釉料的性质及制备工艺分析

第六章釉料的性质及制备工艺•釉(glaze)是覆盖在陶瓷坯体表面上的一层近似玻璃态的物质。•釉近似玻璃，但不是玻璃。与玻璃近似的性质：各向同性，无固定熔点，随温度和组成变化的规律也近似玻璃。具有光泽、透明、不透水性等。耐酸碱腐蚀。与玻璃区别：釉层微观组织结构和化学组成的均匀性都比玻璃差，常夹杂各种晶体及未能逸散的气泡。6.1釉的作用及分类6.2釉层的性质6.3坯釉适应性6.4釉料配制原则6.5釉料制备6.6施釉6.7日用陶瓷的装饰6.1釉的作用及分类6.1.1釉的作用1.使坯体对液体和气体具有不透过性；2.覆盖坯体表面并给人以美的感觉，尤其是颜色釉与艺术釉（结晶釉、砂金釉、无光釉）等更增添了陶瓷制品的艺术价值；3.防止污染坯体，为洗刷创造方便条件；4.与坯体起作用，并与坯体形成整体，增加陶瓷强度和硬度。6.1.2釉的分类（自学教材P128表10-1）1.按坯体的类型进行分类•例如：瓷釉、陶釉以及炻(shí)器釉。2.按烧成温度进行分类•1120℃以下烧成的釉称为易熔釉•1120-1300℃之间烧成的釉为中温釉•1300℃以上烧成的釉为高温釉3.按釉面特征分类•釉可分为透明釉、乳浊釉、结晶釉、无光釉、光泽釉、碎纹釉、单色釉、花釉等各种类型。4.按釉料的制备方法分类•(1)生料釉—所用的全部原料都不经过预先熔制，直接加水调制成浆。•(2)熔块釉—此釉在制浆前，先将部分原料熔成玻璃状物质并用水淬成小块(熔块)，再与其余原料混合研制成釉浆。•(3)熔盐釉—此釉不须事先制备，而是在产品煅烧至高温时，向窑内投入食盐、锌盐等挥发物，使与坯体表面作用形成薄层玻璃物质。如果坯料中含有一定量的Fe2O3和CaO，则由于不同气氛，可获灰、黄至棕红色釉层。•(4)土釉—此釉是采用天然有色粘土，经淘洗后直接作为釉料使用。5.按显微结构和釉性状的分类•透明釉—无定形玻璃体；•晶质釉—乳浊釉、析晶釉、砂金釉、无光釉；•熔析釉(液相分离釉)—乳浊釉、铁红釉、兔毫釉等。•所以，同为一种釉，由于分类方法不同可同时具有几种名称。１)什么是生料釉？釉用的全部原料都不经过预选熔制，直接加水调制而成浆。２)什么是熔块釉？釉料制浆前，先将部分原料熔制成玻璃状物质并用水淬成小块（熔块），再与其余原料混合球磨成釉浆。３)什么是盐釉？此釉不须事先制备，而是在产品煅烧至高温时，向窑内投入食盐，盐的挥发物使坯体表面形成薄层玻璃物质。４)什么是土釉？此釉是天然有色粘土经淘洗后直接作为釉料使用。５)什么是长石釉？此釉主要由石英、长石、石灰、和粘土配成，它的特点是硬度大，光泽较强，透明，有柔和感，烧成范围宽。６)什么是石灰釉？此釉主要由氧化钙作熔剂，且氧化钙的分子数应占半数以上，石灰釉弹性好，光泽强，也可以烧成无光釉和乳浊釉，其缺点是烧成范围较狭，制品易烟薰。７)什么是铅釉？此釉部分引用铅的氧化物作为熔剂，常和硼的氧化物一起使用，强烈地降低釉的熔融温度，铅及铅硼釉的最大优点是光泽度强，弹性好，能适用于多种坯体，并能加强色釉的呈色，但考虑到铅毒的危害，目前应尽量少用。6.2釉层的性质6.2.1釉的熔融温度范围由始熔温度至流动温度称作釉的熔融温度范围。始熔温度：当圆柱体试样（φ2mm×3mm）受热至形状开始变化。(收缩)全熔温度：试样变成半圆球的温度。(枝角变圆)流动温度：试样流散开来，高度降至原有的1/3时的温度。某釉料的熔融温度1.釉的熔融温度：要求釉的熔化温度要与坯体相适应，即釉要在坯体中气孔已经排除，已开始烧结出现液相时熔化，过早熔化，将被多孔坯体吸收影响表面光泽，过晚熔化则釉层玻化不好。2.影响熔化温度因素：原料的化学组成和原料细度、均匀度烧成温度和时间等有关。酸度系数（酸碱氧化物摩尔数之比）大，釉的烧成温度高。•测定方法：1）用测定耐火度方法：将釉浆烘干，加糊精(淀粉加热糊状）制成试锥与标准锥一起弯倒的温度。2）用高温显微镜。6.2.2釉的粘度和表面张力1.釉的粘度：釉在熔融状态下的粘度是判断釉的流动情况的尺寸。釉的粘度过小，容易造成流釉、堆釉和干釉等缺陷。釉的粘度过大，易引起桔釉、针眼、釉面不光滑、光泽不好等缺陷。影响釉的粘度的主要因素是：釉的组成和烧成温度釉的组成：釉在一定温度范围内碱金属氧化物增加，粘度下降；CaO高温时降低粘度，MgO高温时具有较高粘度，但是影响比Al2O3小，其它正二价金属与CaO基本相同，B2O3特殊，加入量＜15％，B2O3含量增加，粘度提高，＞15％又起降低粘度作用。2.釉的表面张力釉的表面张力影响釉面平滑程度和釉对坯体的润湿，所以对外观质量影响很大。1）由于表面张力过大会阻碍气体排除、釉对坯润湿不好、熔融液不均化和发生缩釉现象，因此会造成釉面缺陷；2）表面张力过小会造成流釉和小气孔破裂后形成针孔，难以弥合；影响因素：釉的组成（Pb0明显降低表面张力），温度、气氛（还原气氛使表面能力增大）。粘度、表面张力随温度升高而降低。B2O3含量不同时对粘度有不同影响，这和B离子的配位状态有密切关系。B2O3含量较少时，B离子处于[BO4]四面体状态，使结构紧密，粘度随其含量增加而升高。当较多量的B2O3引入时，部分[BO4]会变成[BO3]三角形，使结构趋于疏松，致粘度下降。这称为硼反常现象。（与玻璃相似）1.釉的弹性是能否消除釉层应力引起的缺陷的重要因素。可用弹性模数表示，弹性模数小则弹性大；反之弹性小。弹性好的釉可使坯釉适应性好，即使加热和冷却速度在一定程度上加快也不会使釉面产生缺陷。6.2.3釉的弹性和热膨胀性影响因素：1）组成：碱土金属氧化物（CaO最明显）提高弹性模数，而碱金属氧化物降低弹性模数；B2O3＜12％，含量增加则提高弹性模数，而B2O3＞12％，含量增加则降低弹性模数。硼反常现象。2）晶体尺寸和均匀分布程度：均匀分布的细小析晶有利于提高釉的弹性。3）温度：釉的弹性随温度的升高而降低。4）釉层厚薄：釉层愈薄弹性愈大。2.釉的膨胀性用一定温度范围内长度膨胀百分率或线膨胀系数表示。影响因素：组成、温度。釉层受热膨胀的主要原因是由于温度升高时构成釉层网络质点热振动的振幅增大，这种由于热振动引起的膨胀，其大小决定于离子键间的键力，键力愈大则热膨胀愈小，反之也如此。1）组成：SiO2是釉的网络生成体，有坚强的Si-O键，若其含量高，则釉层结构紧密，热膨胀小。引入碱金属或碱土金属离子削弱了Si-O键，或折断了Si-O键,使膨胀系数增大。碱金属离子增大釉膨胀系数超过碱土金属离子。2）温度：釉的热膨胀系数与温度有关。6.2.4釉的硬度和光泽度1.硬度•硬度是一种材料抵抗另一种材料压入、划痕或磨损的能力。表征材料表层的强度，看成表层产生塑性变形或破坏所需的能量。影响因素：1）釉层化学组成：釉面硬度取决于釉层化学组成，组成玻璃网络的SiO2、B2O3提高硬度。由于硼反常现象，用B2O3代替釉中SiO2时，若B2O3＜15％，随着B2O3的增加，釉的硬度不断增大；若B2O3＞15％，则釉的强度会降低。2）矿物组成、显微结构：釉层析出硬度大的微晶，并高度分散在釉面上，则硬度明显增加，尤其析出针状晶体，效果更显著。提高硬度的晶体：锆英石、锌尖晶石、镁铝尖晶石、金红石、莫来石、硅锌矿等。因此，乳浊釉和无光釉的耐磨性比透明釉高。2.光泽度：是反应釉的平整光滑的指标。表面张力小、折射率大，光泽度好。坯釉适应性是指陶瓷坯体与釉层有相互适应的物理化学性质，使釉面不剥落，不开裂的性能。釉层剥落和开裂的根本原因使釉层所受的应力超过了釉层强度。6.3坯釉适应性•控制釉层应力:1.主要控制坯和釉的膨胀系数差，控制釉层应力是解决坯釉适应性问题的关键。当坯和釉的膨胀系数相等时（α坯＝α釉），则釉层应力最小，但难办到；当α坯＞α釉时，冷却时，釉受到坯体赋予的压缩作用，使其产生压缩弹性变形，从而在凝固釉层中保留下永久的压缩应力，导致制品变形或剥脱。具有压缩应力的釉称为压缩釉，由于用“＋”号表示压应力，又称正釉；当α坯＜α釉时，则在釉层保留永久的张应力，导致制品变形或开裂，又称为负釉。α坯＞α釉α坯＜α釉试样尺寸，φ20mm膨胀系数，α×106/℃抗折强度，MPa无釉瓷5.5（坯）78施白釉瓷5.02（釉）102例如：希望得到受一定压应力的釉层，α坯＞α釉受到压应力釉层：不易剥落、能抵消产品在使用时可能受到的部分张力，提高产品的机械强度和抗热震性。2.组成不变时，釉层应力与其厚度极其相关应力变化的总趋势为釉层加厚，釉的压应力降低。一般常见釉层厚＜0.3mm。厚度由釉浆的稠度、上釉的次数、坯体气孔率等工艺因素决定。3.釉层的弹性釉层的弹性是缓和釉层应力的另一个因素，生产中将釉的弹性调大一些，能减少产品的开裂。6.4釉料配制原则6.4.1釉料的组成应适应坯体的工艺性能1.釉的成熟温度应稍低于坯体烧结温度范围的上限；2.釉的始熔温度应高于坯体中碳酸盐，硫酸盐和有机物的分解和挥发的温度；3.熔化的温度范围也要求尽可能宽。6.4.2要使釉层的物理化学性质与坯相适应1.釉的膨胀系数和弹性模量略小于坯；2.控制好坯釉的酸度系数（C.A）瓷坯的C.A＝1～2；瓷釉的C.A=1.8~2.5;陶坯的C.A＝1.2～1.3；陶釉的C.A＝1.5～2.5•酸度系数是指釉（坯）中酸性氧化物与碱性氧化物之比。•式中：RO2酸性氧化物摩尔数；•R2O+RO+3R2O3碱性氧化物摩尔数。•C.A=RO2R2O+RO+3R2O36.4.3合理选择釉用原料配釉要用天然矿物原料，也要用化工原料，以便调整好釉浆的性能及很好的适应坯体。原料选择注意下列问题：1）制釉原料要求纯度高，并与其它原料分开贮存，以免杂质混入；2）采用不溶解于水的原料，避免釉浆组分被坯体吸入，影响其性质；3）石英、长石原料仔细挑选、洗涤；4）石英预烧利于粉碎，同时将其中铁杂质暴露选出，粘土部分预烧，防止其过量收缩，对施釉发生影响；5）利用废瓷部分取代长石作为制釉原料，粉碎前必须洗涤，除去污泥与灰尘。6.5釉料制备一定的细度：直接影响稠度、悬浮性、粘附性及釉面质量，一般筛余0.1-0.2%适中的相对密度（浓度）适宜的流动性（粘度）釉料通常分为生料釉和熔块釉两种生料釉：将全部已加工至粒度的釉用原料按配比精确称量后，直接加水至球磨机内研磨。熔块釉：先将一些水溶性或有毒的，易挥发物质单独混合调配，至较高温度下熔化后冷却成玻璃状碎块（称之为熔块），再将熔块与适量粘土配合成釉。釉料应具备的基本性质：•施釉的基本方法：6.6施釉浸釉：将坯体手工全部浸入釉浆中，又称蘸釉。所用釉浆浓度比喷釉法大。盘类产品采用的飘釉法也是浸釉法的一种。淋釉：又称浇釉，是将釉浆浇到坯体上，强度差的生坯不能用浸釉，可采用浇釉（釉面砖等广泛采用）。喷釉：利用压缩空气将釉浆通过喷枪或喷釉机喷成雾状，使之均匀地粘附于坯体上。釉层厚度比较均匀，易于控制，与其它方法比容易实现机械化、自动化，适于大型薄壁及形状复杂制品。其它方法：荡釉：将釉浆注入器物内，然后上下左右摇动，使釉浆布满内表面，然后将余浆倒出。用于对中空制品，如壶、花瓶及罐、缸等内部施釉。涂刷釉：用毛刷或毛笔浸釉后，再涂刷在坯体表面上。多用于在坯体上施几种不同釉料，形成特厚釉层及补釉操作。喷釉：利用压缩空气将釉浆通过喷枪或喷釉机喷成雾状，使之均匀地粘附于坯体上。釉层厚度比较均匀，易于控制，与其它方法比容易实现机械化、自动化，适于大型薄壁及形状复杂制品。6.7日用陶瓷的装饰•装饰是在陶瓷器体上进行艺术加工的工序，它使既有实用价值又有艺术感，并能扩大制坯原料的来源和提高产品等级。其装饰技法有：1）雕塑：刻花、剔花、堆花、镂空、浮雕、塑造；2）色坯与化妆土；3）色釉：单色釉、复色釉、变色釉、窑变花釉；4)晶化釉：结晶釉、砂金釉、液－液分相晶化釉；5）釉上彩：古彩、新彩、光彩、印彩、刷彩、喷彩、贴花；6）釉下彩和釉中彩：贴花、印彩、彩绘；7）贵金属装饰：亮金、磨光金、腐蚀金；8）其它装饰方法：如光泽彩、碎纹釉、无光釉、流动釉、斗彩、照相装潢。釉上彩：在烧过釉面上用低温颜料进行彩绘，然后在不变的温度下进行彩烧的方法。优点：彩烧温度低，许多陶瓷