仿古砖钙钡复合无光釉的研究与开发(Ⅰ)*
朱敬贤黄秋立董军乐梁超成黄玲艳杨倩
(广东蒙娜丽莎新型材料集团有限公司广东 佛山528211)
*项目:省部产学研结合项目(项目编号:2060403)专项资金资助。
摘要随着我国仿古砖的迅猛发展,许多陶瓷企业加大了对无光釉的研究的力度。笔者研究、研制出高档复合无光釉,以满足市场对仿古砖的需求。实验从研究陶瓷坯体开始,然后对陶瓷釉用原料进行研究和开发,最终寻找到高档复合无光釉配方所遵循的一般规律。通过研究,复合无光釉的硅铝比应该控制在3~6,高温无光釉的硅铝比接近6,而低温无光釉的硅铝比则接近3。当碱性氧化物含量不变时,增加A12O3含量,则可呈现从有光、亚光到无光的变化趋势,本实验最佳硅铝比为3.4。各种无光剂含量要达到一定量才能析出晶体,CaO含量约为0.38mol,MgO为0.27mol, BaO为0.12mol。无光釉的施釉厚度相对光泽釉要稍厚一些,应控制在0.4~0.6mm。因此,生产高档复合无光釉的关键就是要控制合适的硅铝比、无光剂含量和施釉厚度。
关键词仿古砖无光釉复合无光釉
作者简介:朱敬贤(1985-),本科,助理工程师,陶瓷工艺技术员;主要从事陶瓷工艺和釉料的研究。
中图分类号:TQ174
1仿古砖综述
1.1仿古砖的研究现状
1.1.1仿古砖简介
仿古砖实质上是上釉的瓷质砖,仿古砖仍属于普通瓷质砖,与普通的釉面砖相比,其差别主要表现在釉料的色彩方面。所谓仿古,指的是砖的装饰效果,应该称为具有仿古效果的瓷质砖。仿古砖仿造古老的样式做旧,用带着古典的独特韵味吸引着人们的目光。为体现岁月的沧桑,历史的厚重,仿古砖通过样式、颜色、图案,营造出怀旧的氛围。仿古釉以亚光釉和无光釉为主;色调则以黄色、咖啡色、暗红色、土色、灰色、灰黑色等为主;仿古砖蕴藏的文化、历史内涵和丰富的装饰手法使其成为欧美市场的瓷砖主流产品,在国内也得到了迅速的发展。
仿古砖属于有釉砖,其坯体以瓷质为主(吸水率≤0.5%),也有炻瓷质的(吸水率为0.5%~3.0%)、细炻质的(吸水率为3%~6%),炻质的(吸水率为6%~10%)可分别参照GB/T4100-1999《干压陶瓷砖》标准中的4100.1瓷质砖;4100.2炻瓷砖;4100.3细炻砖和4100.4炻质砖。上釉砖都涉及同一个问题,即坯、釉的适应性问题。为了防止和杜绝仿古砖后期龟裂,坯体的吸水率必须降低,其结果导致瓷质砖的比例越来越大,并有完全取代其它材质的趋势。
仿古砖的图案以仿木,仿石材、仿皮革为主;也有仿植物花草、仿几何图案、仿织物、仿墙纸、仿金属等。在色彩和色彩运用方面,仿古砖多采用自然色彩,采用单色和复合色,自然的色彩就是取自于土地、大海、天空等来源于自然的色彩。这些自然色彩普遍存在于世界的各个角落,如沙土的棕色、棕褐色和红色色调;树叶的绿色、黄色、桔黄色色调;水和天空的蓝色、绿色和红色色调,这些色彩常被一些设计师应用于仿古砖的装饰上,还有较为抽象的春、夏、秋、冬季节对自然色彩的影响,自然色彩可以是明亮的或柔和的、热烈的或阴郁的、温暖的或寒冷的色调。总之,先要捕捉这些感觉,再通过色彩运用到仿古砖上。
1.1.2国外仿古砖的研究状况
欧洲是当今高档建筑卫生陶瓷产品生产最发达的地区,其中以意大利和西班牙最著名。欧洲的建筑卫生陶瓷工业在实现自动化与机械化的同时,在坯料与釉料制备方面颇具技术实力与开发能力要领先其它国家20~30年。欧洲的建筑卫生陶瓷行业非常注重采用先进的釉料技术,因此拥有一大批著名的专业性较强的陶瓷釉料和陶瓷熔块色料公司。国外仿古砖的研究状况要从无光釉谈起,这是由于无光釉是仿古砖的基础釉。各种釉料对于光线吸收不同,可区分为光泽釉、半无光釉、无光釉及碎纹釉品种,这些釉料均呈色丰富,釉色种类繁多,陶瓷砖釉料的发展趋势将逐渐转向半无光、无光釉系列。无光釉呈色元素不多,但釉色丰富,已经形成的种类有高岭质无光釉、碱性无光釉、二氧化硅质无光釉。其中,又以钡无光釉、锌无光釉、镁无光釉为主要代表;此外还有结晶型无光釉、锂辉石析晶型无光釉、难溶性无光釉等类型。意大利和西班牙对无光釉进行了深入研究,技术已经非常成熟,现在更侧重于釉面图案设计和色彩方面的研究。
1.1.3我国仿古砖的研究状况
目前我国建筑陶瓷行业生产的建筑陶瓷产品大部分还是模仿国外的,自主研发的新品种、新产品少。还处于发展初期。从整个陶瓷行业来看,国内大部分厂家实力较弱,无力进行新产品的研发和生产。行业中始终有这样的现象存在:小型企业模仿大型企业(有的不惜花重金聘请大企业的高级技术人员),大型企业模仿国外(意大利、西班牙等国)的产品,目前与国外先进水平相比,仍有不小的差距。
目前,我们对仿古砖的研究主要侧重于对无光釉或亚光釉的研究,只有做了深入研究,仿古砖的优异性能才能发挥出来。生产中常用的亚光釉,从试制的角度进行细分,大致可分为:钙质无光釉、钡无光釉、锌无光釉、镁质无光釉。
钙质无光釉,虽然对色釉的适应性较广,但釉面较粗糙,肉眼可分辨出粗、细晶花。特别是钙质无光釉,在气喷施釉工艺条件下,时有“起花”现象;钡无光釉、锌无光釉,虽能获得高档次的釉面,但此二者原料成本较高。
1)钙质无光釉。任建军介绍了艺术瓷用无光釉的试制过程,探讨了冷却制度对无光釉的影响。无光釉质感柔和、高雅、呈现出天鹅绒般的光泽,使装饰艺术陶瓷能具有特殊的艺术效果和较高的经济价值。无光釉可通过以下3种方法制得:①降低釉烧温度;②用稀氢氟酸溶液轻度腐蚀表面;③使釉析晶。
当均匀分布在釉层内的晶体尺寸大于光的波长时,表面的晶体使光线发生漫反射,降低釉面光泽,形成无光釉。现采用第3种方法,控制普通光泽釉中各氧化物比例,使Al∶Si为1∶3~1∶6,并在釉中引入较多的氧化钙,在熔融温度下,釉中的CaO、A12O3、SiO2生成钙长石晶体,在适当的冷却制度下,釉中析出钙长石晶体,可获得理想的钙质无光釉。冷却速度是制造无光釉的关键之一。冷却速度太快,会抑制晶体生长,晶体尺寸太小,无光效果不明显;冷却速度太慢,晶体易成大晶花,釉面粗糙。冷却制度的烧成温度为1280℃,保温0.5h,然后自然冷却,形成光泽釉。分析其原因,因冷却速度不够慢以致晶体来不及生长,即成为光泽釉。随后制定了几个温度段,在制定的温度段内缓降温,使晶体有时间生长,结果确定出最佳冷却速度为:烧成温度为1280℃,保温0.5h,然后急降温至1160℃,缓降温至1120℃,最后自然冷却。要想获得理想的钙质无光釉,在釉组成中必须引入足够的CaO,以保证CaO与A12O3、SiO2在釉熔融温度下形成过剩钙长石晶体,在冷却阶段,析出微晶钙长石晶体,形成无光釉。
2)镁质无光釉。余广镇开发了低成本的、呈蜡光状釉面的Mg无光釉系列配方组成,探讨了釉面蜡光效果的形成机理,以及生产工艺等影响因素。镁质无光釉,虽对颜色釉适应性较差,但其釉面效果极佳,具有平滑、细腻、均一、温润如玉,呈蜡状光泽,俗称“蜡光”效果。镁无光釉, 由于釉中析出原顽辉石或透辉石的微小晶体,其尺寸大于普通入射光的波长,且与基质的折射率有一定的差值,从而使釉面对入射光产生一定的散射,釉面光泽减弱,变得柔和。无光釉熔体具有较大的表面张力。当烧成温度为1200~1300℃时,氧化物的表面张力因子从大到小排序为:A12O3>MgO>CaO>BaO>ZnO>ZrO2>B2O3,根据表面张力的加和性, 相同的硅铝比的釉中,镁质无光釉熔体的表面张力要大于钙质无光釉、钡无光釉、锌无光釉的熔体表面张力。而当釉熔体的表面张力较大时,可使气体逸出的开口气孔封闭,从而减少针孔和桔釉等现象。釉熔体粘度过大或过小均会导致桔釉、针孔、流釉等缺陷,本系列中釉熔体粘度适当,釉面平滑,缺陷极少。釉的始熔温度太低,也会引起釉面出现气泡、针孔、凹洞等缺陷。实验所制得的镁无光釉熔体的始熔温度为1060~1080℃时,当达到此温度时,釉、坯中的水分、气体基本上已经排出,从而也大大降低了釉面缺陷。以上因素是釉面呈现平滑、细腻、光泽柔和,凝脂般蜡状光效果的重要原因。
氧化钙、氟化钙、氧化钾含量的增加,会明显降低釉的成熟温度。在生产时,一般调整长石百分比来调整釉的熔融温度,这种方法对颜色釉尤其有效,因为长石量的变化对色基调的影响最小,而其它氧化物含量的微小变化,均全引起色基发色及色调较大的变化。
镁质无光颜色釉不仅保持了镁质无光白釉蜡光综合效果的特点,而且釉面发色相当均匀,没有色相聚集引起的“大花点”,从而显得比钙质无光颜色釉高档,但色料在镁质无光颜色釉的应用范围稍窄,不及色料在钙质无光颜色釉中的应用广泛,市场有出售的色料在钙质无光颜色釉中几乎都能用。而在镁质无光颜色釉中,可使用的色料有:锆铁红、包裹红、镨黄、钒锆黄、苹果绿、钒锆兰、海碧兰、锑锡灰、钴黑、碳黑等;不可使用的色料有:铬铝红、铬锡红、红棕、金棕、茶赤、铬绿等。
3)锌无光釉。李梅等研究的锌无光釉,以石灰釉为基础,以氧化锌做无光剂,获得了稳定的无光釉,氧化锌的含量可高达16%。在锌无光釉中,结晶相主要为锌铝尖晶石微晶,还有少量的蓝晶石和残留的锆英石微晶,A1与Si的mol比控制在1∶5左右为宜。因无光釉属厚釉范畴,应保证有一定的釉层厚度,一般烧后釉厚为0.35~0.45mm,釉浆细度控制在万孔筛余小于0.1% 。
4)复合无光釉的研究。陈平、朱建峰通过大量实验,研制出适用于墙地砖快速烧成的多组分无光基础釉。经分析测试,该釉性能良好,成本较低,对墙地砖生产厂家降低生产成本,提高产品档次,增强产品市场竞争力具有一定的参考价值。
实验采用复合无光剂研制性能稳定的墙地砖无光釉,力求使形成不同粒径晶体的无光剂结合起来,以使多种不同形态、不同组成的无光剂相互制约、相互作用、相互复合,达到釉中晶体粒度的分布均匀合理,获得较为理想的无光效果。釉中的硅铝比直接影响着无光釉的成熟范围和烧成质量,利用透辉石、滑石、氧化锌、碳酸钡等多种无光剂研制无光釉,效果较为理想。釉料配方中,既有传统的高铝低硅系列,也有高硅低铝系列,这两个系列均可形成无光釉。利用多成分复合无光剂制得的无光釉可克服单一无光剂所形成的各种缺陷,如釉面粗糙、桔釉等。烧成过程中设法将釉中的晶粒尺寸控制在3~10μm,可获得多种质感的无光釉。生料无光釉硅铝比一般控制在(7~8)∶1较为适宜,适当调节Si/A1,可制得多种不同效果的无光釉。
1.2研究仿古砖钙钡复合无光釉的目的、内容及意义
1.2.1目的和意义
目前,我国大多数陶瓷企业生产的仿古砖所用的较好的仿古釉料都是从国外进口的成釉,我国在仿古砖这一领域的研究较少,本研究致力于仿古砖基础釉料无光釉的研究和开发,力求研发出效果较好的仿古釉料。
1.2.2研究内容
1)陶瓷坯体的研究;
2)陶瓷釉料基础配方的开发和研究;
3)X射线衍射分析釉料配方晶型及主要氧化物对釉面效果影响。
2实验
2.1实验用原料
钾长石、方解石、烧滑石、碳酸钡、煅烧氧化锌、烧高岭土、生高岭土、煅烧氧化铝、高硼熔块、印刷釉、镨黄、锆铁红、锆钒黄、茶赤、灰、艳黑、硅酸锆、三聚磷酸钠、羧甲基纤维素钠等。
2.2实验用仪器及设备
电子称、量筒、杯子、球磨设备、喷枪、花网、刮刀、比重仪、流速测试仪、秒表、微波干燥箱、高温箱式电阻炉、HYX陶瓷吸水率测试仪、光泽度测试仪、干压机、抗折强度测试仪、平整度测试仪、游标卡尺、插尺、X射线衍射仪、扫描电镜等。
2.3实验
2.3.1研究方法
实验采用多因素实验法,坯釉的烧成温度为1180~1210℃,烧成周期为50min,坯体干燥温度为100℃,干燥周期为30min,以几种重要原料(如氧化铝、煅烧氧化锌、碳酸钡、煅烧高岭土)和工艺参数(如釉料细度、密度、烧成温度、喷釉质量、花釉质量等)为因子,并根椐经验或实验确定各因子的水平,以坯釉所要达到的关键性能(如膨胀系数、强度、光滑度等)作为衡量指标,通过试样制作、性能测试和分析,得出最佳因子组合以及进行因子作用效果比较,找到作用效果最显著的因子。
2.3.2研究过程
采用复合无光剂研制性能稳定的墙地砖无光釉,力求使形成不同粒径晶体的无光剂相结合,以使多种不同形态、不同组成的无光剂相互制约,相互作用,相互复合,以达到釉中晶体粒度的分布均匀合理,获得较为理想的无光效果。
2.3.2.1理论基础
以布里斯托式为基础,结合作者大量实验,在Al2O3-SiO2系统图中确定复合无光剂CaO、MgO、ZnO、Al2O3的基础用量。
布里斯托釉的塞格尔釉式如下:
其中Si/Al为7.22∶1.00。Al2O3-SiO2系统如图1所示。其中A区为ZrO2失透作用最佳区,B区为碱性无光区,C区为镁质无光区及骨灰与TiO2乳浊区,D区为高岭土质无光区。
图1 Al 2O 3-SiO 2系统图
2.3.2.2实验工艺
2.3.2.3工艺参数
釉浆细度:万孔筛余0.05%~0.10%;
釉浆容重:1.45~1.50g/cm3;
施釉方法:喷釉;
施釉质量:300mm×300mm规格为45~50g;
釉烧温度:(1190±10)℃;
烧成周期:45~52min。
2.3.2.4烧成曲线
实验在氧化气氛下烧成,釉的烧成曲线见图2。
图2 釉的烧成曲线
2.3.2.5性能测试
用标准方法测定样品的吸水率、釉面抗龟裂性能、平整度及抗折强度等。
2.3.2.6分析结果
经过实验分析了釉配方中硅铝比、釉料粒度、施釉质量、烧成制度对无光釉的影响以及各种无光剂在釉中的作用等。
3坯体的研究
3.1坯体的化学组成
1)实验用坯体。采用佛山某陶瓷厂生产的普白坯体配方。坯体所用原料及其含各氧化物含量见表1。
2)坯体配方。坯体配方组成(质量%):花都1#26,广石粉20,新石粉9,贺州砂8,广清砂3,华台砂8,706泥17,B1白泥3,广大泥3,黑滑石3。
3)坯用添加剂。解凝剂:水玻璃为0.3%; 水合物硅酸钠为0.1%; 三聚磷酸钠为0.1%;塑化剂:羧甲基纤维素钠为0.2%。
表1 坯体所用原料及其各氧化物量(质量%)
4)普白坯料化学组成(质量%):SiO273,Al2O315.16,Fe2O30.53,CaO 1.00,MgO 1.23,K2O 0.97,Na2O 3.33,TiO20.23,烧失4.4。
3.2坯体的实验式
坯式:
根据其化学组成和坯式可知,该坯体为长石质瓷,同时属于软质瓷,坯料配方属高岭土-石英-长石三元组分体系,酸度系数为2.1。长石质瓷坯料的化学组成中,主要应控制SiO2和K2O+Na2O含量变化。SiO2的高低直接影响坯体膨胀系数和坯釉的结合性,而K2O+Na2O含量变化主要影响坯体的烧成温度,其含量一般应控制在2.5%~5.0%,若超过5%会急剧地降低瓷的烧成温度与其热稳定性。
长石含量直接影响坯体的吸湿膨胀。增加长石含量,吸湿膨胀就增大。坯料中熔剂组分较少,但石英含量较多,并有一定数量的CaO和MgO,加上烧成温度低,因而坯体的矿物组成中有石英、方石英、莫来石、玻璃相以及气孔,甚至还有少量长石和云母残骸。
为了改变烧后坯体内玻璃相的成分,降低吸湿膨胀值,适当提高坯体的膨胀系数,可在坯料中添加1%~3%的滑石、石灰石或白云石作矿化剂,使CaO+MgO的含量提高到1.5%~2.5%。加入1%~3%的滑石,可扩大烧结范围,促进坯体更好地莫来石化,提高瓷的抗冲击及抗弯强度。
4釉的研究
4.1陶瓷釉料
4.1.1釉的涵义、组成、结构
釉是指覆盖在陶瓷坯体表面上的一层薄薄的玻璃态物质,它是根据坯体性能的要求,利用天然矿物和某些化工原料按比例配料,在高温作用下熔融而覆盖在坯体表面的富有光泽的玻璃质层,其厚度通常为0.3~0.9mm。釉的组成类似于硅酸盐玻璃,这种特殊的玻璃结构,可认为是由微粒所组成的,呈非几何状排列的,近程有序、远程无序的结构。硅和硼的氧化物在陶瓷釉中,通常被用作玻璃形成剂,即网络形成剂。氧化硅的熔点较高,通常可以通过加入K2O、Na2O、CaO、MgO、BaO等物质使其熔点降低,并改变其其它性质。它们不能自己形成网络,但能影响网络的一系列性质,故称为网络改变剂[10]。此外,玻璃的形成过程也可通过加入A12O3来控制,有时也可作为网络形成剂。熔融的釉在组分之间的反应程度以及熔质的均匀性方面都较玻璃差,但结合玻璃形成的动力学理论,从玻璃结构的观点来分析两者之间的相似点,对研究釉料的组成、调整釉料的配方和改善釉料的性质等方面都具有一定的指导意义。
4.1.2釉的性质
1)釉的化学性质。坯与釉之间的反应直接影响釉的化学性质及釉面状态。釉的化学组成既要与坯体化学组成接近,又要保持差别,这主要通过控制坯釉的酸度系数使釉与坯体紧密结合。釉和坯体在高温下相互作用,釉中的组分特别是碱性氧化物与坯体充分反应并渗入坯体,同时坯体中的成分也会进入釉层。
釉与坯接触处会发生物化反应生成坯釉中间层。中间层从坯体中引进SiO2和Al2O3等成分,而从釉内引进RO和R2O成分。其化学组成和性质介于坯釉之间,并且逐渐由坯体过渡到釉,而且无明显的界线。坯釉中间层能调和釉与坯性质上的差异,能增强坯釉结合。为了获得良好的坯釉中间层,在坯体酸性较高的情况下,即SiO2/RO的摩尔比较高时,应该采用中等酸性釉料。坯体的酸性弱,则釉应该接近中性或弱碱性。否则两者之间的化学性质因相差过大、作用强烈,使釉被坯体吸收,出现“干釉”现象。
2)釉的熔融温度。釉和玻璃一样无固定的熔点,只是在一定的温度范围内逐渐熔化。釉的熔融温度范围是指釉从开始熔融到完全熔融之间的温度范围。始熔温度是指釉的变形点,也称熔融温度范围的下限,完全熔融温度是上限。釉的烧成温度在熔融温度范围内选取。釉的熔融性直接影响釉的品质。影响釉熔融温度范围的因素很多,但主要是釉的化学组成、矿物组成、细度、混合均匀程度等。Al2O3含量增加将使釉的熔融温度和粘度增加。SiO2也用来调节釉的熔融温度和粘度,其含量越多,烧成温度越高。K2O和MgO含量增加可扩大熔融温度范围。釉料的颗粒细、混合均匀,共熔融温度和始熔融温度都相应降低。
3)釉的粘度和表面张力。釉熔体的粘度、润湿性和表面张力共同决定了其能否在坯体表面铺展成平滑的优质釉层。当然,粘度和表面张力对釉熔体铺展性能的影响并非完全独立,而是相互牵制的。如果釉液粘度过小,而表面张力却十分大,则釉液的流动性差,不能铺成平滑釉面。
从熔融釉的粘度可以判断釉的流动情况。在成熟温度下,釉的粘度过小,则流动性过大,容易造成流釉、堆釉及干釉缺陷;釉的粘度过大,则流动性差,容易引起桔釉、针眼、釉面不光滑、光泽度差等缺陷。流动性适当的釉料,不仅能填补坯体表面的一些凹坑,而且还有利于釉与坯之间的相互作用,生成中间层。影响釉料粘度的最重要的因素是釉的组成和烧成温度。组成中加入碱金属氧化物后,破坏了[SiO4网络结构,随着O/Si比值的增加,粘度随之下降;对于+2价金属氧化物,CaO、MgO、BaO在高温下降低釉的粘度,而在低温中相反地增加粘度,ZnO、PbO对粘度的影响与CaO基本相同,所不同的是在冷却时,粘度增加速度较慢或粘度增加温度范围宽。+3价金属氧化物和高价氧化物,如Al2O3、SiO2、ZrO2都可增大釉的粘度,但加入TiO2没有加入ZrO2效果好。
釉的表面张力的大小取决其化学组成,烧成温度和烧成气氛。在化学组成中碱金属氧化物对表面张力影响较大。熔体的表面张力随碱金属及碱土金属离子半径的增大而减少。随过度金属离子半径的减少而降低。碱金属离子半径越大其降低效应越显著。表面张力由大到小顺序为Li+>Na+>K+。二价金属离子中钙钡锶的作用相近,离子半径愈大,表面张力愈小。Mg2+>Ca2+>Sr2+>Ba2+>Zn2+>Cd2+。PbO能明显降低釉的表面张力。
4)釉的光学性质。光泽度是镜面反射方向光线的强度占全部反射光线强度的比例系数。釉的光泽度与其折射有直接关系。折射率愈大,釉面的光泽度愈大。因为高折射率是镜面方向分量增多。而折射率与釉层的密度成正比。急冷会使釉面光泽增大,原因是急冷不会失透和析晶。
4.1.3釉浆的性质要求
1)釉浆细度。釉浆细度会直接影响釉浆的稠度和悬浮性、釉与坯的粘附、釉层的干燥收缩、釉的熔化温度及坯釉烧成后的性能和釉面质量等。釉浆越细其悬浮性就愈好,釉的熔化温度相应降低,坯釉粘附性能好并且反应充分,釉面质量高。釉浆不能过细,否则使釉的粘稠度增大,触变性增强,施釉是容易形成过厚釉层,釉层干燥收缩增大,容易产生釉裂和脱釉等缺陷。熔块釉随着釉浆细度提高,熔块的溶解度增大,釉浆pH值增高,导致釉浆结构改变并使之容易团聚,从而产生棕眼、开裂、缩釉和干釉等缺陷。所以一般釉面砖乳浊釉细度为万孔筛筛余小于0.1%。透明釉筛余在0.1%~0.2%,彩釉、墙地砖釉为0.2%~0.4%。
2)釉浆的相对密度。釉浆相对密度对施釉时间和釉层厚度起决定作用。釉浆相对密度较大时,短时间施釉也容易获得较厚釉层。但浓度过大的釉浆会使釉层厚度不均,容易开裂、缩釉等。釉浆相对密度较小时,要达到一定厚度的釉层要多次施釉或长时间施釉[12]。釉浆相对密度的确定取决于坯体的种类、大小及所采用的施釉方法。当釉施于二次烧成的坯体上时,因其孔隙率较大,吸水多且快,所以釉浆相对密度要小(约为1.40~1.45)。在一次烧成的生坯上,其釉浆相对密度则控制在1.65~1.75g/cm3。
3)釉浆流动性和悬浮性。釉浆的流动性和悬浮性是施釉工艺中要求的重要性能之一。釉料的细度和釉浆中水分的含量是影响流动性的重要因素。细度增加,可使悬浮性变好,流动性变好。但釉浆太细时,其粘度增大,触变性增强,流动性变差。增加水量可稀释釉浆,使釉浆相对密度降低,釉浆与坯体的粘附性降低。有效地改善釉浆流动性的方法是加入添加剂,如加入适量三聚磷酸钠可以增加釉浆的流动性;加入少量的羧甲基纤维素钠使釉浆不同程度地絮凝从而改善釉浆的悬浮性能。在含有粘土的釉浆中进行陈腐处理,陈腐可以改善釉浆的屈服值[11]、流动值、吸附量和稳定釉浆性能。
4.1.4施釉方法
施釉是陶瓷工艺中不可缺少的一项。 在施釉前,生坯或素烧坯均需进行表面的清洁处理,以除去积存的污垢或油物,保证坯釉的良好结合。一般是采用压缩空气进行吹扫,或者是用海绵干抹。陶瓷制品的施釉方法很多,如:淋釉、喷釉、刷釉、滚釉、涂釉、浇釉、浸釉等。通常采用淋釉和喷釉两种方式,也有采用浸釉方式[12]。有手工操作、半机械化操作和全自动操作。釉浆性能应根据坯体的性能和釉的成分作相应调整。待施釉的坯体干燥要均匀,表面粉尘清理干净,并且保持适度润湿,这是保证施釉质量的基本条件。
4.2釉料配方选择
4.2.1基础配方
实验研究了钙-钡复合组分无光釉。由于窑炉烧成温度在1200℃左右,所以Al2O3的加入量应该在0.2%~0.5%,并参照Al2O3-SiO2系统图(图1)的D区(高岭石质无光釉),根据研究成果经验总结和大量实验基础上,最终确定基础配方为:
钾长石:36%,石灰石:14%,烧滑石:12%,碳酸钡:8%,氧化锌:2%,烧高岭土:16%,生高岭土:8%,氧化铝:2%,高硼熔块:2%。
其釉式为(各原料含氧化物按纯理论百分含量计算):
其Si/Al为3.4,烧成温度为1200℃,釉的温度曲线如图3所示。不同烧成温度、容重、施釉量对釉面效果的影响见表2。
图3 釉的温度曲线
样品号光泽度平整度烧成温度(℃)窑炉编号容重/施釉量(g/cm3/g)厚度(mm)最大载荷(N)抗折强度(MPa)A413.3-0.25-0.35120121.45∶527.85247356.18O15.1+0.25+0.3120331.45∶537.92245754.84A17.6-0.25-0.25120331.4∶337.69221552.44K15.9+0.9+0.5120731.45∶568.27247850.72
(未完待续)