組成成分對奶黃色釉影響的研究*

劉霄昱 黃晨宇 劉 武 王 慧 曾令可

(華南理工大學材料科學與工程學院 廣州 510640)

前言

近年來，我國城鎮化建設得到了快速的發展，人民生活水平也日益提高，擁有一套裝修美觀氣派的房子已成為當今的時尚。衛生陶瓷作為人們裝修水平上檔次的重要標志，已得到了快速發展。從1995年起，我國衛生陶瓷的產量已躍居世界首位，據不完全統計，我國目前的年產量已超過7 000萬件。以前我國中高檔衛生陶瓷產品依賴國外進口，目前我們已發展成為衛生陶瓷出口大國。據不完全統計，2005年，我國衛生陶瓷出口量已達2 825萬件，出口總額已突破3億美元。目前建筑衛生陶瓷工業已成為建材工業的重要組成部分，衛生陶瓷產品也成為生活中不可或缺的日常用品[1～6]。

衛生陶瓷產品的外觀和質量直接影響衛生潔具的整體質量和人們生活水平質量。釉是一種藝術品，是附著在衛生陶瓷表面的玻璃層，在釉中加入各種著色劑可獲得美麗的顏色，其顏色和質量同樣也直接影響著產品的質量[7～13]。以黃色基調為主的衛生潔具是非常流行的色調，鐠黃作為黃色釉的著色劑，是現在非常流行的著色劑，它相對傳統的配置黃色釉常用的銻、鈦、鐵為發色劑更為優越，達到色劑用量不多且發色好的效果[14～15]。應消費市場的需求，本實驗對黃色色調的釉進行探討研究，從基本的配方入手，調節原料配方比例及工藝參數，成功地研制出釉面效果好、顏色穩定且符合經濟效益的奶黃色釉。

1 實驗

1.1 實驗原料

實驗所用原料有：鉀長石、石灰石、氧化鋯、高嶺土、石英、白云石、鐠黃。

1.2 實驗儀器及設備

實驗用儀器以及設備主要有：電子感應天平、行星式球磨機、電熱鼓風干燥箱、電爐。

1.3 實驗流程

工藝流程如圖1所示。

實驗過程主要工藝參數：球磨時間：15 min；釉漿細度：過100目篩，篩余0.02%；球磨參數：料∶球∶水=1.0∶1.2∶0.8；球磨15 min；釉漿容重：1.5～1.7 g/cm3；施釉工藝：浸釉；最高燒成溫度為1 250 ℃。

圖1 工藝流程圖

2 結果分析與討論

2.1 氧化鋯對釉面的影響

固定其余成分的含量，取3個不同的氧化鋯含量進行氧化鋯含量對釉面影響的實驗。各樣品組成成分如表1所示。

表1 改變氧化鋯含量的單因素實驗(g)

圖2 氧化鋯含量對釉面的影響

樣品釉面特征f-1釉面光滑,無縮釉,無氣孔f-2釉面光滑,無縮釉,無氣孔f-3釉面較光滑,有破口釉泡

實驗結果表見2,其樣品照片如圖2所示。

根據樣品綜合分析，鋯在釉中雖能起到乳濁作用，但從樣品f-3來看，鋯含量過多，則釉的高溫粘度提高，釉的流動性能變差，使得燒結過程中氣體難以排出，產生釉泡。由樣品結果可知，氧化鋯質量百分比不超過9%。

2.2 鐠黃含量對釉面發色的影響

固定其余成分含量，取6個不同的鐠黃含量進行鐠黃含量對釉面發色影響的實驗。各樣品組成成分見表3，不同鐠黃量燒出的釉面效果照片如圖3所示。

表3 改變鐠黃含量的單因素試驗(g)

圖3 不同鐠黃量燒出的釉面效果圖

從燒成的樣品來看，從試樣g-3開始黃顏色就開始變得更深，遠超出淡黃色的范疇，g-2黃顏色太淺，因此初步得出鐠黃加入量在1～2 g為宜。所以下面的單因素實驗均以2 g作為標準。

2.3 石英含量對釉面的影響

固定其余成分的含量，取3個不同石英含量試樣進行對釉面影響的實驗。各樣品組成成分見表4，其樣品照片如圖4所示。

表4 改變石英含量的影響(g)

石英作為釉料的主要原料，是生成釉玻璃的主要成分，從釉面結果可以看出，試樣b-1～b-3光澤度越來越好，且其顏色越來越鮮艷，適當提高硅含量可提高釉的白度、耐磨度及硬度。

圖4 石英含量對釉面的影響

2.4 高嶺土對釉面的影響

固定其余成分的含量，分別取3個不同高嶺土含量的試樣進行對釉面影響的實驗。各樣品組成成分見表5。

表5 改變高嶺土含量的單因素試驗(g)

高嶺土含量對釉面的影響結果如表6所示。其樣品照片如圖5所示。

圖5 高嶺土含量對釉面的影響

樣品釉面特征d-1釉層較薄,粗糙不平,有縮釉d-2釉層較厚,無縮釉、效果較理想d-3釉層較厚,不平整,有縮釉

高嶺土化學通式為Al2O3·2SiO2·2H2O，在釉中可改善釉的懸浮性、穩定性，在d-1中釉面較薄就是因為釉漿懸浮性較差，釉料有沉降，導致施釉釉層較薄，釉面較粗糙。適量的高嶺土能改善釉的性能，能提高釉的熔融溫度，增加其高溫粘度。從d-3釉面效果可知，高嶺土過量則會因其高溫粘度提高，釉面流動性減弱，釉面開始縮釉，甚至開裂。根據實驗結果分析，高嶺土含量占釉的質量百分比為10%時，效果最佳。

2.5 長石含量對釉面的影響

表7 改變長石含量的單因素試驗(g)

固定其余成分的含量，分別取3個不同長石含量的樣品進行對釉面影響的實驗。各樣品組成成分見表7，長石對釉面的影響，其結果如表8所示。

圖6 長石含量對釉面的影響

樣品釉面特征a-1釉面粗糙,有釉泡及針孔a-2釉面較平整,無針孔、釉泡a-3釉面平整,無針孔、釉泡

從燒出樣品來看，a-3效果比較理想，長石為釉用原料的主要組成，在釉中起到助熔劑的作用，適量增加長石含量，可提高釉面的光澤度，穩定性，降低釉面缺陷。本實驗使用的是鉀長石，鉀長石高溫粘度大，熔融溫度范圍寬。長石含量對釉面的影響如圖6所示。

2.6 白云石對釉面的影響

固定其余成分的含量，取2個不同的白云石含量進行對釉面影響的實驗。各樣品組成成分如表9所示。

表9 改變白云石含量的單因素試驗(g)

白云石對釉面的影響，其結果如表10所示，樣品照片如圖7所示。

圖7 白云石含量對釉面的影響

釉面特征e-1釉面平整光亮,無針孔e-2釉面亮度略低,有輕微裂痕

經實驗樣品分析可知，e-1釉面效果最佳，白云石的主要成分是CaCO3、MgCO3，高溫可分解為CaO和MgO，白云石在釉中也能起到熔劑的作用，與堿金屬氧化物相比，能提高釉的強度及硬度，降低釉的膨脹系數。根據相關理論知識，CaO既能與釉料反應也能與坯料反應，可促進坯釉中間層的發育，從而減弱釉面的龜裂。同時加入白云石的釉，可拓寬其熔融溫度范圍。

3 結論

1)氧化鋯加入量不宜超過9%。

2)鐠黃加入量約為2%時，效果最好。

3)適當提高硅含量可提高釉的白度、耐磨度及硬度。

4)適量加入高嶺土能改善釉的性能，能提高釉的熔融溫度，增加其高溫粘度；過量則會因其高溫粘度提高，使釉面流動性減弱，釉面開始縮釉，甚至開裂。高嶺土加入量質量百分比為10%時，效果為佳。

5)適量增加長石含量，可提高釉面的光澤性，穩定性，降低釉面缺陷。

6)適量增加白云石含量能增加釉的強度及硬度，降低釉的膨脹系數，可促進坯釉中間層的發育，從而減弱釉面的龜裂。

1 中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化委員會.GB 6952-2015.衛生陶瓷.北京：中國標準出版社，2006

2 王東升.衛生瓷與墻地磚配方.北京：化學工業出版社，2013

3 劉雪東,王澤華.黃色釉在衛生瓷中的應用.佛山陶瓷，1996 (3):33～35

4 石棋,李月明.建筑陶瓷生產技術.南昌：江西高校出版社，2010

5 馬鐵成.陶瓷工藝學.北京：中國輕工業出版社，2012

6 楊金萍,吳建青.熔塊法白色料的研制.中國陶瓷工業，2012(3)：9～11

7 劉康時.陶瓷工藝原理.廣州:華南理工大學出版社，1994

8 李經仁,李月明,李潤潤,等.氧化鈦乳濁生料釉的研制.江蘇陶瓷，2009(6)：29～37

9 王磊.高白釉的研制及性能研究：[碩士學位論文].武漢：武漢理工大學，2010

10 徐曉虹,周城,吳建鋒,等.用于生態陶瓷的乳濁釉及其乳濁激勵的研究.武漢理工大學學報，2008(2)：14～16

11 宮華,孫明星.鋯生料乳濁釉的研究.陶瓷科學與藝術，2003(3)：24～26

12 楊文頤.建筑衛生陶瓷.北京：化學工業出版社，2001

13 余榮臺.鎂質生料無光釉在衛生瓷中應用研究.中國陶瓷，2008(8)：49～50

14 俞康泰.陶瓷色釉料與裝飾導論.武漢：武漢工業大學出版社，1998

15 俞康泰.現代陶瓷色料與裝飾技術手冊.武漢：武漢工業大學出版社，1999