优化工艺对快烧结晶砂金釉的性能影响

董伟霞 包启富 王 君

(景德镇陶瓷学院 江西景德镇 333001)

优化工艺对快烧结晶砂金釉的性能影响

董伟霞 包启富 王 君

(景德镇陶瓷学院 江西景德镇 333001)

采用单因素实验法系统地考察了烧成制度和工艺条件对釉面质量的影响,最后利用正交实验对工艺进行优化,在低温1 140℃保温10min制备出了釉面光亮平整,呈现金光闪闪的砂金效果。

砂金釉 烧成制度 工艺条件 低温

前言

近年来随着人们生活水平的提高,对于产品的装饰水平、装饰质量要求也在提高,传统的装饰水平已经不能满足人们的需求。早在宋代就有名贵的微晶釉——“砂金釉”、“天目釉”、“鳝皮绿”。砂金釉是在透明玻璃质中包含薄的云母状鳞片或闪耀反光的结晶晶体悬浮在透明釉层中。这些结晶体表面方向不同,由于光的反射,给人以光辉灿烂和晶莹夺目的感觉。由于砂金釉的形成特点,在光线照射下金光闪闪,给人一种视觉的冲击,让人有一种富丽高雅的感觉。用砂金釉瓷砖装饰豪华客厅,使室内环境形成金碧辉煌的艺术氛围,颇受人们的喜爱。

从目前世界范围建筑卫生陶瓷制品生产成本比率来看,燃料费用在生产成本中所占比率为最大,已经在各国陶瓷行业的总能耗中达到40%以上。全世界的建筑卫生陶瓷工业的发展都一直受到高能耗的制约,由于近20年来油、电、燃气及煤炭的价格持续上涨,也遏制着陶瓷业的发展速度,所以结晶釉快烧的意义就相当的重要了。本次实验是通过缩短保温时间,达到快烧的目的。

1 实验部分

1.1 实验用原料及设备

实验所用原料化学组成如表1所示。

表1 原料化学组成(质量%)Tab.1 Chemical composition of raw materials

坯体采用景德镇当地泥条。实验设备名称型号及生产厂家如表2所示。

表2 实验仪器名称及生产厂家Tab.2 Experimental apparatus denomination andmanufacturer

1.2 实验工艺参数

试样制备过程工艺参数为:坯体烘干周期为24 h;釉层厚度为1㎜左右;釉料细度为过250目筛;球磨时间为20min(350 rΠmin);上釉后的样品放烘箱在65℃左右烘干24 h,取出备用;砂晶釉的配方(质量%):钾长石 34～39,硼熔块 25～28,石英 15～25,苏州土 3～5,氧化铁 7～8,氧化钛 2.5～3.5。

在此配方基础上通过改变烧成制度和釉层厚度探讨对结晶釉面的影响。

2 实验结果与分析

2.1 单因素实验

2.1.1 烧成温度对砂金釉面效果的影响

表3 烧成温度对釉面产生的影响Tab.3 Effectsof firing temperature on aventurine glaze

由表3综合比较,F-4釉面效果较理想。适当的熔融温度对形成好的釉面有重要影响,温度过高有利晶体的长大和硼的分相,使釉面亮度降低。温度过低使釉面质量变差。当温度在1 120～1 140℃时,釉面的效果最好,没有产生分相,亮度也较为理想。

2.1.2 降温保温时间对砂金釉面效果的影响

表4 降温保温时间对釉面产生的影响Tab.4 Effectsof soaking time for cooling temperature on aventurine glaze

由表4综合比较,G-2和 G-3釉面晶体效果较理想。结果表明,保温时间长有助于晶体的长大,但时间太长不适宜快烧。所以本实验选取保温时间为30 min。

2.1.3 降温保温温度对砂金釉面效果的影响

由表5可知,H-2釉面效果较理想。温度过高保温虽有助于晶体的长大但也有助于分相,温度过低晶体长大的速度较慢。

2.1.4 釉层厚度对砂金釉面效果的影响

由表6综合比较,I-2釉面效果较好,由此可知釉层厚度为1.0～1.2㎜时结晶效果都是最好的。釉层过薄析出的晶体较少,釉层过厚出现缩釉、分相并产生花斑,没有晶体析出。

表5 降温保温温度对釉面产生的影响Tab.5 Effectof cooling insulation temperature on aventurine glaze

表6 釉层厚度对釉面产生的影响Tab.6 Effectsof thicknesson aventurine glaze

2.2 正交实验对砂金釉面效果的影响

表8 实验结果分析Tab.8 Analysisof experimental results

通过单因素对烧成和工艺制度考察后,确定出影响砂金釉釉面效果的主要影响因素,通过正交试验来确定最佳砂金釉面效果。通过排队法给样品进行打分,正交实验的釉面结果如表7所示,结果分析如表8所示。

主次影响因素的排列。按照极差大小排列出各因素主次顺序:

主 ——→次

釉面品质:B A C

或: B C A

图1 因素水平与釉面品质的关系Fig.1 Relationship between factor levels and glaze quality

各因素最佳水平的选取。因素B在釉面品质因素中占最主要地位。由图1可以看出B2的釉面品质高于B1和B3。因此B2为最佳水平。因素A和C,在釉面品质因素中都占同等重要因素,由表8中可以看出对于单个A因素和C因素不能决定釉面品质的因素,而是由它们的和共同决定的,通过计算得知A3和C2的和比其他两个值大,因此A3和C2为最佳水平。

综合以上分析得出最佳工艺组合:B2A3C2(即最高烧成温度在1 140℃,最高烧成温度保温时间30min,降温保温温度在1 020℃,保温时间为60min)。

3)经过验证性实验发现,最佳工艺组合的砂金釉面效果要优于最好样品J-9。从而使正交试验分析有意义。

2.3 性能测试

图2 最优样品衍射图Fig.2 XRD pattern of the best sample

图2为最优样品的衍射图。从图2可以看出,样品中主要是SiO2相和α-Fe2O3相,其中SiO2相是由于部分残留石英和熔融析出的石英造成的,α-Fe2O3是氧化铁析晶生成的,也是砂金釉出现金光闪闪效果的主要晶体。

3 结论

用优化工艺参数和烧成制度方法经大量实验表明,实现结晶砂金釉快烧是可行的。本研究确定的砂金釉在烧成温度为1 140～1 160℃,保温时间为10 min,层厚度在1.0～1.2㎜,釉面呈现金光闪闪的砂晶效果。该快烧砂金釉的研制,可望用于建筑陶瓷装饰。

1 黄定策.燃气梭式窑烧制绿彩砂金釉的技术探讨.山东陶瓷,2007(3):36～37

2 赵宗昱,等.金星釉装饰效果与结晶特性的关系.山东建材学院报,1987(1):20～23

3 王秀东.金星釉的研制——艺术釉在建陶中的开发与应用.佛山陶瓷,1994(1):42～46

4 杨梦雄,等.一种砂金釉面釉的制作方法.中国专利.101125764A.2004-11-13.

Effects of Process on Properties of Aventurine Glaze of Fast Firing Crystalline

Dong Weixia,Bao Qifu,Wang Jun(Jingdezhen Ceramics Institute,Jiangxi,Jingdezhen,333001)

Effectof firing schedule and process condition on glazewere studied by single-factor test system.Good bright and smooth glaze with aventurine particlewasoptimized by orthogonal experiment,which was prepared at 1 140℃for 10min.

Aventurine glaze;Firing schedule;Process condition;Iow temperature