广 能适用于多种坯体的釉面装饰
硅酸锆颗粒 另一部分是熔融后在冷却过程中析出
的硅酸锆微晶 在生料釉中起乳浊作用的主要是残
留在釉中的硅酸锆微细粒子O 随着锆英砂的大量使用 国内的高档锆英砂储
备不足 大量依靠进口 导致高档锆英砂的价格一路
上升O 而且锆英砂是与放射性元素伴生的 其放射性 元素在后期加工中很难除去 对人的健康有害O 在将 来工业应用中 锆英石会被部分甚至完全取代O 1. 2 氧化钛
有锆浊釉; 后者是在烧成过程中从釉玻璃中自发析 出乳浊粒子造成乳浊O
1 晶相乳浊釉
1. 1 锆英石 20 世纪20 年代 开始引用锆英石作为釉料乳浊
剂 后来又开始使用锆英石取代氧化锡 降低了瓷砖
装饰用釉料产品成本O 锆英石作为生料锆乳浊釉的 乳浊剂 以其热膨胀系数小~ 对烧成气氛不敏感~ 适 应性强~ 性能稳定~ 乳浊效率高等优点 已成为建筑 卫生陶瓷生产的重要原料之一O
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构 较 高 ( SiO2 + B2O3 D 含 量 的 釉 则 形 成 孤 立 液 滴 状 分相结构O 从釉面的综合性能如耐侵蚀性~ 机械强度 等考虑 孤立液滴相结构更为有利O
在 此 系 统 中 B2O3 具 有 助 熔 作 用 其 添 加 使 釉 烧温度降低 釉烧温度范围扩大 因而改善了釉的工
用 使 釉 熔 体 具 有 较 强 的 析 晶 倾 向, Mg2+ > Ca2+ > Zn2+ O Ca2+ ~ Mg2+ ~ Zn2+ 较 均 衡 地 共 同 添 加 时 熔 体 析晶倾向小 趋于分相 离子场强接近的各种 R2+ 共 同富集于贫硅的一相中 在快速烧成的条件下不发
生二次分相或析晶 可以得到釉面光亮平滑的分相
艺性能O 由于 B2O3 能够改善釉熔体的粘度-温度特 性 随 着 B2O3 的 增 加 釉 熔 体 从 釉 烧 温 度 冷 却 下 来 的过程中 在冷却速度不变的前提下 粘度下降速度
变缓 相对地也就延长了釉熔体在分相温度范围内
停留的时间 有助于分相尺度的பைடு நூலகம்大O 在其它组成保 持 不 变 的 情 况 下 B2O3 含 量 升 高 釉 的 显 微 结 构 呈 规律性的变化 液滴尺寸呈上升趋势O
关键词: 乳浊釉; 分相; 折射率差; 孤立液滴
乳浊釉是常见陶瓷装饰的一种方法 被广泛应
用O 乳浊釉即白色不透明光泽釉O 它是由于釉玻璃 中存在着与基质玻璃相折射率不同~ 体积微小的第2 相或第 3 相物质 当光线通过釉层时 乳浊粒子使光 线产生散射作用从而造成釉层不透光的现象O
根据乳浊粒子的聚集状态 乳浊釉可分为 3 类: 一是基质玻璃中存在一定数量的微小晶体 称为晶
研 究 结 果 表 明9R 2O-RO-Al2O3-SiO2 系 统 有 相 当宽的具有实用价值的分相~ 析晶 分相以及析晶
分相 析晶区G 在此系 统 中9满 足 釉 式 中 SiO2 的 摩 尔 数 大 于 1. 5 且 SiO2/ Al2O3 在 9 以 上 的 组 成 点9 在适当的烧成制度下都可能得到良好的分相乳浊
釉中二价阳离子R 2+ ( Mg2+ ~ Ca2+ ~ Zn2+ D 的种类 和相对含量的不同会引起釉熔体在分相~ 析晶行为 上的差异O 由于与网络形成离子的较大的离子场强 差 MgO~ CaO~ ZnO 分 别 都 与 SiO2~ B2O3 有 很 强 的 稳 定不混溶倾向 依氧化物的碱性递增而缩小 MgO >ZnO > CaO; 同 时 由 于 R 2+ 与 O2- 的 较 强 的 结 合 力 使釉熔体中存在一些难熔的含 R2+ 基团 这些难 熔的基团在数量较多的情况下容易充当晶核的作
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陶瓷乳浊釉的研究进展
裴新美 王瑞峰
( 武汉理工大学D
摘 要: 乳浊釉在陶瓷工业中被广泛应用 已有多年的发展历史O 先后使用了氧化锡~ 氧化钛~ 硅酸锆等乳浊剂 并
一直在发展和完善O 乳浊釉分为晶相乳浊釉~ 分相乳浊釉~ 气相乳浊釉 近年来研究就最多的就是分相乳浊釉 文中也 主要以介绍分相乳浊釉为主O
釉面乳浊效果良好~ 白度高 可制成光泽~ 半无光或 无光釉 且该釉具有烧成温度范围宽的特点O 2002 年中国地质大学张素新等对钛乳浊釉进行了扫描电
镜的研究 进一步探讨了钛乳浊釉的机理O 氧化钛的乳浊过程属于再析晶产生的乳浊O 将
氧化钛引入配料中后 通过高温将各种成份熔炼为
钛酸盐玻璃体 在研磨后上釉烧成条件下析出晶体
1994 年9况 学 成 深 入 系 统 的 研 究 了 R2O-CaOMgO-ZHO-Al2O3-SiO2 系 统 的 分 享 和 析 晶 行 为G 他 的研究结果表明9此系统也存在大范围的实用分相 析晶区9完全可以直接用于分相乳浊釉~ 分相 微晶 乳浊釉~ 析晶 分相 析晶乳浊釉以及不同类型和 要求的无光釉或半无光釉的生产G
2002 年 藤 元 成 对 N a2O-K2O-CaO-MgO-ZnOAl2O3-SiO2-P2O5 系 统 分 相 乳 浊 釉 及 其 机 理 进 行 了 研究O 其最佳白度可以达到 75 釉 烧 温 度 1 200~ 1 240 C O 该乳浊釉具有釉面白度高~ 光泽度高~ 乳 浊效果好~ 表面平整光滑等特点O 釉中有大量的分相 小液滴存在 这些分相液滴的尺寸大部分分布在 50 ~ 100 nm 之间 和可见光的波长( 0. 4~ 0. 75 pmD 的 尺寸比较接近O 由于分相液滴与基质玻璃相的化学 组成和折射率不同 当光照射到这些尺寸与可见光
50 年代末9日本学者加藤悦三首开分相釉研究 先河9以后的近 20 年时间里9陶瓷学者对釉分相的 研究主要集中在结构观察和分相对釉化学稳定性~ 力学性能等的影响G
70 年代中后期9景德镇研制成功铁红釉9经陈 显求等用 OM~ EM 等现代分析技术详细观察确证9 铁红釉的艺术形象完全受液相分离机制控制G 从化 学组成来看9铁红釉实际上是一种骨灰制分相釉G
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