3.3-3.4 釉的种类与制釉原料-20114.3.29

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3.3釉的种类与制釉原料一、釉的种类及其特点釉的种类很多,可根据制品类型、熔剂和原料组成、制造方法、烧成温度及外观特征等不同角度进行分类。1.按制品类型分类:陶器釉、瓷器釉。2.按烧成温度分类:低温釉(低火度釉):900~1120℃中温釉(中火度釉):1120~1300℃高温釉(高火度釉):1300℃以上软质釉:1000~1100℃上下熔融的釉硬质釉:1300℃上下熔融的釉3.按釉面外表特征分类:透明釉、乳浊釉、结晶釉、无光釉、光泽釉、碎纹釉、流动釉、砂金釉、花釉等。4.按电性能分类:普通釉、半导体釉。(1)生料釉:将全部原料直接加水,制备成釉浆。(2)熔块釉:将原料中部分可溶于水的原料及铅化合物,先经1200~1300℃的高温熔化,然后投入冷水中急冷,制成熔块,再与其余生料混合研磨而成釉浆。(3)挥发釉:此釉不需事先制备,而是在产品煅烧至高温时,向窑内投入食盐、锌盐等挥发物,使之与坯体表面发生反应,在蒸气的状态下而形成薄层玻璃物质。5.按釉料制备方法分类:生料釉、熔块釉、挥发釉。6.按主要熔剂或碱性组分的种类分类⑵石灰釉:⑴长石釉:熔剂主要成分是长石或长石质矿物,主要用于硬质瓷器和卫生瓷器。特点:硬度较大,光泽较强,稍微带乳白色,有柔和感,熔融范围宽。主要熔剂为钙的化合物(如碳酸钙),主要用于各种陶器、瓷器。特点:适应性能好,透光性强,硬度较高,用还原焰烧成时,色泽白里泛青。不足之处:熔融范围较窄,白度较差,烧成气氛控制不当易产生气泡,或使釉面阴黄或烟熏等问题。⑶镁质釉:为了克服石灰釉熔融范围较窄、烧成方法难于控制自如的困难,在石灰釉中引入白云石和滑石。其MgO的含量大于0.5mol。⑷锌釉:ZnO的含量大于0.5mol,是制结晶艺术釉的一个重要体系,组成调节适当,亦可获光泽透明釉,用于陶器、炻瓷器。优点:熔融温度比石灰釉要高,熔融范围宽,对坯体适应性强,膨胀系数小,不易出现发裂,对气氛不敏感,不易发生烟熏,有利于白度与透光性的提高。不足之处:釉浆易沉淀,与坯粘着力差,烧后釉面光亮度不及石灰釉。⑸铅釉及铅硼釉:主要成分是铅的氧化物;或者其中一部分SiO2用B2O3或SnO2所代替;或者长石釉中加入铅化合物,降低它的熔融温度。⑹锡釉:锡釉一般是不透明釉。SnO2是极其良好的乳浊剂。二、制釉氧化物及其作用釉用原料分为两种:天然矿物原料(如石英、长石、高岭土、石灰石、滑石、锆英石等)和化工原料(如ZnO、SnO2、硼酸、硼砂等)。制釉所用原料都能为釉的组成提供一种或一种以上的氧化物组分。1、SiO2引入方式:主要由石英引入,粘土和长石也可引入一部分。作用:1)可提高釉的熔融温度,使釉具有更高的耐火性质;2)提高釉的粘度,降低釉熔融时的流动性;3)增加釉对水溶性和化学侵蚀的抵抗能力;4)增加釉的机械强度和硬度;5)降低釉的膨胀系数。2、Al2O3主要由粘土、长石、氧化铝、氢氧化铝等引入。在釉中的作用表现在以下几个方面:1)提高釉的硬度和机械强度;2)提高釉的耐化学侵蚀能力;3)降低釉的膨胀系数,用以解决熔块釉的釉面龟裂;4)增加釉的耐火度,提高它的熔融温度。5)可通过调整Al2O3/SiO2摩尔比来控制釉的光泽。在明亮的光泽釉中,Al2O3/SiO2的摩尔比在1:6~1:10之间;在无光釉中为1:3~1:4。增加Al2O3的含量,能获得好的无光效果。3、CaOCaO主要由方解石、大理石、白云石、石灰石(工业重钙、沉淀碳酸钙)、硅灰石、钙长石等引入。作用:1)CaO在釉中是主要熔剂,可以降低高硅釉的粘度,提高釉的流动性和釉面光泽度。2)CaO做为熔剂,与碱金属氧化物相比,能增加釉的抗折强度和硬度,降低釉的膨胀系数,从而增加坯釉适应能力。3)CaO能提高釉的化学稳定性,即增加对水、酸、风侵蚀的抵抗力。配料中常采用CaCO3,因其密度小,易悬浮在釉浆中,并且能增强釉的悬浮性。4、MgOMgO主要由滑石、碳酸镁、白云石引入。作用:1)MgO在低温时起耐火作用,在高温下,是强的活性助熔剂,可提高釉熔体的流动性;能降低釉的膨胀系数,可促进坯釉中间层的形成,从而减弱釉面的龟裂。2)提高釉面硬度,用作建筑瓷釉可提高釉面耐磨性,作卫生瓷可耐酸碱。3)MgO在用作低温无光釉组分时,以滑石加入,有提高乳浊性的作用,与锆英石同时引入,乳浊效果更为明显,可提高白度。MgO常和CaO同时引入,对于高温瓷釉来说,一般应使MgO/CaO摩尔比小于1。5、Li2O、Na2O、K2O来源:Li2O来源于锂云母、锂辉石、钛酸锂、硅酸锂等。Na2O来源于钠长石、硼砂、碳酸钠、硝酸钠。K2O来源于钾长石、碳酸钾、硝酸钾。作用:它们都是强助熔剂,能降低釉的熔融温度和粘度,能增大熔液的折射率从而提高其光泽度,降低釉的化学稳定性和力学强度。6、ZnOZnO直接以氧化锌或碳酸锌引入。作用:ZnO可使釉易熔,降低高温釉的烧成温度,对釉的力学强度、弹性、熔融性能和耐热性能均能起到良好的作用,还能增加釉的光泽度、白度,增大釉的熔融范围。ZnO和SnO2共同使用时,能获得良好的乳浊效果。ZnO在使用前,要经过1250~1280℃的高温煅烧,其原因:①减少釉在烧成过程中的收缩;②减少了因收缩而出现的秃釉和气泡等缺陷;③增加其密度,避免因密度小而使釉浆呈“豆腐脑”状,从而改善生釉性能。7、PbO引入方式:PbO由铅丹、密陀僧、碱式碳酸铅引入,是最强的助熔剂。它的优点:适量PbO降低釉的膨胀系数;使热稳定性提高,并可降低熔体粘度,使釉具有良好的流动性;同时可增加釉的熔融温度范围;提高釉面弹性、光泽度,增加抗张强度;PbO的加入使釉中有少量析晶倾向。它的缺点:各种铅化合物都具有毒性,且易挥发,对操作工人危害极大,因此一般都是做成熔块使用。此外,含PbO的釉在大气中长期暴露,釉面会失去光泽,易裂,而且PbO使釉面硬度降低。8、B2O3B2O3由硼砂、硼酸等引入,B2O3是釉的重要组分,是强助熔剂。其作用:1)能与硅酸盐形成低熔点的混合物,降低釉的熔融温度。2)能增大釉的折射率,提高光泽度。3)在较低温度下有助于形成高粘度玻璃,但在较高温度时,釉的流动性增大,因此便于釉的流动。4)可降低釉的膨胀系数。5)熔融物不但本身不结晶,而且有阻止其它化合物结晶倾向,故可避免釉失透现象发生。6)对于着色氧化物的溶解性很强。9、其它原料:碳酸钡、碳酸锶、锆英石、骨灰、瓷粉、色料等。(1)碳酸钡:用量较大时(通常大于0.15mol),起耐火作用,可提高熔融温度;如用量较小时(通常小于0.15mol),可改善制品釉面的光泽度和力学强度。但大部分钡的化合物有毒性,在使用时应注意。(2)碳酸锶:可降低釉的熔融温度,提高光泽,扩大烧成范围。它具有BaO在釉中的全部优点,而无毒性。在含锆釉中,以锶化合物代替BaO和CaO,可促进坯釉中间层的化学反应,提高坯釉适应性;在低温釉中可用来取代铅,但釉烧时,需相应延长保温时间。在石灰釉中替代CaO,可增加釉的流动性,降低软化温度,增大石灰釉的烧成温度范围,改善釉的适应性,提高釉的硬度。(3)骨灰:可提高光泽,并使釉面柔润。(4)瓷粉:使用瓷粉取代长石调节釉料,可提高釉的熔融温度,降低釉的高温粘度,减少釉面针孔,提高白度。(5)锆英石:在瓷釉中加入ZrO2或锆石(ZrSiO4)可提高釉面白度和耐磨性,而且能增大抗釉面龟裂性和釉面硬度。(6)乳浊剂:在釉料中使用乳浊剂有SnO2、TiO2、ZrO2、ZrSiO4、磷酸盐等。(7)着色剂:增加艺术效果。在釉料中使用的着色剂含有Mn、Cr、Co、Fe、Ni、Cu、V等的氧化物、化合物或合成颜料。3.4釉料配方与计算一、釉料配方的配制原则确定釉料的配方,首先要考虑不同的制品对釉性能的不同要求。例如:对于日用瓷,要求其具有良好的透光性、高白度、光泽度;墙地砖要求其高硬度,耐磨性能、热稳性能、耐酸性能、化学稳定性好;电瓷则要求好的绝缘性能等。①根据坯料烧结性能来调节釉的熔融性质(包括熔融温度、熔融温度范围和釉面性能等三个方面指标)。其次,要求釉料组成适应坯料性能及烧成工艺。在制定具体釉料配方时要求掌握几个原则:②使釉与坯体膨胀系数相适应。釉与坯体膨胀系数相适应,则需釉冷却凝固后,釉层受压应力,这可以提高瓷坯机械强度和抗热震性能,消除釉层的开裂和剥落的缺陷。一般要求釉的膨胀系数略低于坯体的膨胀系数。③坯釉化学组成相适应。为保证坯釉紧密结合,形成良好的中间层,应使坯釉料组成有一定的差别,但也不宜过大,一般以坯、釉酸度系数C.A来控制。④釉的弹性模量与坯的弹性模量要匹配。一般要求釉既有较大的弹性,又要求其与坯体的弹性模量相匹配,使E釉<E坯。⑤合理地选用原料。釉用原料在高温下的性能如熔融温度、高温粘度、密度和粘附性等都有很大的差别.除了使釉料化学成分合理以外,必须正确地选用原料,以求获得具有良好的工艺性能的釉浆和烧成后无缺陷的釉面。二、釉料配方的确定1、掌握必要的资料①掌握坯料的化学与物理性质,如坯体的化学组成、膨胀系数、烧结温度、烧结温度范围及气氛等。②明确釉本身的性能要求(如白度、光泽度、透光度、化学稳定性、抗冻性、电性能)及制品的性能要求(力学强度、热稳定性、耐酸耐碱性、釉面硬度等)。③制釉原料化学组成、原料的纯度以及工艺性能等。此外,工艺条件对釉的影响也很大,如细度与表面张力的关系、釉浆稠度对施釉厚度的影响、燃料种类、烧成方法、窑内气氛等均需在釉料的研究中着重考虑。2、釉料配方的确定方法要确定一种釉料配方,在实际工作中可按下述方法进行:(1)借助于成功的经验(2)借助于三元相图(3)利用釉的组成-温度图(4)参考测温锥的组成进行配方(5)采用釉料的系统调试方法(6)采用正交实验设计三、釉料配方的计算(一)釉料的表示方法1、实验式表示法。以各种氧化物的量(mol)的比例来表示。釉式中往往取碱性氧化物的量的总和为1。2、化学组成表示法。以釉料中各种氧化物组成的质量分数来表示配方组成的方法。3、配料量表示法。以原料的质量分数来表示配方组成的方法。4、示性矿物组成表示法。坯料配方组成以纯理论的粘土、石英、长石等矿物来表示的方法。(二)釉料配方的计算1.生料釉配方的计算生料釉是以生料配方经混合磨细后施釉烧成的。在计算时一般先用长石来满足钾(钠)含量,同时平衡部分氧化铝,然后用粘土平衡掉剩余的氧化铝,再逐项平衡其它组成,最后为被平衡的组成采用化工原料加以平衡。[例1]2.熔块配方计算1)当采用易溶于水的碳酸钠、碳酸钾、硼砂、硼酸等原料配釉时,在施釉过程中釉容易被坯体吸收,使坯体的烧结温度降低,而釉的成熟温度因釉浆成分改变而提高。坯体干燥后,这些水溶性盐类又随水分蒸发而集中在坯体表面,烧后产生缺陷。2)在釉中常要引入一些毒性原料(铅的化合物、钡盐、锑盐等),它们作为生料直接引入釉中会造成生产工人操作中毒。因此,需要把上述毒性原料和其它原料预先熔制成不溶于水或微溶于水、无毒的硅酸盐熔块。

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