釉料知识
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釉是指覆盖在陶瓷坯体上的玻璃态薄层,但它的组成较玻璃复杂,其性质和显微结构也和玻璃有较大的差异,如它的高温粘度远大于玻璃;其组成和制备工艺与坯料相接近而不同于玻璃。
釉的作用在于:改善陶瓷制品的表面性能,使制品表面光滑,对液体和气体具有不透过性,不易沾污。
其次可以提高制品的机械强度、电学性能、化学稳定性和热稳定性。
釉还对坯起装饰作用,它可以覆盖坯体的不良颜色和粗糙表面。
许多釉如颜色釉、无光釉、砂金釉、析晶釉等具有独特的装饰效果。
第一节釉的分类
釉的品种很多,分类方法也较多,常用的有:
1按与其结合的坯体的种类分
可分为瓷釉、陶釉。
2.按制备方法分:
生料釉——所有制釉的原料均不预先熔制,而是直接加入球磨机混合,制成釉浆。
熔快釉——先将部分易熔、有毒的原料以及辅助原料熔化成熔快,再与粘土等其它原料混合、研磨成釉浆。
盐釉——当坯体煅烧到高温时,向窑内投入挥发性盐(常用NaCl),使之气化后直接与坯体作用形成薄的釉层。
3.按釉的外观特征分
可以分为透明釉、乳浊釉、半无光釉、结晶釉、金属光泽釉、裂纹釉等。
4.按釉的成熟温度分
可分为高温釉(>釉250℃)、中温釉(釉釉00~釉250℃)、低温釉(<釉釉00℃)。
5.按釉的主要熔剂矿物分类
可分为长石釉、石灰釉铅釉、锂釉、镁釉、锌釉等。
长石釉——以长市为主要熔剂,釉式中K2O+Na2O的分子数等于或稍大于RO的分子数,长石釉的高温粘度大、烧成范围宽、硬度较大、热膨胀系数也较大。
石灰釉——主要熔剂为CaO,釉式中CaO的摩尔数≥0.7,石灰釉的光泽很强、硬度大、透明度高,但烧成范围较窄,气氛控制不好易产生“烟熏”。
如果用一部分长石代替石灰石,使CaO含量<8%则称为石灰碱釉,以部分MgO(分子数>0.5)代替部分CaO则称为镁釉,以ZnO代替CaO(分子数>0.5)则称为锌釉. 铅釉——以PbO为助熔剂的易熔釉。
它的特点是成熟温度较低,烧熔范围较宽,釉面光泽强,表面平整光滑,弹性好。
第二节釉的形成
一、釉料在加热过程中的变化
1.分解反应
这类反应包括碳酸盐、硝酸盐、硫酸盐及氧化物的分解和原料中吸附水、结晶水的排除。
2.化合反应
在料中出现夜相之前,已有许多生成新化合物的反应在进行。
如Na2CO3与SiO2在500℃以下生成Na2SiO3;CaCO3与高岭土在800℃以下形成钙铝尖晶石(CaO·Al2O3),在800℃以上形成硅酸钙;PbO与SiO2在600~700℃生成PbSiO3。
此外ZnO和SiO2通过固相反应生成硅锌矿(2ZnO·SiO2)。
3.熔融
釉料在两种情况下出现液相。
一是原料本身的熔融,如长石、碳酸盐、硝酸盐的熔化。
另外是一些低共熔物的形成,如碳酸盐与石英、长石;铅丹与石英、粘土;硼酸与石英及碳酸盐;F化物与长石、碳酸盐;乳浊剂与含硼原料、铅丹等。
由于温度的升高,最初出现的液相使粉料由固相反应逐渐转为有液相参与,不断溶解釉料成分,最终使液相量急剧增加,大部分边成熔液。
二、釉层冷却时的变化
1.有些晶相溶解后再析晶,形成微析晶。
2.高温粘度随温度的降低而增加,再继续冷却,釉熔体变成凝固状态。
3.有些物质分解不完全,产生的气味未完全排除,以及坯体中碳素氧化后生成的气体未来得及排除,这些气体在坯体中形成气泡。
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三、坯、釉中间层的形成
由于坯、釉化学组成上的差异,烧成时两者相互通过固相反应、相互渗透,在接触面处形成中间层。
坯釉中间层形成好坏对制品的性质,特别是外观质量有非常重要的影响。
第三节釉层的性质
(一)釉的熔融态的性质
1.釉的熔融温度范围
釉和玻璃一样无固定的熔点,而是在一定的温度范围内逐渐熔化,因而熔化温度有上限和下限之分。
熔融温度的下限系指釉的软化变形点,习惯上称为釉
的始熔温度。
熔融温度上限是指完全熔融时的温度,又称为流动温度。
由始熔温度至完全熔融之间的温度范围称为熔融温度范围。
釉的成熟温度可以理解为在某温度下釉料充分熔化,并均匀布于坯体表面,冷却后呈现一定光泽玻璃层时的温度。
釉的成熟温度是在熔融温度范围内选取的。
现在通常用高温显微镜来测定釉料的始熔温度、熔融温度和流动温度。
实验方法如下:
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将磨细的釉料制成¢2mm x 3mm的式样,用高温显微镜观察,当其受热至棱角变圆时的温度为始熔温度;当软化与底盘平面成半球形时的温度为熔融温度;当试样流散开来,高度降至原有的1/3时,此温度(扁平二格温度)。
釉的熔融温度又称为成熟温度即烧成温度,由于釉的组成和结构不同,其成熟温度常常在半球点与流动点之间选取。
釉的熔融温度与釉的化学组成、细度、混合均匀程度及烧成时间有密切关系。
2.影响熔融温度的因素
化学组成对熔融性能的影响取决于釉式中Al2O3、SiO2和碱组分的含量和配比。
根据釉式,釉的熔融温度随Al2O3和SiO2的含量增而提高,且Al2O3对熔融温度提高所作的贡献大于SiO2。
碱和碱土金属氧化物作为熔剂,降低釉的熔融温度。
碱金属氧化物的助熔作用强于碱土金属氧化物。
溶剂可分为软熔剂硬熔剂。
前者包括Na2O、K2O、Li2O、PbO,大部分金属属于R2O族。
它们能在低温下起助熔作用。
后者包括Na2O、MgO、ZnO等属于RO族,它们在高温下起起助熔作用。
根据酸度系数可以初步估计釉的熔融温度。
它是指釉中酸性氧化物的摩尔数之比,一般以C·A表示:
C·A=R2O/(R2O+RO+3R2O3)(3-6-1)
对于精陶器用含硼釉(除铅釉外),有的学者认为Al2O3与B2O3的某些相似处,故计算时可合并,此时:
C·A= SiO2/((R2O+RO)+3(Al2O3+ B2O3))(3-6-2)
对于精陶器用含铅釉,由于Al2O3是提高釉的耐酸性的,可作为酸性氧化物,相反B2O3是减弱酸性的,此时:
C·A=(SiO2 +Al2O3)/((R2O+RO)+3 B2O3)(3-6-3)
酸性系数越大,釉的烧成温度越高。
例如硬瓷釉的组成范围为:
(R2O+RO)·(0.5~1.4)Al2O3·(5~12) SiO2,C·A=1.8~2.5。
烧成温度
1320~1450℃。
软瓷釉的组成范围为:(R2O+RO)·(0.3~0.6)Al2O3·(3~4) SiO2,C·A=1.4~1.6。
烧成温度1250~1280℃。
此外釉的细度、混合均匀程度、烧成时间对釉的熔融温度也有影响,釉料磨得越细,混合越均匀,烧成时间越长其始熔和熔融温度均相应降低。
(二)釉熔体的粘度、润湿性和表面张力
熔化的釉料能否在坯体表面铺展成平滑的优质釉面,与釉熔体的粘度、润。