宜兴紫砂泥料性能研究

3.10
2
本山甲泥
0.03
0.57
26.30 62.64
1.23
0.36
0.68
7.18
2.38
4.19
3
底槽青
0.25
0.90
25.66 59.95
3.45
0.34
0.65
7.79
2.34
2.59
4
黑墩头
0.13
0.63
29.82 56.33
1.17
0.60
0.71
9.62
1.89
2.99
5
黑料
0.23
烧 成 温 度 （℃ ） 1 190 1 152 1 080
吸 水 率 （%） 4.85 6.74 5.63
体 积 密 度 （g/cm3） 2.27 2.21 2.32
表 4 宜兴地区不同紫砂泥料的物相组成
原料名称 白麻子
本山甲泥 底槽青 黑墩头 红麻子 红泥
青龙山降坡泥 普紫泥 芝麻段
本山绿泥
物相组成
对比研究宜兴各紫砂泥料成分之间的差异， 作了 Na2O、MgO、Al2O3、SiO2、K2O、CaO、TiO2、Fe2O3 各 主 量 氧化物含量变化趋势图（图 3）。 从图 3 可以看出，在 化学组成中比重含量最大的 SiO2， 可以以 61.36%为 一条分界线，底槽青、黑墩头、青龙山降坡泥和芝麻 段处于界限以下，且青龙山降坡泥中 SiO2 含量最少。 根据 Al2O3 含量的变化曲线可分为三类别：28.40%~ 32.24% 、25.69% ~26.30% 、21.09% ~24.02% 三 个 区 间
组成，结果见表 4。
2 分析讨论
2.1 不同地区紫砂泥料的对比分析 紫砂陶土矿为一套陆相红色淡水湖泊碎屑沉积
矿床，即紫红色火山沉积碎屑岩建造[7]。 沉积环境的 变化是一种氧化环境和还原环境相交替的过程，这 种环境气氛变化直接影响 Fe 质矿物的生成、沉淀以 及 Fe 元素在矿物中的存在形态，又间接映射我国紫 砂陶土矿颜色不同， 以及紫砂陶土矿种类和功能差 异性。 紫砂岩石类型为粉砂质泥岩，粘土矿物含量随 着深度的增加而增加，泥质含量逐渐减少，岩石和矿 层中泥质矿物和碎屑岩颗粒较细 。 [7-9]
31.05 55.23
3.81
0.43
0.76
6.29
1.78
1.46
9
普紫泥
0.03
0.77
23.12 63.89
3.00
0.29
0.65
7.24
2.76
3.58
10
芝麻段
0.29
1.09
32.24 58.83
2.87
0.46
0.81
2.41
1.82
1.68
11
朱泥
0.03
1.24
24.38 61.10
0 前言
江苏宜兴是我国著名的陶都，制陶历史悠久，是 紫砂陶的发源地。 明末时期，宜兴地区开始使用当地 独特的紫砂泥作为原料制作紫砂壶， 宜兴紫砂壶除 了具有不易烫手、不易积垢、透气性能好等优良的实 用功能外， 还兼具典雅朴素的造型、 浓厚的人文气 息，是一种融诗、书、画诸艺术于一体，最能体现中国 陶文化精神和中华民族传统的工艺品之一， 因而备 受世人推崇，成为沏茶品茗的佳器，在国内外享有崇 高的声誉 ， [1-2] 其中 重 要 原 因 之 一 是 与 宜 兴 紫 砂 泥 独 特的物理化学性质相关。 紫砂原矿种类繁多，烧成后 颜色、质地也各不相同，各类矿土之间还可以相互调 配产生新的泥色及质地， 并且同一种泥料烧成制度 略微变化，产生的效果也会有所差异。
从表 1 可以看出， 这三个地区紫砂泥的化学组 成有较大差异。 例如，江苏宜兴紫砂泥中 Al2O3 的含 量均值最大为 26.25%； 江西 Al2O3 均值含量最小为
15.79%；从表 2 也可以看出，宜兴紫砂各泥料Al2O3含 量都大于 22%， 是区别宜兴紫砂泥的一个重要指标 参数；各地紫砂泥中 SiO2 含量变化不大，均值大致在 61%左右； 而原料中 Fe2O3 含量以江西地区最少，为 0.97%， 铁含量较少可能会影响烧成制品外观色泽。 显然， 它们组成成分上存在的差异与三个区域内地 质环境的不同有关，虽然它们同属于粉砂质泥岩，但 宜兴地处丘陵山区， 陶土矿是晚古生代沉积生成的 泥岩和粉砂质泥岩， 它的陶土夹杂在三个地质时代 的地层中，最老的距今 3.6 亿年前后的晚泥盆世生成 的五通组， 其次是距今 3 亿年前后的早石炭世高骊 山组，最晚的距今 2.4 亿年晚二叠世的龙潭组煤系地 层 [10]； 福 建 地 貌 主 要 为 盆 地 ， 紫 砂 泥 主 要 赋 存 于 早 白 垩世地层中， 岩石为一套以紫红色为主的陆相火山 喷 发 沉 积 岩 系 ，层 位 多 ，厚 度 大[11]；而 江 西 地 貌 特 征 为 红色盆地，其紫砂泥主要产出于第三系、白垩系、侏
均 福 建[11]
值 1.76
1.67 17.75 60.44 2.89
1Hale Waihona Puke 500.677.23
标准差 0.86 0.29 0.26 4.03 0.40 0.23 0.19 1.98
均 值 0.54 1.55 15.79 60.83 2.28 3.18 0.73 0.97 江西
标准差 0.41 1.34 2.60 6.22 1.40 3.83 0.33 0.65
江 夏等：宜兴紫砂泥料性能研究
学术研究 21
表 2 宜兴地区不同紫砂泥的化学组成
序号
原料
化学组成 ω(%)
摩尔比
Na2O
MgO
Al2O3
SiO2
K2O
CaO
TiO2
Fe2O3
SiO2/Al2O3
RXOY/ Al2O3
1
白麻子
0.37
0.72
28.40 63.07
1.35
0.47
0.84
3.77
2.22
主要晶相是 α-石英、伊利石和一定量的云母、赤铁矿 主要晶相是云母、高岭石和 α-石英、赤铁矿 主要晶相是云母、高岭石和 α-石英、赤铁矿 主要晶相是云母、高岭石和 α-石英、赤铁矿 主要晶相是云母、高岭石和 α-石英、赤铁矿 主要晶相是云母、高岭石和 α-石英、赤铁矿 主要晶相是云母、高岭石和 α-石英和一定量的绿泥石 主要晶相是白云母、高岭石和 α-石英、赤铁矿 主要晶相是云母、高岭石和 α-石英、赤铁矿 主要晶相是云母、高岭石和 α-石英、赤铁矿
0.61
22.19 61.53
2.54
0.41
1.00
10.48
2.77
4.52
6
红麻子
0.28
0.68
22.53 65.25
1.47
0.43
0.88
7.48
2.90
4.26
7
红泥
0.03
1.01
25.69 63.13
2.81
0.44
0.75
5.13
2.46
2.42
8 青龙山降坡泥 0.20
1.22
30.00
单独使用，也可根据需要进行相互配比，从而衍生出 更多的紫砂泥色。
从宜兴各泥料的化学组成总体来看（见表 2），他 们有着一定的共性，即其中 SiO2 的含量大都在 55%～ 64%之间，Al2O3 的含量在 23%～30%之间， 并且各原 料 中 Fe2O3 含 量 也 相 对 较 高 ， 其 余 各 元 素 氧 化 物 （Na2O、MgO、K2O、CaO、TiO2） 的 含 量 皆 在 一 小 范 围 内 变动。 此外，从表四可以看出，虽然各泥料成分上稍 有差别， 但是其矿物组成都属于粘土-石英-云母类 型，主晶相为云母、高岭石和 α-石英，同时带有少量 赤铁矿。 从光学显微镜下观察，紫砂胎体中夹杂较多 细小的石英颗粒， 扫面电镜下紫砂胎体断面气孔较
25.00
Al2O3
20.00 15.00
紫砂陶显微结构 50× OM
10.00 江苏
江西
福建
66.00
63.00
60.00
SiO2
57.00
54.00
51.00 江苏
江西
福建
图 1 不同地区紫砂泥料陶器 Al2O3 、SiO2 含量的箱式图
紫砂泥自身的独特性， 并非为其他区域的紫砂陶土 所能完全替代的。 2.2 宜兴地区不同种类紫砂泥的对比分析
22 江苏陶瓷 Jiangsu Ceramics
2011 年 6 月 第 44 卷 第 3 期
罗系三大套地层中，多出露地表，可露天开 采[12-13]。 岩石的生长和发育受沉积和成岩过程中所处 的自然地理条件、气候状况、生物发育状况、沉积介 质的物理化学性质和地球化学条件等方面的影响， 从而环境差异造成不同地区紫砂泥料之间化学成分 的差别，进而导致性能上有所差异，图 1 和表 3 较直 观地表现出它们之间的差别。 由于江苏宜兴地区紫 砂泥料的 Al2O3 含量较高，熔剂型氧化物含量较少， 其烧成温度较高达到 1 190 ℃，吸水率较小，福建地 区烧成温度为 1 152 ℃，江西地区最低。 因此在烧成 过程中，江西地区烧制紫砂陶制品时，变形率较大， 色泽表现没有前两个地区颜色丰富， 要满足制陶艺 人所要求的不同颜色效果，则需要调整泥料的配方。 三个地区地质特点的差异导致了各地紫砂泥化学成 分以及物理性能的不同， 也可进一步说明江苏宜兴
1 样品与实验
分析检测的样品主要为江苏宜兴、福建、江西地 区的紫砂泥料。 江苏宜兴地区紫砂泥料种类较多，可 细分为本山绿泥、底槽青、甲泥、红泥、青龙山降坡 泥、芝麻段等，其中前三种作为基础泥料使用最为广 泛。
为了探讨不同地区紫砂泥料的组成特征， 采用 EDAX 公司生产的 Eagle Ⅲ型能量色散 X 射线荧光 能谱仪分析了江苏宜兴、福建、江西三个地区的紫砂 泥样品化学组成，数据结果见表 1、表 2。 测试了紫砂 泥料及烧成后制品的物理性能，结果见表 3。 采用 D/ max 2550V 型 X 射线衍射仪分析了部分样品的物相
收 稿 日 期 ：2011-03-01
本文以宜兴紫砂泥料作为研究对象，运用 XRF、 XRD、 热 分 析 等 测 试 手 段 ， 对 我 国 宜 兴 地 区 与 其 他 地 区紫砂泥的化学组成和物性参数作对比分析， 进一 步揭示宜兴紫砂泥的特殊性， 同时借助多元统计分 析方法，探讨宜兴不同种类紫砂泥在物理、化学性能 上的区别，以期对宜兴紫砂泥性能特点有更加深入、 全面和客观的认识， 为紫砂泥及紫砂陶器的鉴别提 供参考依据。
宜兴的紫砂陶土矿资源丰富， 是制陶业繁荣发 展的先决条件。 这些陶土资源大致可以分为甲泥、本 山绿泥、红泥这三种使用最广的原料，这三种原料可
气孔空隙分布 ×300 SEM
图 2 紫砂陶显微结构分析 多，分布较广，相互间又连成线状通气孔道，空隙率
达到 17.35%(见图 2）。 当然，各种泥料也有着各自的特点，为了更好地
第 44 卷第 3 期
20 2011 年 6 月
江苏陶瓷 Jiangsu Ceramics
Vol.44,No.3 June,2011
宜兴紫砂泥料性能研究
江 夏，吴 隽，张茂林，吴军明，李其江，郁永彬，梁 铎，方 涛
（景德镇陶瓷学院古陶瓷研究所，景德镇 333001）
摘 要 我国紫砂陶土种类众多，分布广泛，其矿产主要集中在江南地区，然而各产 区的矿物类型和化学组成不同，表现出不同的物理、化学性质。 本文主要研究宜兴紫 砂泥料的特征，借助显微观察、X 荧光分析、热分析等测试手段，通过与福建、江西等 地紫砂泥料相比较，以及宜兴当地不同种类紫砂泥料之间的成分对比，探究宜兴地 区紫砂泥料的独特性，阐明不同种类泥料之间的相似性和差异度，同时对紫砂泥料 及紫砂器的研究与判别提供借鉴依据。 关键词 宜兴；紫砂；泥料；矿物特性
目前， 学术界对于紫砂原料的研究主要集中在 对原料种类和成分的划分、 泥料功能特点的概括以 及美学特性的描述 等 方 向 上 ， [3-6] 而 对 于 相 互 泥 料 之 间组成特点以及彼此之间用泥特色， 尤其是在微观 机理方向的对比分析研究的文献资料较少。 并且，近 几年来随着生活水平的提高， 人们对紫砂陶需求量 的增加，紫砂泥料的消耗量也越来越大，但紫砂泥作 为一种矿物原料是经过上亿年地球自然力作用形成 的，其储存量有一定限值，为保护宜兴独有的紫砂泥 矿资源，2005 年宜兴市政府出台相关政策限制开采 量,导致市场上逐渐出现“伪紫砂”泥料作为替代品， 即使用不同区域紫砂原料或一般的红色陶土添加化 工着色剂，令其在外观表现上相类似，达到以假乱真 的效果。
3.14
0.44
0.56
8.12
2.51
2.03
12
本山绿泥
0.23
0.71
24.02 61.55
2.73
0.35
0.75
3.45
2.56
3.62
区域 江苏 福建 江西
序号 1 2 3 4 6 7 8 9 10 12
表 3 不同区域紫砂泥料的物理性质以及相关热性能
干 燥 收 缩 率 （%） 4.85 5.23 5.42
表 1 不同地区紫砂泥料的化学组成 ω(%)
区域
Na2O MgO Al2O3 SiO2 K2O CaO TiO2 Fe2O3
江苏 均 值 0.19 0.84 26.25 61.36 2.48 0.46 0.77 6.64
宜兴 标准差 0.14 0.21 3.64 3.13 0.94 0.17 0.10 2.66