陶瓷釉料配方调试及问题分析

陶瓷釉料配方调试及问题分析
釉料是陶瓷坯体的外衣，如果说人的外表需要靠衣服装扮，那么釉料就可以看成是装扮陶瓷坯体的衣服，人根据身体高矮胖瘦以及审美观来挑选合适的衣服，陶瓷坯体则依据膨胀系数表面质感等来进行配方的调试选择
1 釉料常用原料
1.1 主熔剂类原料
钾长石，钠长石，锂长石或叫锂辉石，霞石等
1.2 助熔剂类原料
含氧化镁类：滑石，白云石，双飞粉
含氧化钙类：石灰石，白云石，双飞粉，硅灰石
含钡类：碳酸钡，硫酸钡，碳酸锶等
其他类：氧化锌，熔块等
1.3 填充剂（或叫骨架）类原料
石英，氧化铝，煅烧高岭土等
1.4 悬浮剂类原料
高岭土，球土
1.5 失透剂（或叫乳浊剂）
硅酸锆
2 熔剂相关知识
2.1 熔剂的概念
一般指能帮助配方降低其他物质软化或熔融温度的物质。

（1）Li2O、Na2O、K2O 中，Na2O 熔融温度较低，较易挥发，K2O、Li2O 较
难挥发，K2O 的烧成温度较宽；
（2）MgO 在1170℃ 以上才起助熔作用，CaO 在1100℃以上起助熔用；
（3）SrO 的助熔温度范围很广。

3 生料釉配方调试
陶瓷生产过程中使用的釉料可分为两大类：即透明釉和乳浊釉，再根据釉面光泽度可分为高光、柔光、哑光和无光釉，下面就透明釉和乳浊釉调试举例。

3.1 透明釉配方
生料透明釉要求基本不乳浊，透光率高，穿透力强，因此乳浊类原料如锆、镁类原料应当少加或不加。

其配方构架为：主熔剂+ 助熔剂+ 悬浮剂+ 填充剂。

配方架构示例:
主熔剂长石类：20 ~ 50%（钾、钠长石等）；
助熔剂含镁类：0~ 10%（煅烧滑石、白云石等）；
助熔剂含钙类：0 ~ 15%（石灰石、方解石、白云石、硅灰石等）；
助熔剂含钡类：0 ~ 15%（碳酸钡、硫酸钡）；
助熔剂含锌类：2 ~ 10%（氧化锌）；
助熔剂熔块：0 ~ 30%（透明熔块）；
悬浮剂高岭土类：5 ~ 15%（高岭土、球粘土等）；
悬浮剂填充剂类：0 ~ 20%（石英、氧化铝、煅烧高岭土等）。

透明釉的应用可做效果釉，透明面釉，做抛釉
3.2 乳浊釉
乳浊釉即是在透明釉中加入硅酸锆，二氧化钛，氧化锡，等乳浊剂呈乳浊不透明效果
锆乳浊釉配方示例（%）如下：
主熔剂长石类：20 ~ 50%（钾、钠长石等）；
助熔剂含镁类：0 ~ 15%（煅烧滑石、白云石等）；
助熔剂含钙类：0 ~ 15%（石灰石、方解石、白云石、硅灰石等）；
助熔剂含钡类：0 ~ 20%（碳酸钡、硫酸钡）；
助熔剂含锌类：2~ 5%（氧化锌）；
助熔剂熔块：0~ 20%（乳浊熔块）；
悬浮剂高岭土类：5 ~ 15%（高岭土、球粘土等）；
悬浮剂填充剂类：0 ~ 20%（石英、氧化铝、煅烧高岭土等）；
乳浊剂硅酸锆：0 ~ 20%。

4 各釉料特性的调试常用方法
4.1 釉料发色强度调整方法
普通釉料发色不强，往往是锆、钙、镁类乳浊原料加得太多，乳浊类原料过多对色料发色非常不利，丝网釉料一般适当增加氧化铝（煅烧），氧化锌（煅烧），碳酸钡和石英等增强发色。

喷墨发色弱往往是面釉白度不够（但是面釉过白也非常吃色，多次试验取两者平衡点），设计稿灰度不合理，喷头和墨水质量问题。

加入适量的氧化锌对大部分颜色发色有利，如果添加过量，氧化锌容易析晶把颜色覆盖住。

（在喷墨面釉中一般会添加5％一10％的硅酸锆乳浊剂，增加面釉白度，为此锆尖晶石色料如钒锆黄等发色会明显好于其他不含锆的色料。

硅酸锆，有利于红色、黄色的发色，使发色鲜艳，但不利于黑色发色。

釉中钙、钡有利于黑色的发色。

方解石对黑色发色比较好）
4.2 釉料始熔点与（针孔）之间关系调整方法
釉料始熔点过低，易阻碍坯体排气，造成釉面出现大面积针孔，提升始熔点的常用方法是适当增加氧化铝、煅烧土和石英的用量。

针孔产生的根本原因是始熔点太低。

提高抛釉始熔点的方法：
（1）釉浆细度的调整。

把釉浆细度放粗一点，增加排气和釉料温度。

（2）釉料配方的调整。

釉料调配方提高始熔点有两个方案：① 减少成分的种类② 减少低温成分（原料），增加高温成分（原料）比例。

4.3 釉料烧成范围调整方法
烧成范围过小的釉料，窑炉温度稍微变动，釉面就会受到影响。

增加釉料烧成范围的方法是适当减少钠长石等烧成范围较窄的原料加入量，适当增加钾长石、氧化铝、氧化锌等烧成范围较宽原料的加入量。

5 调配一支优质的好釉，必须符合下列要求：（1）除非因特殊效果，像无光釉外，它应具有
均匀的、光滑的、无针孔、光泽的玻璃质表面；（2）釉与坯体的膨胀系数要匹配，才不会发生剥落或开裂现象，才不会引起成品的上凸和下凹；（3）釉质需坚硬，不易磨花，并具有耐水、耐酸碱、不透气的性质；（4）加入色料，可以显出希望得到的色彩。

釉料调试及釉浆性能、匹配不好的问题
釉料在调试及使用过程除了要满足特定装饰效果及性能指标外，还要满足最基本的工艺要求，在釉料使用过程中最易出现的两个问题我们列出来探讨下。

1、釉浆性能不好
因为陶瓷厂的生产是连续的，如果釉浆性能出现问题，就会在施釉过程中出现各种缺陷，直接影响到厂家产品的优等率，所以釉浆性能问题是陶瓷厂使用的釉料最最重要也是最基本的性能。

我们以钟罩淋釉对釉浆性能的要求为例吧，好的釉浆应该具备：好的流动性、不触变、不沉淀、釉浆中无气泡、保湿性合适、干燥有一定强度等工艺性能。

那么我们分析下，影响釉浆性能的因素吧。

1）水质
水的硬度及酸碱度会影响釉浆性能，一般水质的影响是呈现片区性的，某一个地区的自来水一般经过处理后是比较稳定的，但地下水一般由于岩石层可溶性盐含量、污染等因素存在不稳定性，所以厂家球磨釉浆最好是用自来水会相对比较稳定。

2）原材料中可溶性盐含量
一般碱金属、碱土金属离子在水中析出后影响到釉浆中的酸碱度及电位平衡，所以矿物原材料的选择中，我们尽量用经过浮选、水洗、水磨等工艺处理的材料，这样可溶性盐的残留就会比较少些，再者原材料中可溶性盐的含量也跟矿脉整体形成及风化程度有关，不同的矿，可溶性盐含量不同，一个简单的方法就是按一定比例加水在球磨机球磨后测试釉浆流速，流速相对较差的原材料我们尽量少用或不用。

3）羧甲基纤维素钠及三聚磷酸钠
我们建筑陶瓷釉料用的悬浮剂为羧甲基纤维素钠，一般用简称CMC，CMC的分子链长短直接影响其在釉浆中的粘性，如果分子链太长，粘性好，但在釉浆中容易出现气泡难以排出，如果分子链太短，则粘性有限，起不到粘结作用，而且釉浆放置一段时间后容易变质，所以目前我们大部分厂用的纤维素为中低粘纤维素。

三聚磷酸钠的品质直接跟成本关联，目前市面不少产品掺假严重，导致解胶性能急剧下降，所以一般要选择正规厂家购买，否则得不偿失！
4）外来杂质
一般在原材料采矿及加工过程中难免带入一些油污及化工浮选药剂等，再者，目前很多人造泥，用一些分子链较大的有机添加剂。

油污直接造成釉面出现凹釉缺陷，浮选药剂会影响酸碱平衡等会影响釉浆流动性，人造泥添加剂一般分子链较大，容易出现气泡等。

5）原材料中的有机质
矿物原材料由于半生、分化等因素，不可避免带入有机质，这些有机质有些是比较难溶于水，
有时候还会出气泡，过筛堵网等现象。

2、坯釉匹配不好：
坯体和釉料的匹配可以从三个方面来探讨：烧成排气区间匹配、干燥及烧成收缩匹配、膨胀系数的匹配，我们逐一分析一下：
1）烧成排气区间匹配
坯体和釉料在加热过程中，都会随温度的升高发生一系列物理和化学变化，比如：吸附水、结晶水的排出，有机物的氧化分解和无机矿物分解反应等等，具体反应及分解温度有前辈学者做过实验，照搬如下以供参考：
①室温-100摄氏度，吸附水挥发；
②200-118摄氏度格间水蒸发；
③350-650摄氏度有机物烧除，硫酸盐、硫化物分解④450-650摄氏度晶体重组，结晶水排除；
⑤573摄氏度石英转换，体积变化；
⑥800-950摄氏度方解石、白云石分解，气体排除；
⑦700摄氏度形成新的硅酸盐和复杂的硅酸盐相；
以上对应的分解温度等在实际生产中也只能供参考，因为我们的原材料品位越来越低，而且，为降低生产成本，窑炉烧成周期越来越短，就像我们煮饺子一样本来可能8分钟煮出来刚好吃，但现在5分钟就出锅，肯定煮不熟，能勉强吃就不错啦。

所以对瓷砖而言，对应的分解反应温度在快烧时也会响应延迟，甚至到高温带才集中排气，就会造成各种缺陷。

煮饺子，我们为了让其快熟，必须在皮和馅上下功夫，把皮搞薄一点，把馅弄少点或弄点容易煮熟的馅等等，具体到瓷砖上也一样，为适应快烧，坯体减薄点，釉料烧成范围调宽点等等。

坯体和釉料的关系就和女孩子化妆是一个道理，看过女孩子化妆的应该就不难理解为什么坯体上要有底釉，面釉之类的，化妆的根本目的不就是遮丑和美化嘛！但一不小心出点汗就花脸了，搞不好还会过敏，瓷砖也一样，本来烧的好好的，一不留神出来针孔了，所以为什么化妆品要讲究透气性，还要针对不同皮肤选择不同的化妆品，其实我们釉料也一样，针对不同坯体，我们也要有不同釉料与之相适应，一次烧成的瓷砖，我在上一篇文章中有提到：坯体烧失排气晚点的就用生料多点且碳酸盐引入二价碱土金属等会好些，坯体排气早点的就用熔块多点或以烧失少的料引入二价碱土金属。

排气的原则是：坯体排气一般要比釉料摊平温度低，这样下面气体排出后釉面当然漂亮，可现实生产中很难实现，必须适当将釉的软化点后移以利于坯体排气。

2）干燥及烧成收缩匹配
每个人都穿衣服，并且要相对舒适，要不然稍有不慎就开缝，釉料在坯体上就像我们穿的衣服一样，也要合身嘛！所以釉料干燥收缩也要和坯体相匹配，不宜过大或过小，要不然在干燥时出现了裂纹，成品砖就会有缺陷，当然，就目前釉料工作者的经验和技术水平来说，这已经不是什么难题了，一般调试者对黏土的把握也是得心应手，以上的状况也就不多出现了，除非有些生产条件异常苛刻的厂才会出现以上问题。

3）膨胀系数匹配
一般坯体膨胀系数要略比釉料大点，釉在坯体上烧成后受压应力，这样釉料的热稳定性比较好，不容易开裂。

这也是我们学硅酸盐必学理论吧。

前几天有个朋友问我：为什么釉料膨胀系数比坯体大，砖型会翘，而釉料膨胀系数比坯体小，砖型是弯的呢？按道理受热膨胀后，釉比坯大是弯的，釉比坯小是翘的才对啊......
先不忙给出答案，先看看热膨胀系数到底是个什么东西，首先，它肯定是个数值，是个什么样的数值呢？就是物质的体积随温度变化的数值，那好了，既然是随“温度变化”，那就温度升高和降低都会产生变化吧，我们一般陶瓷所说的的热膨胀系数实际上是体膨胀系数，体膨胀系数一般和线膨胀系数相关连，约等于线膨胀的3倍。

测量所得的膨胀系数一般有个前提，那就是“在某一温度段”，如：一般我们都是20-400摄氏度的数值是个什么样的曲线，如果你硬要将400度的数值和600度的相比较，那肯定得不出客观的结论。

了解了膨胀系数的概念，我们还是回到原来的话题吧，瓷砖在窑炉里受热后，既有膨胀也有收缩的阶段，咱先不考虑高温带以前由于受热膨胀收缩的变化，为什么呢？因为，在高温下，不管是坯体还是釉料都是可塑的，说白了就是软的，受重力影响要大于自身拉力，理想状态下，坯体是笔直笔直的，膨胀系数影响很小。

瓷砖经过高温段后，经过急冷、缓冷，瓷砖由可塑体变硬，随温度降低，体积要收缩，膨胀系数大当然收缩的要多，膨胀系数小收缩的相应就小。

当坯体膨胀系数大于釉时，在冷却过程中坯体收缩的要比釉的多，砖是弯的；如果坯体膨胀系数小于釉时，在冷却过程中，坯体收缩的没有釉料的多，砖就上翘，这就不难解释上面的疑问了吧！
综上所述：从以上两个常见问题分析来看，我们调试釉料要综合考虑，不宜盲目套用配方，要根据厂家实际生产情况来合理设计配方结构。