無鋯乳濁釉的研制

摘 要: 本文以粘土、鉀長石、石英、硅灰石、氧化鋅、滑石、硼鈣石等為原料，形成K2O-CaO-MgO-ZnO-B2O3 -Al2O3-SiO2系統釉料，運用四角配料的方法進行配制，獲得釉面平整、白度和光澤度高的無鋯乳濁釉。采用XRD、SEM等測試手段，研究了該釉的微觀結構和乳濁機理。

關鍵詞:乳濁釉;無鋯;四角配料

1 前言

目前陶瓷行業中，普遍使用鋯英石作為乳濁劑來獲得高白度、高光澤度的墻地磚釉面。但是我國鋯資源相對匱乏，目前大量依賴進口，價格不斷上漲，增加了企業的生產成本。而且一般鋯英石和一些放射性元素伴生，在后期加工中難以分離，長期在有放射性環境下生活，會對健康造成危害，因此研究成本低廉的無鋯乳濁釉有很大的意義[1-4]。本研究用傳統制釉原料長石、石英等作為原料，形成K2O-CaO-MgO-ZnO-B2O3-Al2O3-SiO2系統釉料，采用單因素法對生產工藝和體系配方進行探索性試驗，用四角配料法[5]優化基礎釉配方，得到白度和光澤度較好的乳濁釉。

2 實驗

2.1實驗儀器及設備

SX2-4-10箱式節能電阻爐;JY3002型電子天平;壓片機;HYB-Ⅱ型快速球磨機;101-0干燥箱;KSW型溫度控制器;HY-BDY數顯白度儀。

2.2實驗原料及組成

實驗所用原料為鉀長石、氧化鋅、硅灰石、滑石、粘土、碳酸鋇等，其化學組成如表1所示。

2.3坯料

本實驗所采用的坯料為廣東某廠的坯料，采用壓制成形工藝。

2.4釉料配方組成

通過大量配方的實驗對比，在實驗配方中調節長石、硅灰石、氧化鋅、硼鈣石原料的用量(圖1)。采用四角配料法得到A、B、C、D四個頂點配方，四角配方以及其化學組成見表2和表3，然后再按照圖1中的比例依次配出其余38組釉料配方。

2.5釉料的制備流程及主要參數

(1) 料:球:水=1:2:0.7;

(2)球磨時間:用HYB-Ⅱ型快速球磨機球磨10~15min;

(3) 釉漿細度:250目篩余0.03%~0.06%;

(4)施釉方式:采用淋釉的方法，釉層厚度在0.3~0.5mm;

(5) 燒成溫度:1180~1220℃，保溫10~15min。 2.6釉面組成及性能表征

采用日本產D/max-ⅢA 型轉靶X 射線衍射儀對釉層物相進行分析;采用日本產JSM-5610LV型掃描電鏡觀察樣品的顯微結構，分析其中的物相成分;用HY-BDY型白度儀測試實驗制得的不同釉燒樣品的白度。

3 結果與討論

3.1配料實驗結果

通過觀察，A點釉面白度較好，但釉面質量不佳;B點白度高，但光澤度較低;C點表面質量好，有光澤度，但白度較低;D點釉面無光。觀察試驗所獲得的試樣，基本可以分成四種情況:無光釉、乳濁釉、半乳濁釉和透明釉。趨于圖中心的樣品，釉面白度和光澤度較好，表4列出了幾組有代表性的配方的釉面質量情況。

3.2礦物組成與釉面質量的關系

通過表4和其余樣品釉面的觀察，隨著鉀長石量的增加，釉面的表面平整度提高，白度先升高后下降，這是因為K2O對降低釉的表面張力和提高乳濁度有重要的影響，但K2O提高了釉在低溫下的熔融溫度，要限制其在一次燒成墻面磚中的過度使用。氧化鋅的加入能增加釉面的質感，能提高釉的光澤度和白度，但氧化鋅過量則會造成光澤降低甚至無光。通過用硅灰石取代石灰石引入CaO，減少了石英用量，降低了燒成溫度，并且能提高釉面平整度、增加光澤度，但加入量過多會析出鈣長石，造成光澤度下降。通過加入硼鈣石在生料釉中引入B2O3，B2O3能降低釉熔體的表面能，減小釉面的表面張力，提高釉面的平整度，光澤度隨之增加，并且B2O3在釉中還有促進分相的作用，能夠增加乳濁度;但B2O3引入量過高，會使表面張力過小，使釉面氣泡破裂時所形成的針孔難以彌合。綜合上述分析，選釉面質量好、白度最高的21#配方進行XRD、SEM分析。

3.3XRD相組成分析

從圖2可以看出，21#配方釉面的主晶相是透輝石，還有一定的非晶相存在，說明21#配方是分相和析晶共存的乳濁釉。

3.4釉面顯微結構研究

圖3為21#配方釉的顯微結構照片。從圖3中可以看出，釉中存在大量晶相，XRD分析可以得知，晶相主要是透輝石晶體;此外，在晶相周圍還有均勻分布的分相小液滴，液相的尺寸在0.2~0.6μm，與可見光波長相近。

3.5乳濁機理

當入射光照射到含有懸浮粒子的非均質釉層時，由于粒子與玻璃(釉)兩者折射率不同，入射光的反射減弱，光向四面散射，造成釉的乳濁。懸浮粒子的數量越多，它與玻璃相的折射率差值越大，乳濁度越高。乳濁性除取決于熔化相(玻璃釉)的折射率以外，還受分散相粒子的大小和形態的影響。

在析晶和分相共存的乳濁釉中， 釉中有晶相的小顆粒，還存在因分相形成的小液滴。雖然與玻璃相的折射率相差不大，但由于數量很多，均勻分布且尺寸(0.2~0.6μm)與可見光波長接近，對可見光有較好的散射作用，并且析出的透輝石進一步提高了光的散射，增加了乳濁效果。

4結 論

(1)利用四角配料法，制備了K2O-CaO-MgO-ZnO-B2O3 -Al2O3-SiO2系生料乳濁釉，采用適當的燒成制度，能夠獲得白度和光澤較高的無鋯乳濁釉。

(2)本實驗研制的無鋯乳濁釉，燒成溫度為1180~1220℃，釉面白度76°~80°，為分相和析晶共存的乳濁釉，析出的晶體以透輝石為主。

參考文獻

[1]K. Pekkan，B. Karasu. Zircon-free frits suitable for single fastfiringopaque wall tile glazes and their industrial productions[J]. Journalof the European Ceramic Society，2009，29:1571-1578.

[2]楊金萍，王靜. 新型無鋯乳濁劑的研制[J].中國陶瓷工業.2007.14(4):1-3.

[3] 朱振峰，陳平，曹升福. 高溫乳濁白釉的研制[J].陶瓷，2002(2):33-36.

[4] 李易進.生料乳濁釉在日用陶瓷生產中的應用[J].佛山陶瓷，2003(3):27-29.

[5] 聶曼云，劉桐榮，高力明.簡便高效的四角配料法[J].中國陶瓷，1994(3):38-39.