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毕业论文第1页共34页摘要本课题以氧化锌，玻璃粉，石英为原料，外加不同着色剂，研制出具有大片晶花，结晶效果较好的釉面。本实验主要对配方组成（如结晶剂、着色氧化物的最佳用量）进行单因素试验，并对烧成制度以及工艺因素进行探讨。实验表明，釉料配方中选用23%~30%的锻烧氧化锌作主结晶剂，引入长石、玻璃粉，碳酸钠和硼砂，可降低高温粘度，促进结晶。关键词：氧化锌玻璃粉着色剂结晶毕业论文第2页共34页AbstractThesubjectismainlyaboutzincoxide,glass,quartzaslongasavarietyofcoloringagents.Withthesematerialswecandevelopbettercrystallineglazewithlargecrystalflower.Itisthoughsingletesttostudytheinfluencesofdifferentcompositionstocrystallization(crystallizationagent、Thebestamountofcoloringoxides).Andthenexplorethefiringsystemandtechnologicalfactors.Thethesisisarelativelysystematicalresearchaboutcrystalartgazefromtheoryandproductionpracticalrespect.Intheglazeformulathemaincrystallizationagentisconsistedof23%~30%burntZincoxideandthenintroducelargeamountofFeldsparandsomeGlassaslongassomeSodiumcarbonateandBoraxsoastoreducethehigh-temperatureviscosity.TheintroductionofsomeAshesandburntTaicisinaimofpromotingcrystallization.Keywords:zincoxideGlassQuartzCrystallineglaze毕业论文第3页共34页目录摘要………………………………………………………………………………1Abstract.……………………………………………………………………………2目录………………………………………………………………………………3前言………………………………………………………………………………3文献综述……………………………………………………………………………51硅锌矿结晶釉基本概念及其发展过程………………………………………52硅锌矿析晶原理………………………………………………………………63结晶釉的分类…………………………………………………………………84结晶釉的生成条件及影响因素……………………………………………105应用及前景…………………………………………………………………11实验内容……………………………………………………………………………121课题研究目标…………………………………………………………………122试验原料………………………………………………………………………123实验设备与仪器………………………………………………………………144工艺流程………………………………………………………………………145实验过程………………………………………………………………………145.1探索实验………………………………………………………………155.2单因素实验部分………………………………………………………16结果分析与讨论……………………………………………………………………211结晶釉的析晶原理……………………………………………………………212釉料对析晶的影响……………………………………………………………213呈色物质对结晶釉析晶的影响………………………………………………244工艺因素对析晶的影响………………………………………………………26结论…………………………………………………………………………………31经济分析………………………………………………………………………………32参考文献………………………………………………………………………………33致谢……………………………………………………………………………………34毕业论文第4页共34页前言结晶釉是由于釉内含有足够的结晶性物质，经熔融后处于饱和状态，在冷却时析出晶体而形成。在釉熔液中形成结晶，有两个独立过程的速度起着重要的作用，晶相晶核的形成和晶核的发育速度。晶核的形成速度在冷却的开始和终结时为零，而在某温度下达到最大值；晶核的生长速度也在冷却的开始时与终结时为零，而在某温度下达到最大值。两个最大值都在熔点以下，但后者温度高于前者。因此结晶最好的温度范围是晶核形成速度最大值和晶核生长速度最大值之间。所以在烧成结晶釉时，必须在烧成冷却阶段，选择在适宜的温度范围内进行保温，使熔体析出晶核并使晶体长大。任何类型的结晶釉均需要适当的烧成曲线，同时还需要釉料具有最有利的高温粘度。高温粘度过强不仅使分子与离子移动困难，并会阻碍晶核的形成，而且使釉面光泽度降低，晶花小且过于密集；高温粘度过低则使晶体破裂和流逝，晶花稀少甚至无晶花出现，因此要得到优质的结晶釉产品，不但要有合适的釉料配方、釉料制备工艺、施釉方法，还必须制定严格的烧成制度。硅锌釉能形成尺寸大的扇形纹样，因其结晶性能优秀、晶形美观多变，被人们称作“入门结晶釉”，锌釉的低熔融温度更是改善了釉面的光泽度和硬度。加入少量的Zn0能有效地控制釉面开列，而A.还可用于多种复合锌釉料中，这些更是给硅锌釉新产品的研发提供了有利条件，在釉熔体中，硅锌矿可以由多种方式成核，但硅锌矿均相核要在高度过冷的件下才能形成，因为对温度的控制十分严格，由晶种残留的非均相核，其数量与部位均易人为控制，而能在较宽的烧成温度范围内残留，因而对硅锌矿晶花的生长极具意义，硅锌矿晶花的生长形态与晶核种类，与晶核取向及生长温度有关，采用不同的成核方式，控制不同的温度，能得到千姿白态的生长形态。进一步研究釉料组成及烧成条件对硅锌矿生长形态的影响;研究着色离了对硅锌矿晶体和无花釉面呈色的影响;探求胶体着色，光致变色等在硅锌矿结晶釉呈色中的应用以及是否能采用天然矿物原料或废渣配置结晶釉釉料都是摆在我们面前有待重视和解决的问题。本课题对结晶艺术釉从理论、生产实践方面进行较为系统的研究，釉料配方中用23%~30%的锻烧氧化锌作主结晶剂，同时引入大量长石和部分玻璃粉，还要引入部分碳酸钠和硼砂，以降低高温粘度，促进结晶。毕业论文第5页共34页文献综述1．硅锌矿结晶釉基本概念及其发展过程硅锌矿结晶釉它可以成为尺寸较大的扇形纹样的结晶釉，具有结晶性能良好、晶型美观、有复杂的变化性、易制作的特点，故被称为“入门结晶釉”。它要求釉中有较大的氧化锌量（一般在20%～30%），对基质釉料的要求不甚严格。如若在硅锌矿结晶釉中加入一定量的铅粉或铅丹，可促使晶花的形式变化，呈现出各种纤维状、针状花条及放射状的结晶形态，被称为硅锌铅结晶釉。硅锌矿结晶釉是一种在烧成后自然形成结晶体(亦称为人工晶体)的釉，它是由硅酸盐材料和氧化锌、氧化钦、氧化锰等结晶材料及着色金属氧化物配制而成的。结晶釉的效果是手工彩绘所不能达到的，也是人所预想不到的。晶形丰富多彩，美丽异常，有单一形、星形、簇形、彩条形、网格形和冰花形等等。结晶釉种类较多，其中有高温结晶釉(烧成温度在1300℃左右)、低温结晶釉(烧成温度在1120℃--l180℃)。按结晶剂的不同又可分为铁系结晶釉、硅酸锌结晶釉、锰钻结晶釉、硅酸钦结晶釉等等。结晶釉的组成较复杂，一般须含有大量玻璃粉或大量熔剂(这种熔剂须提前经高温锻烧)，因此制作成本较高。硅锌矿结晶釉属于巨晶釉类，因为其中可形成粗大(几毫米，甚至几厘米)的球粒状硅锌矿2ZnOSiO2晶体。对锌结晶釉的最初研究是在1847---1852年。1906年，Riddl较系统地研究了经1050---1100℃烧成的含硼锌熔块釉，并概括了釉组成对其结晶的影响。Riddl认为，添加着色剂Fe2O3,CuO,MnO不会对硅锌矿的结晶产生明显影响，将其引入后依然析出白色硅锌矿晶体，只是基础釉玻璃的底色有些变化。1937年，美国NortonFH详细地研究了锌釉晶体成核和生长过程动力学。这种釉的分子式如下:0.0513Na2O·0.2350K2O·0.0880CaO·0.5750·ZnO0.0513·BaO0.1620A12O3·1.7000SiO2·0.2020TiO2及0.25%CoO添加剂。除A12O3,CaO和SiO外，所有成分都预熔融。在研究过程中，NortonFH首先将釉样置于电炉中(炉温变化范围为士2℃)加热至1270℃，保温30min，接着急速冷却至不同温度并保温1h，然后他测定了所析出a,b,c,d四种类型晶体的数量和最大尺寸，获取了晶体成核速度和生长速度与温度的关系曲线。NortonFH认为，a的主要结晶相是硅锌矿。为了避免形成无光釉面和获得粗大球粒状晶体a，应将釉加热至大量晶核溶解的极高温度(高于晶体生长温度毕业论文第6页共34页范围)，而后将温度降至晶体生长温度并保温。NortonFH还认为，晶体生长温度影响晶体形状，在釉组成中引入某些添加剂(如Na2CO3,CaCO3)作催化剂可以在晶体生长温度下改变釉熔融物的局部粘度。这样会达到硅锌矿的可控结晶。由于釉层厚度的限制，晶体只能在釉层平面生长。因此，NortonFH极为关注所析出晶体的晶系并认为，只有六方晶系晶体才能产出较大尺寸的球粒形成物。NortonFH的论文为后来该领域的研究奠定了基础。他的研究方法和主要结论至今仍是研究结晶釉的理论基础。但是，由于当时缺乏较先进的研究方法，NortonFH没能对四种析出晶体做定性分析，也未完全证实自己的结果，因此他的某些结论带有推测性质。近年来，各国都提高了对硅锌矿釉的重视程度，仔细研究了釉组成对硅锌矿结晶、硅锌矿球粒的结构特点和釉烧成制度的影响。中国、德国和日本已工业生产施用这种釉的瓷器。硅锌矿属于SiO2--ZnO--CaO(MgO)—K2O(Na2O)系统。。一些国家研究人员对硅锌矿球粒的结构和形态进行了显微镜分析，并推翻了NortonFH的观点在釉层中形成粗大球粒的根据是只能在与釉面并行的两个方向生长的硅锌矿六方晶系。硅锌矿的针状晶体为纤维结构，以交错形式相对配置并能在C轴(沿陶瓷表面)生长。由热力学的知识，釉玻璃内能高于同成分有部分结晶的结晶釉内能，这样，釉熔体冷却定会造成析晶现象的产生，熔体能量和晶体能量差的越大，析晶越容易出现。因为冷却时熔体粘度快速增加，析晶的阻力随之增大，釉熔体也可能不析晶而直接成过冷液体，这样对粘度的控制就要求非常严格。2.硅锌矿析晶原理析晶是在冷却过程中进行的，包括晶核形成和晶核长大2个阶段，对于大多硅酸盐熔体而言，晶体长大速度最快的时候温度都相对较高，而晶核形成速度则处于低温段。找到一个合适的温度与析晶好场、有着必然的联系。为了保证结晶的质量，结晶釉制品烧成工艺的制度一般是“快烧慢冷”，快烧是在坏体安全条件下，是升温速度尽量缩短，只要能满足玻璃化完善的要求，高温保温时间越短越好，这样既可以避免大量的釉流出，又可以避免结晶剂熔融。而慢冷，是在冷却过程中，在最佳析晶区域保温时问尽可能足够长，再慢慢冷却，这样做的目的是使得结晶最充分目晶形也最佳。毕业论文第7页共34页根据泰曼析晶理论，在冷却过程中，晶体从熔体中析出来，有两个因素在起主要作用：一是晶核形成速度。它是指在一定温度下，单位时间、单位体积内所形成的晶核数量。用公式表示就是：K核=M/V·t式中K核—晶核形成速度；M—晶核的数量；V—熔体的体积；t—时间。其次是晶核长大速度，它是指在一温度下，单