變色結晶釉的研制

摘 要 本文在硅酸鋅結晶釉的基礎上加入變色色料，對基礎結晶釉的組成、變色顏料的組成和添加量、制備工藝條件等進行了系統的研究試驗。通過采用一定的生產工藝，成功研制出燒成溫度為1340℃的新型結晶釉——變色結晶釉，并探討了各組成及工藝制度對結晶尺寸的影響，確定了最佳的工藝配方，分析了影響變色效果的各個因素。

關鍵詞 變色結晶釉，硅鋅礦，析晶

1前言

結晶釉是一種名貴的藝術釉，其基本特征是釉面上有許多各種形狀的晶花，它是利用釉熔體中的成晶物質在過飽和狀態下，通過快速冷卻自然生長形成的[1]。國內外對結晶釉的研究主要以硅鋅礦結晶為主，其晶花顏色主要為藍、綠、黃、白等。本研究以稀土元素釹合成釹變色色料并使其在硅酸鋅晶體中呈現紫羅蘭變色，形成變色結晶釉[2]。

2實驗

2.1 原料及化學組成

基礎釉用原料中的礦物原料均采用粉狀料，除此之外，還采用了氧化鐵、氧化銅、氧化鋅等化工原料。試驗用主要礦物原料的化學組成見表1。

2.2 變色結晶釉的研制

2.2.1 實驗工藝流程

變色顏料（或著色劑）+基礎結晶釉→混合→研磨→上釉→干燥→燒成→測試

2.2.2坯體制備工藝流程

配料→球磨→除鐵→干燥→研磨→過篩→造粒→干壓成形→烘干備用

先根據配方進行配料，按照由多→少→多的順序進行稱料，然后將料混合，球磨時料:球:水（wt%）=1:1:0.6，用烘箱進行干燥，再用研缽進行研磨，過40目篩，用噴霧式壓力水壺加水造粒，陳腐12h之后進行干壓成形，最后進行干燥，準備上釉。本研究所用的坯料為古陶瓷研究的坯泥，直接研磨，噴霧造粒，陳腐12h，干壓成素坯。

2.2.3基礎結晶釉的確定

以硅酸鋅結晶釉為基礎，其試制配方的組成范圍見表2。

2.2.4釉漿的制備工藝

將各種料粉，按配比稱取（著色劑需先加工研磨到極細），過60～80目篩，加入70%的水，同時加0.2%的CMC，在三頭快速瑪瑙研磨機中進行混合研磨30min。用這種方法制備的釉料適合于涂釉、澆釉、浸釉，因為這種制釉方法不僅制法簡單、速度快，而且能充分利用釉料，比較節省、靈活。

2.2.5變色顏料的制備工藝流程和配方組成的確定

變色顏料的配方組成見表3，其制備工藝流程為：

配料→煅燒→粉碎→洗滌→烘干→過篩→待用

2.3實驗主要工藝參數

釉料過60～80目篩后加入70%的水和0.2%的CMC，在三頭快速瑪瑙研磨機中混合研磨30min。釉層厚度控制在1.6～2mm。實驗燒成制度為：從室溫～600℃，升溫速率為10℃/min；600℃～1000℃，升溫速率為6～7℃/min；1000℃～1340℃，升溫速率為150℃/h。在1340℃保溫5min，然后降至1260℃保溫2h后自然冷卻，其升溫曲線如圖1所示。

2.4 樣品的檢測分析方法

將按上述方法研制的釉涂施在試片上，經燒成，得到以玻璃相為主的存在一定大小晶花的變色結晶釉。在不同光源下使用SC-80色度分析儀進行色度值的測定；采用日本理學D/max-3C自動X衍射儀測定其主晶相。

3結果分析與討論

3.1 變色結晶釉結果分析

變色結晶釉燒成后，其試樣在陽光下呈現出紫紅色，在日光燈下呈現出天青色，在白熾燈下呈現出粉紅色，達到良好的變色效果。不僅晶花生長完全，而且晶花與底色不同，具有明顯的變色效果。優選出著色效果好、變色敏感的變色結晶釉，用色度分析儀進行測定，其值見表4所示。

根據表4中的色品坐標，采用CIE色度圖可確定：變色釉在太陽光下的色調主波長是480nm，為藍色；在白熾燈下的色調主波長是582nm，為黃橙色；在日光燈下的色調主波長是472nm，為藍色或藍紫色[3]。變色結晶釉的顏色變化情況見表5所示。

3.2 釉面XRD分析

對優選出的著色效果好、變色敏感的變色結晶釉通過XRD分析（見圖2），得到主晶相為硅酸鋅的結晶釉。

3.3 組成對結晶的影響

釉料的組成成分對結晶效果的影響很大：氧化鋅的含量影響高溫過飽和度；石英是硅鋅礦結晶體的組成部分，含量過多時將提高釉的高溫粘度和燒成析晶溫度；結晶促進劑有助析晶。因此在確定結晶釉配方時，一定要根據各組分的作用，考慮最適宜的添加量。氧化鋅的含量過多會增加析晶數量，并導致釉面和晶花不光滑；含量太低，又會因高溫熔液的過飽和度不夠而不結晶；Al₂O₃加入量不應大于3%～4%，否則會因其提高釉粘度而影響晶體發育。

3.4 釉料細度對結晶的影響

作為結晶釉熔質的氧化鋅，大顆粒更容易析晶，因為粗顆粒的氧化鋅抗高溫熔解能力強，相對的局部過飽和度較高，有助于晶核形成，一般過60～80目篩即可。石英粉、長石粉、著色劑則較細為好，能降低釉的熔點，同時能使高溫的物理化學反應更完善，有利于晶體的生長；細的著色氧化物還能使著色能力發揮充分，呈色均勻。

3.5 釉層厚度對結晶的影響

結晶釉的釉層厚度要比一般的釉層厚，這樣在高溫狀態的燒成過程下，釉流動性較好，同時能在釉層與釉面垂直的方向使晶體出現較大的懸浮空間，且能在析晶過程中形成較大的渦流，有助于晶體的生長發育。

3.6 燒成制度對結晶的影響

燒成溫度對結晶的影響很大（見表6），溫度過高會熔化晶核，不易出現結晶或只出現極少數的大晶花和殘晶；溫度太低則導致釉的粘度大，晶花小，數量多，或者表面粗糙。降溫后的析晶溫度和保溫時間是決定結晶多少和大小的關鍵，析晶溫度接近熔點時晶花少而大，遠離熔點則晶花多而小；降溫幅度超過250℃則不易結晶；另外，保溫時間的長短影響著晶體的大小，一般保溫時間長，結晶體就大[4]。

硅鋅礦結晶釉只適宜在氧化氣氛中燒成，而不宜在還原氣氛中燒成。如果在燒成過程中窯內氧化氣氛不足（尤其是在釉開始熔化后），會造成不結晶，或只出現幾個發育不完全的晶體，并且晶花表面極為粗糙，色澤也極不理想。溫度均勻、冷卻速度適當時，結晶釉晶體的各棱可以近似相等的速度長大，形成美麗的晶花；溫度不均勻，冷卻速度過大時，則部分晶棱發育良好，部分晶棱發育差。同時，同一爐中往往會出現晶體厚薄不同的產品，例如在爐溫較高處，由于釉料粘度較低，易產生薄而大的花形，在爐溫較低處，則會出現厚而大的花形。

4結論

（1） 硅鋅礦結晶釉的氧化鋅用量在25%～35%左右能生成美麗的晶花；

（2） 硅鋅礦結晶釉要在氧化氣氛中燒成，還原氣氛對其不利；

（3） 配方中SiO2含量低，會產生不規則結晶；增加SiO₂的含量會使釉的粘度增大，降低結晶的速率；

（4） 一定要控制好氧化鋁含量。氧化鋁增加會使釉的粘度增加，降低結晶速率；

（5） 在結晶釉的基礎上，外加10%～15%的變色色料，就會生成變色結晶釉；

（6） 本配方的最高適宜燒成溫度為1340℃，保溫5min，然后降溫至1260℃，保溫2h，可得到美麗的結晶釉。

參考文獻

1 黃小青.硅鋅礦結晶釉的工藝過程的探討[J].中國陶瓷，

1989，22(1)：26～30

2 陸小榮.變色結晶釉的研制[J].江蘇陶瓷.1997，30(4)：3～4

3 于長鳳，朱小平等. 稀土氧化物對變色結晶釉呈色的影

響[J].中國陶瓷工業，2002(5):11～16

4 王迎軍，劉康時.結晶釉中硅鋅礦晶體的核化與生長[J].中國

陶瓷，1986，（6）：4～12

Study on Photochromic Crystalline Glaze

Liu Yamin Liang Baiqing Xiao Jinghong Yuan Fangli Chen LeiLiang YongchengTang Miaoling

(Foshan Entry-Exit Inspection Quarantine Bureau Foshan Guangdong 528000)

Abstract： With adding photochromic pigmentto Zn2SiO4 crystalline glaze， the composition of the foundation glaze，the composition and content of photochromic pigment，preparation condition， and so on were studied.The photochromic crystalline glaze under 1340℃ had been developed by a certain production process.The influences of compositions and technological conditions on crystal size were studied.The best technology formulation had been determined.The various factors which influenced the photochromic effect were analyzed.

Keywords: photochromic crystalline glaze，willemite，crystallization