中低温无铅铁系砂金艺术釉的研制

徐晓倩 梅宇涛 陆旻瑶 黄春娥

(无锡工艺职业技术学院，江苏宜兴 214206)

0 引 言

砂金艺术釉是一种很特殊的结晶釉，它是由于釉中含有一种或几种含量较高的金属氧化物的结晶剂，在适宜的温度下，其部分溶解在釉中，冷却后显示出闪耀的金属光泽而悬浮在釉层的玻璃体中，与自然界中的矿石砂金相似而得名。由于砂金艺术釉具有晶莹剔透、闪闪发光的特点，同时又有典雅、庄重、华贵的艺术特色，而受到越来越多陶瓷研究者的关注。

目前，国内陶瓷装饰技术用砂金艺术釉普遍存在花色及品种较少、烧成温度较高，且晶粒分布不均匀及含铅熔块带来环境污染等问题。为了实现“绿色、环保、节能”的理念，开展中低温、无铅砂金艺术釉的研制具有一定的市场应用价值。本文以氧化铁为主要结晶剂，以硼熔块、硼砂及玻璃粉配合使用来替代传统的含铅熔块的加入，首先通过探究性试验确定基础配方，然后研究氧化铁、碳酸钡、硝酸钾及釉层厚度对铁系砂金艺术釉釉面效果的影响。

1 试验条件

1.1 设备与仪器

本试验所用设备主要有喷壶、气泵、箱式电窑炉、快速球磨机、球磨罐、100目标准筛、喷釉机等，主要设备及厂家见表1所示。

表1 设备名称及厂家

1.2 试验原料

试验所用原料有氧化铁、苏州土、钾长石、硼砂、石英、硼熔块、碳酸钡、氧化钛等，主要原料的化学组成见表2所示。

表2 原料化学组成（%）

1.3 烧成制度

采用氧化气氛烧成，经过预试验之后，根据预试验的效果制定了较为合适的烧成制度，其中最高烧成温度为1 160 ℃，保温20 min，然后随炉自然冷却。具体烧成温度制度见表3、图1所示。

图1 烧成温度曲线

表3 烧成温度制度

2 试验方案及效果分析

砂金艺术釉属于结晶釉中的一种，其结晶体不仅能生长在坯釉界面处，而且能生长悬浮于釉层玻璃体中，由于其折射率的不同，在光的照射下闪闪发光。砂金艺术釉的质量主要取决于结晶剂与促晶剂种类、釉层厚度、坯体类型等主要因数。试验采用硼熔块代替传统的含铅熔块，通过多次试验及合理的配方设计，克服了传统工艺的局限，降低烧成温度。具体试验方案如下：

2.1 确定基础配方

参照以往经验，确定基础配方见表4。

表4 基础配方（%）

釉面效果分析：釉面较为平滑、光亮，颜色呈现黑红色有晶体析出，但整体晶体分布不均匀，可能性的原因是采用喷釉的方式造成了釉层出现上层厚、下层薄的问题，而釉层太薄时晶体成核剂太少，从而导致无晶体或少量晶体的析出。

2.2 改良的A配方

由于基础配方釉色为黑色，颜色较深，为使釉色向浅色转变，试验拟通过改变氧化铁的含量和引入氧化钛，研究结晶剂对釉面效果的影响。改良后的配方见表5。

表5 改良的A配方（%）

釉面效果分析：1#配方与基础配方相比，增加氧化铁和碳酸钠的量，发现釉色基本无变化，釉面光滑、无针孔气泡，但析出的晶体数量明显增加，原因是结晶剂氧化铁的含量增加，导致氧化铁晶体数量增多，析晶更加明显。2#配方与基础配方相比，将碳酸钠换成促晶剂硝酸钾，熔块全由硼砂替代。试验发现釉面光滑、无针孔气泡，但釉色分布不均匀，局部黑棕色、黄棕色，可能的原因是硝酸钾有利于氧化铁晶体的析出，但由于硼砂含量过多，容易出现分相和聚集现象而导致釉色不均匀。3#配方与基础配方相比，将碳酸钠换成促晶剂硝酸钾，发现釉面光滑、无针孔气泡，釉色以红色为主，晶体析出较基础配方明显，同时颜色有向浅色转变的趋势，说明硝酸钾不仅能促进氧化铁晶体的析出，同时也能改善其釉色。4#配方与基础配方相比，将碳酸钠换成析晶剂氧化钛，同时提高熔剂性原料的含量，发现釉面存在大量的针孔与气泡，表面粗糙，氧化钛的加入使釉色由黑色变成黄褐色。原因是一方面氧化铁含量减少，另一方面氧化钛也属于结晶剂，在烧结过程中容易析出黄色晶体，从而影响着釉色和析晶效果。5#配方通过提高熔剂性原料熔块及玻璃粉含量，发现釉色砂金效果十分明显，并以黄色为主，釉面较为光滑，达到了预期效果。

2.3 改良的B配方

配方拟研究碳酸钡、硝酸钾含量对黑色砂金艺术釉釉面光泽度的影响，改良后的配方见表6。

表6 改良的B配方（%）

釉面效果分析：6#配方与基础配方相比，提高碳酸钡的含量发现釉色以黑色为主，有较多的晶体析出，析出晶体呈点状，但釉面出现无光的效果。7#配方与6#配方相比，提高碳酸钡的含量发现釉色基本无变化，都有无光的效果，但由于坯体造型的影响，出现了纹路，光泽度明显降低，原因是碳酸钡含量增多造成分相较多，不利于氧化铁晶体的析出。8#配方与基础配方相比，将碳酸钡替换为促晶剂硝酸钾，发现整体釉色向红棕色转变，光泽度提高，说明硝酸钾有利于晶体的析出，提高光泽度，但有轻微流釉的现象。9#配方与8#配方相比，拟通过增大硝酸钾和苏州土含量，改善其流釉现象及提高光泽度，整体上看釉色更加光滑、均匀，光泽度有所提高，流釉现象得到改善。

2.4 施釉厚度对釉面效果的影响

通过多组试验发现，砂金艺术釉的施釉厚度对其釉面效果影响较大，过厚会导致制品流釉、釉面暗沉，过薄又会使得氧化铁晶体析出不够明显，甚至无析晶效果出现，所以在施釉方面应控制施釉层厚度，一般控制在1～2 mm之间较为合适。

3 结 论

试验采取1 150～1 160 ℃中低温氧化焰烧制，采用无铅熔块制备铁系砂金艺术釉，不产生污染环境的有毒、有害气体，烧成温度较低，节约资源、成品率较高，从而在整体上达到提高生产效率和节能减排的目的。试验结论如下：

（1）氧化铁含量过少时晶体析出较少或难以析出，过多时晶体析出过多或容易聚集，导致釉色不均匀，为得到釉面效果较好的铁系砂金艺术釉，氧化铁的质量分数控制在10%～18%之间较为适宜。

（2）碳酸钡不仅能降低烧成温度，而且能降低釉面光泽度；硝酸钾有促进氧化铁晶体析出的作用，同时提高釉面光泽度。

（3）添加氧化钛可改变铁系砂金艺术釉的发色效果，使其向黄色系转变。

（4）釉层厚度过厚容易导致制品流釉、釉面暗沉，过薄又会使氧化铁晶体不易析出，甚至无析晶效果出现，一般控制其厚度在1～2 mm之间较为适宜。