氧化锡对仿古砖面釉发色的影响

2014-11-25 16:47张国涛
佛山陶瓷 2014年3期

张国涛

摘 要:本文以某种亚光瓷质釉面砖的面釉为基础,分别添加不同比例的二氧化锡,分析陶瓷色料在面釉中的发色情况。

关键词:亚光面釉;印刷釉;氧化锡;色料发色

1 前言

1.1 锡及其氧化物的化学物理特性

锡,碳族元素,原子序数50,原子量118.71,核电荷数50,电子排布式1s22s22p63s23p6 3d104s24p64d105s25p2,外围电子层排布:5s25p2,电子层:K-L-M-N-O,莫氏硬度为1.5。锡在地壳中的含量为0.004%,几乎都以锡石(氧化锡)的形式存在,此外还有极少量的锡的硫化物矿。由此可见,锡与硅碳相比,离子半径较大,电离能较低,很容易失去电子显正价,一般呈现为正二价和正四价的价态。锡属于软金属,它在空气中和常温表面能够生成一层膜,所以在水和空气中较稳定。

锡能与盐酸、硫酸、硝酸反应生成相应的盐类与氢气。锡同卤素、氧、硫等非金属反应可以生成卤化物、氧化物、硫化物、对于卤化物,锡以四价的卤化物较稳定。与此相一致,锡的二价卤化物具有还原性质。在氧化物中,二氧化锡比较稳定,一氧化锡可以作为还原剂。二氧化锡偏酸性,属于两性氧化物,难溶于水,氢氧化物也是两性。在硫化物中,SnS可作为还原剂被氧化为正四价的硫化物且正四价硫化物偏酸性。

1.2 二氧化锡

化工产品的 SnO2为白色粉末,它的晶体结构属于金红石型结构,结构中的氧离子作六方最紧密堆积,其中Sn离子位于八面体的空隙,即配位数为6。这样SnO2的晶体结构是以 Sn-O6八面体为基础,这些八面体彼此共棱形成平行c轴的(Sn-O6)八面体链,链与链之间以共用氧的角顶相连。自然界的锡石为双锥状、锥柱状、针状,有一组解理发育,它的比重较大,为6.95 g/cm3它的折光率较高为2.0~2.1,莫氏硬度6~7 一般无磁性SnO2 的熔点不高,为1127 ℃,升华点为1800~1900 ℃。

二氧化锡在陶瓷工业中是重要的化工原料之一。它不溶于水,在许多硅酸盐高温熔体中溶解度很低,且不熔融,在冷却后的釉中,依然为悬浮细微颗粒,从而使釉乳浊。一般在乳浊釉中引入5%~8%的SnO2 ,引入过少,乳浊作用不明显,过多则使釉面在阳光照射下发红。SnO2 乳浊釉常以乳浊效果好、白度高、平整度佳、使用方便而受到欢迎,而且还赋予釉料一些良好的工艺性能,如流动性好、光泽度高等。

SnO2是部分色料的组成部分,包括金红石型(即锡石结构)的锑锡灰、钒锡黄、铬锡紫以及榍石型铬锡玫瑰红等。SnO2与三氯化金结合可以制备低温用凯沙金紫色料,它被用于紫红色低温釉上彩与景泰蓝釉。

SnO2还可用于制备特种陶瓷,纯SnO2陶瓷常温下的电阻为108~109 Ω·m,通过引入 As3+、Sb3+、Bi3+、Ta3+、Zn2+、Cu2+、Mn4+、Fe3+、Cl-、F-等离子后电阻显著下降,最低可降至10~102 Ω·m。加之SnO2陶瓷在1500 ℃ 下挥发性较小、导热系数高、线膨胀系数小,以及优异的耐玻璃液侵蚀性能,因而,被用于制作玻璃电熔窑的输送电流的导电电极和电热元件,以及熔制特种玻璃的坩埚。

本实验通过在亚光面釉中添加氧化锡,探讨色料的发色情况,同时研究了印刷釉的发色情况。

2 实验

2.1 实验仪器与设备

电子天平(精度0.001 g)、快速球磨机、球磨罐(含氧化铝球磨子)、量筒(100 mL)、烘箱、高温电炉、标准筛。

2.2 实验用原料

2.2.1实验用陶瓷坯体原料

实验所用坯体为生产车间干压成型并通过干燥窑干燥的生坯,坯体烧成温度范围为1185~1195 ℃,坯体化学成分见表1。

2.2.2实验用陶瓷釉料及色料

实验用釉料的原料为长石、煅烧高岭土、高岭土、石灰石、细氧化铝、烧滑石以及少量透明熔块。实验所用基础釉组成范围为:钾长石10%~15%、钠长石15%~20%、石灰石15%~20%、烧滑石15%~20%、细氧化铝5%、高岭土8%、煅烧高岭土8%、熔块5%。

实验所用的色料均为国内陶瓷色料公司生产的釉用色料,具有发色好、质量稳定等特点,所有色料细度控制在325目标准筛筛余小于0.5%,水分小于0.5%。

另外,试验用氧化锡供应商为国药集团化学试剂有限公司,属于工业级氧化锡,纯度≥99.5%。

2.3 实验步骤

2.3.1基础釉料制备工艺

按配方称量各种原料并按料水比为1:0.5加水,采用快速球磨机球磨,每100 g球磨5 min,球磨完成后过筛除铁,烘干备用。图1为基础釉制备流程图。

2.3.2面釉试样制备工艺

分别称量基础釉料、色料和氧化锡(100%+6%+W%),加水100份用快速球磨机球磨3~4 min,使基础釉、色料和氧化锡充分混合,然后过筛调整釉浆比重至1.5 g/cm3,然后人工喷釉,施釉量控制在55~60 g(300 mm×300 mm的生坯),干燥后进入车间窑炉烧成,烧成时间为58~60 min。同样按照以上操作不加氧化锡制备相应色料的样板并烘干,同时将2块样板入窑烧成,对比观察发色情况。图2为操作流程图。

2.3.3印花釉试样制备工艺

按照面釉试样制备工艺,在基础釉料中添加不同比例氧化锡球磨,过筛,调整比重后人工喷釉,并施少量固定剂防止印花粘网,然后利用100目的丝网将事先准备好的单一色料印刷釉印在面釉上,干燥烧成后与不加氧化锡制备的试样进行对比,观察发色情况。图3为操作流程图。另外,本次试验所用的印刷釉的制备是以50%印膏+10%助熔剂粉+6%色料,利用快速研磨机制备而成。

3 实验结果

3.1 氧化锡对面釉发色影响情况

表2为氧化锡对面釉发色影响统计表。

由表2可知,随着氧化锡添加量的增加,发色会偏浅,颜色变柔和,原因在于氧化锡也是一种好的乳浊剂,但用量不可过多。包裹色料添加量较多,釉面沸腾且发色变浅,原因在于包裹色料加入基础面釉中会降低面釉的熔融温度,使得面釉在烧成过程过早熔融,而坯体和面釉中的有机物以及硫化物未排出干净,导致高温阶段气体大量排出致使釉面沸腾。

3.2 含锡面釉对印刷釉发色的影响

通过实验发现,单一色料印刷釉在含锡面釉上的发色变化不大,但也有部分色料发色出现略微的波动。数据统计见表3。

由表3可知,添加氧化锡的基础面釉对印刷釉的发色主要表现在黑色色料上。

4 结论

(1) 在亚光釉中,氧化锡对色料发色的影响主要体现亚光面釉发色的变化上:含钴色料的发色变浅,色调更加柔和温暖,添加量过多对发色影响较大;钴黑色料,色调偏灰,不能发出较纯的黑色;深灰和银灰的发色随着锡含量的增加,发色偏浅,银灰在锡添加量过多时偏蓝调;棕色系色料发色普遍变差;钒锆蓝和镨黄的发色在添加量较少情况下,发色正常偏鲜(氧化锡为乳浊剂),但锡添加过多时也会出现发色变浅的现象;随着锡含量的增加,锆铁红的发色呈现减弱趋势,釉面泛白,而包裹色料由于色料和锡添加量过多造成釉面沸腾,不利于发色。

(2) 实验用的基础面釉成分中含有锌、镁,添加氧化锡后对于含Cr成分的色料发色有一定影响,主要在于尖晶石的生成会导致色料发色变浅或者色调发生变化,如金棕、红棕和黑棕。

(3) 氧化锡作为一种乳浊剂,添加过多会对部分色料发色有削弱作用。

(4) 添加氧化锡的基础面釉对印刷釉的发色无明显作用,对于锆系红色色料发色有削弱作用,镨黄、钴黑和深灰色调发生变化。

参考文献

[1] 李家驹等.陶瓷工艺学[M].北京:中国轻工业出版社,2010.

[2] 俞康泰.现代陶瓷色釉料与装饰技术手册[M].武汉:武汉理工大

学出版社,1999.

[3] 祝桂洪等.陶瓷釉配制基础[M].北京:轻工业出版社,1998.

[4] 佛山市三水区康立泰无机合成材料有限公司.釉用色料使用说

明,2012.

[5] 广东道氏标准制釉有限公司.釉用色料使用说明,2011.

The Effects of Tin Oxide on Color of Porcelain Glaze

ZHANG Guo-tao

(Guang dong KITO Ceramics Co.,Ltd., Foshan 528031)

Abstract:Base on porcelain matt glaze,the color of ceramic pigment in matt glaze was analyzed by adding different proportions of tin oxide.

Key words: matt glaze; printing glaze; tin oxide; pigment color

3.1 氧化锡对面釉发色影响情况

表2为氧化锡对面釉发色影响统计表。

由表2可知,随着氧化锡添加量的增加,发色会偏浅,颜色变柔和,原因在于氧化锡也是一种好的乳浊剂,但用量不可过多。包裹色料添加量较多,釉面沸腾且发色变浅,原因在于包裹色料加入基础面釉中会降低面釉的熔融温度,使得面釉在烧成过程过早熔融,而坯体和面釉中的有机物以及硫化物未排出干净,导致高温阶段气体大量排出致使釉面沸腾。

3.2 含锡面釉对印刷釉发色的影响

通过实验发现,单一色料印刷釉在含锡面釉上的发色变化不大,但也有部分色料发色出现略微的波动。数据统计见表3。

由表3可知,添加氧化锡的基础面釉对印刷釉的发色主要表现在黑色色料上。

4 结论

(1) 在亚光釉中,氧化锡对色料发色的影响主要体现亚光面釉发色的变化上:含钴色料的发色变浅,色调更加柔和温暖,添加量过多对发色影响较大;钴黑色料,色调偏灰,不能发出较纯的黑色;深灰和银灰的发色随着锡含量的增加,发色偏浅,银灰在锡添加量过多时偏蓝调;棕色系色料发色普遍变差;钒锆蓝和镨黄的发色在添加量较少情况下,发色正常偏鲜(氧化锡为乳浊剂),但锡添加过多时也会出现发色变浅的现象;随着锡含量的增加,锆铁红的发色呈现减弱趋势,釉面泛白,而包裹色料由于色料和锡添加量过多造成釉面沸腾,不利于发色。

(2) 实验用的基础面釉成分中含有锌、镁,添加氧化锡后对于含Cr成分的色料发色有一定影响,主要在于尖晶石的生成会导致色料发色变浅或者色调发生变化,如金棕、红棕和黑棕。

(3) 氧化锡作为一种乳浊剂,添加过多会对部分色料发色有削弱作用。

(4) 添加氧化锡的基础面釉对印刷釉的发色无明显作用,对于锆系红色色料发色有削弱作用,镨黄、钴黑和深灰色调发生变化。

参考文献

[1] 李家驹等.陶瓷工艺学[M].北京:中国轻工业出版社,2010.

[2] 俞康泰.现代陶瓷色釉料与装饰技术手册[M].武汉:武汉理工大

学出版社,1999.

[3] 祝桂洪等.陶瓷釉配制基础[M].北京:轻工业出版社,1998.

[4] 佛山市三水区康立泰无机合成材料有限公司.釉用色料使用说

明,2012.

[5] 广东道氏标准制釉有限公司.釉用色料使用说明,2011.

The Effects of Tin Oxide on Color of Porcelain Glaze

ZHANG Guo-tao

(Guang dong KITO Ceramics Co.,Ltd., Foshan 528031)

Abstract:Base on porcelain matt glaze,the color of ceramic pigment in matt glaze was analyzed by adding different proportions of tin oxide.

Key words: matt glaze; printing glaze; tin oxide; pigment color

3.1 氧化锡对面釉发色影响情况

表2为氧化锡对面釉发色影响统计表。

由表2可知,随着氧化锡添加量的增加,发色会偏浅,颜色变柔和,原因在于氧化锡也是一种好的乳浊剂,但用量不可过多。包裹色料添加量较多,釉面沸腾且发色变浅,原因在于包裹色料加入基础面釉中会降低面釉的熔融温度,使得面釉在烧成过程过早熔融,而坯体和面釉中的有机物以及硫化物未排出干净,导致高温阶段气体大量排出致使釉面沸腾。

3.2 含锡面釉对印刷釉发色的影响

通过实验发现,单一色料印刷釉在含锡面釉上的发色变化不大,但也有部分色料发色出现略微的波动。数据统计见表3。

由表3可知,添加氧化锡的基础面釉对印刷釉的发色主要表现在黑色色料上。

4 结论

(1) 在亚光釉中,氧化锡对色料发色的影响主要体现亚光面釉发色的变化上:含钴色料的发色变浅,色调更加柔和温暖,添加量过多对发色影响较大;钴黑色料,色调偏灰,不能发出较纯的黑色;深灰和银灰的发色随着锡含量的增加,发色偏浅,银灰在锡添加量过多时偏蓝调;棕色系色料发色普遍变差;钒锆蓝和镨黄的发色在添加量较少情况下,发色正常偏鲜(氧化锡为乳浊剂),但锡添加过多时也会出现发色变浅的现象;随着锡含量的增加,锆铁红的发色呈现减弱趋势,釉面泛白,而包裹色料由于色料和锡添加量过多造成釉面沸腾,不利于发色。

(2) 实验用的基础面釉成分中含有锌、镁,添加氧化锡后对于含Cr成分的色料发色有一定影响,主要在于尖晶石的生成会导致色料发色变浅或者色调发生变化,如金棕、红棕和黑棕。

(3) 氧化锡作为一种乳浊剂,添加过多会对部分色料发色有削弱作用。

(4) 添加氧化锡的基础面釉对印刷釉的发色无明显作用,对于锆系红色色料发色有削弱作用,镨黄、钴黑和深灰色调发生变化。

参考文献

[1] 李家驹等.陶瓷工艺学[M].北京:中国轻工业出版社,2010.

[2] 俞康泰.现代陶瓷色釉料与装饰技术手册[M].武汉:武汉理工大

学出版社,1999.

[3] 祝桂洪等.陶瓷釉配制基础[M].北京:轻工业出版社,1998.

[4] 佛山市三水区康立泰无机合成材料有限公司.釉用色料使用说

明,2012.

[5] 广东道氏标准制釉有限公司.釉用色料使用说明,2011.

The Effects of Tin Oxide on Color of Porcelain Glaze

ZHANG Guo-tao

(Guang dong KITO Ceramics Co.,Ltd., Foshan 528031)

Abstract:Base on porcelain matt glaze,the color of ceramic pigment in matt glaze was analyzed by adding different proportions of tin oxide.

Key words: matt glaze; printing glaze; tin oxide; pigment color