鋯基色料在不同粒度分布熔塊釉中的對比試驗

摘要 本文研究了低溫透明熔塊釉不同粒度分布對鋯基色料發色的影響，通過對比試驗得出了適合鋯基色料發色的粒度范圍，并簡要考察了影響鋯基色料在熔塊釉中發色的因素。

關鍵詞 熔塊釉，粒度分布，鋯基色料

1前 言

熔塊釉以其眾多的優點，在陶瓷工業中，尤其是建筑陶瓷領域得到了廣泛應用。鋯基三原色（釩藍、鐠黃、鋯鐵紅）是陶瓷工業中使用最廣泛的色料品種，鋯基三原色用做色釉的情況非常普遍。

本文以低溫透明熔塊釉為基礎釉，以鋯基陶瓷色料為發色物質，研究了不同粒度分布的釉料中鋯基色料的發色情況。通過平行對比試驗，得出了相應結論。

2試驗

2.1 試驗儀器及設備

立式快速磨（帶1L氧化鋁球磨罐及氧化鋁球）、行星式微粒磨（帶100g容量瑪瑙罐及瑪瑙球）、電子天平、量筒、施釉設備、實驗室用快速生溫電爐、激光粒度分析儀、色差儀、標準篩、烘箱等。

2.2 試驗用原料

試驗所用熔塊為廣東某廠生產的低溫透明熔塊，其化學組成為（wt%）：SiO₂：40～60、Al₂O₃：3.1～10、NaKO：3.1～12、MgO：0.1～3、CaO：3.0～10、BaO：0.1～3、ZnO：3.0～9.0、PbO：5～10、B₂O₃：3.1～10。該熔塊的燒成溫度范圍為1000～1060℃，熱膨脹系數約為1.93×10-5/℃，軟化點在660℃左右。

試驗用鋯基色料為本公司生產的釉用色料，該系列色料具有發色深、穩定性好、使用范圍廣等特點。所用色料三原色分別是釩藍（編號為220322，組成系統為Zr-Si-V）、鐠黃（編號為230336J，組成系統為Zr-Si-Pr）、鋯鐵紅（編號為270374，組成系統為Zr-Si-Fe）。

試驗所用坯體為山東淄博某廠大量生產使用的普通墻磚坯體，該坯體已在1120～1160℃素燒，坯體的化學組成為（wt%）：SiO₂：65.66、Al₂O₃：14.97、Fe₂O₃：0.61、CaO：6.93、MgO：1.75、K₂O：3.54、Na₂O：0.84、I.L：6.45。

為了保證素燒磚坯體的底色一致，在素燒磚上又上了一層FERRO公司的高白化妝土。該化妝土燒后白度大于80度。因為電爐也有一定溫差，所以試驗中選用小規格的坯體，坯體規格為5cm×10cm。坯體上完化妝土后充分干燥、備用。

試驗所用蘇州土為高白優級蘇州土，主要組成為（wt%）：SiO₂：46.78、Al₂O₃：36.23、Fe₂O₃：0.14、CaO：0.60、MgO：0.18、K₂O：1.12、Na₂O：0.68、I.L：13.15。

2.3 釉漿制備

試驗采用平行對比試驗法，單一考察熔塊粒度分布對色料發色的影響。首先把熔塊加工成粉末以方便使用。將稱好后的熔塊倒入1L容量的氧化鋁球磨罐中，加入適量的水球磨。球磨采用立式快速球磨機，球磨參數控制料:球:水（wt%）=0.5:1.0:0.45。球磨一定時間后將釉漿過100目篩，烘干、備用。根據球磨時間的長短可獲得不同粒度分布的熔塊粉，見表1。

按比例仔細稱量熔塊干粉和蘇州土，其中熔塊約為95wt%～97wt%，蘇州土約為3wt%～5wt%，然后再分別外加6wt%的鋯基色料。為獲得較好的流動性及保持釉漿長時間懸浮，球磨時加入50%～60%的羧甲基纖維素溶液。CMC型號為德國產OPTAPIX C 50G，溶液可在1000ml水中加入5g纖維素并充分溶解制得。由于熔塊粉已加工到所需細度，球磨的目的只是為了獲得均勻的色釉漿，因此球磨時間可大大縮短，控制在5～10min即可，以免對熔塊的粒度分布有大的改變。球磨好的色釉漿過篩后倒入燒杯中陳腐、備用。

2.4 施釉與燒成

在施釉前將坯體清潔干凈。施釉時要注意厚度均勻，以免產生色差，一般控制生釉層厚度為0.6～0.8mm。施釉后的坯體要經充分干燥后方可入窯燒成。

燒成采用實驗室用快速燒成硅碳棒電爐，升溫時間設置為45min，燒成溫度設置為1050℃，保溫時間設置為5min，然后關閉電爐，鼓風快速冷卻。

3結果與討論

3.1 測量結果

將釉燒后制備好的試片用進口色度儀分別測試其色度值（CIELab及XYZ）。測試條件：C光源/2。各數值取3次測試結果的平均值，測量結果見表2。

3.2 結果分析

釉燒后各試片釉面光澤度、平整度均非常好，顏色鮮艷，釉面無缺陷。

3.2.1熔塊粒度分布對釩藍色料發色的影響

對于釩藍色釉來說，隨著熔塊釉粒度從F1變化到F4，b值基本未變化，a值逐漸增大，L值先逐漸變小，然后突然增大。a值逐漸增大且仍為負值，說明綠色調在減弱，顏色變得更純凈。從F1到F3，L值先逐漸變小，說明色料的發色深度略有加深；但在F4時，L值又突然增大，對應的著釉料粒度從D90=17.97μm變化為D90= 14.02μm，此時的釉料太細，熔融溫度降低，對色料的侵蝕加強，導致發色深度有所減弱，而且此時釉面有縮釉的傾向。而F1的粒度又相對太粗，釉漿易于沉淀，且發色偏綠，也不如F2和F3發色好。

3.2.2 熔塊粒度分布對鐠黃色料發色的影響

對于鐠黃色釉來說，隨著熔塊釉粒度從F1變化到F4，L值基本未變化，a值和b值呈波折變化。從F1和F4的對比來看，F4的a值和b值都明顯比F1小，表現在顏色上就是F4不如F1發色純凈，色調不如F1黃。從中可以看出，釉料太細不利于鐠黃色料的發色，釉料粗一些反倒利于其發色。

3.2.3 熔塊粒度分布對鋯鐵紅色料發色的影響

對鋯鐵紅色釉來說，隨著熔塊粒度從F1逐漸變化到F4，L、a、b值都是逐漸增大的趨勢，表現在顏色上就是色調越來越偏紅、偏黃，但發色深度略有降低。綜合考慮，釉料太細不利于鋯鐵紅色料的發色。

3.3 燒成制度的影響

試驗證實，快速冷卻有利于提高熔塊釉的釉面質量，也有利于色料的正常發色。采用慢速冷卻時，色釉的顏色除鋯基色料變化相對較小外，其余色料均變化較大。而且，保溫時間不宜過長，一般應控制在5～10min，因此過長的保溫時間也對色料的發色有不利影響。

4試驗結論

（1）對于低溫快燒熔塊釉，粒度分布控制在D90=18～26μm之間比較合適；

（2） 鋯基色料的穩定性很好，熔塊粒度分布的不同對其在釉中發色的影響較小；

（3） 選擇合適的燒成制度對獲得優良的彩色熔塊釉產品很重要。