無鉛仿金屬光澤釉的試制

董偉霞，包啟富，周健兒，萬飛

（景德鎮陶瓷大學材料科學與工程學院，景德鎮333001）

1 前言

金屬光澤釉作為一種特殊的結晶釉，由于其耐氣候性和耐腐蝕都很好，而且還可以形成十分逼真的金屬質感光澤效果，具有很高的使用和欣賞價值，因此被廣泛地應用于建筑陶瓷行業。金屬光澤釉在應用上有三個特點：（一）由于其金屬質感使得瓷磚特別是仿古磚的表現力更強。金屬光澤釉同時突破了釉面與坯體結合的仿古效果，可以達到以假亂真的境界。（二）生產的靈活性很大，尤其是瓷磚生產。瓷磚生產廠可以在原有的生產線上實現生產金屬光澤釉的釉面磚，而且客戶可以特別定制不同色調的金屬光澤。（三）金屬光澤釉產品光澤的持久性很好，給人以古樸的金屬質感。同時又具有良好的熱穩定性，耐酸耐堿，而且還可以長時間保持表面的潔凈。在家庭裝修過程中如果搭配其它淡色調的產品，可以完美的達到明暗相間、色澤古樸柔和完美協調的藝術效果。

但是到目前為止，大部分的金屬光澤釉都是以鉛硼作為基礎。這樣的優點是可以提高釉的高溫流動性，增加釉面的光澤度，所呈現出來的色澤都很好。但是在生產過程中易造成環境污染，易使操作工人受到重金屬鉛的危害，這種危害可以說是永久性的，很難從我們身體里排出去。同時這類產品在使用過程中如果遇到酸的腐蝕就容易造成鉛從釉中溶出而危害人體健康。因此本論文希望通過在已有的金屬光澤釉的配方上加以改進，不引入含鉛硼的有毒物質，同時研究出釉面效果好的金屬光澤釉的配方和工藝。試驗過程中采用單因素法，考察二氧化錳、氧化銅等著色氧化物對釉面產生金屬光澤的影響，同時探索出最佳的燒成制度，并努力尋找一種性能優越、生產工藝簡單而且燒成溫度低，滿足快速燒成的無鉛金屬光澤釉的配方及其工藝條件。

2 實驗過程

所用的礦物原料化學組成見表1，其它原料均為化學純。

金屬光澤釉的具體過程見工藝流程圖1。

圖1 實驗工藝流程圖

具體工藝參數：料：球：水比例為 1：2：0.65；釉漿細度為過250目篩，篩余小于0.1%；燒成曲線如圖2所示。

選擇無鉛金屬光澤釉的基礎釉配方作為探究性實驗，其配方組成如表2所示。

圖2 燒成曲線

表1 實驗用礦物原料的化學組成

表2 基礎配方A組成（%）

3 實驗結果與分析

3.1 工藝條件和燒成溫度對金屬光澤釉面效果的影響

表3 探索性配方A的實驗結果

從表3可以看出，浸釉時間為5 s的釉面最好，金屬光澤強。隨著浸釉時間的增加，釉面從有針孔到無針孔的變化，但同時集釉程度也在不斷地增加，最終導致了流釉的缺陷。說明釉層過厚會流釉，過薄出現針孔，因此本實驗的浸釉時間取5 s。

在較優配方的基礎上改變燒成溫度，浸釉時間為5 s，其試驗結果如表4所示。

表4 較優配方在不同溫度燒成的結果

由表4可知，燒成溫度為1180℃時釉面存在氣孔缺陷，在1200℃和1230℃時釉面光澤度都較好，說明該配方的燒成范圍較寬。從節約能源角度考慮的話選取燒成溫度為1200℃最佳。

在較優配方基礎上，改變保溫時間，浸釉時間5 s，燒成溫度1200℃，其試驗結果如表5。

表5 A配方在不同保溫時間燒成的結果

由表5可知，保溫時間為20 min的釉面光澤度最好，保溫時間為30 min釉面呈現暗金屬光澤。保溫時間為10 min釉面光澤度一般。這是由于過低的溫度和過短的保溫時間會使得反應不完全，而且低溫下的釉層粘度大，析晶受阻。然而過高的溫度和過長的保溫時間會加劇坯釉的反應，使得釉層過多地進入到坯體，特別是坯中鋁、硅對尖晶石的析出起阻礙或溶解的作用。因此保溫時間為20 min最佳。

終上所述，在A配方的基礎上選取浸釉時間為5 s，燒成溫度為1200℃，保溫時間為20 min，開展下面的試驗研究。

3.2 金屬氧化物對金屬釉面效果的影響

3.2.1 MnO2的添加量對金屬釉面效果的影響

在A配方的基礎上改變MnO2的添加量，其試驗結果如表6。

表6 不同MnO2添加量對釉面效果的影響

由表6可知，MnO2添加量為8%時釉面略微發綠，而增加到14%時釉面則發黑，添加量為12%時，表面金屬光澤較強。這主要是由于隨MnO2的含量不斷增加，有利于銅錳尖晶石的析出，但是過多的MnO2會使釉面發黑。因此MnO2添加量取12%。

3.2.2 CuO的添加量對金屬釉面效果的影響

在較優配方基礎上改變CuO的添加量，其試驗結果如表7。

表7 不同CuO添加量對釉面效果的影響

從表7可知，CuO添加量為2%時，釉面光澤度差且發黑，添加量為2.5%釉面光滑，光澤度好，3%時釉面光滑有點發綠，3.5%時釉面光滑，出現大面積的綠色。就四個樣品的釉面效果而言，當CuO 2.5%時釉面金屬光澤效果最好。釉面發綠的原因是CuO含量過多使釉面發綠；過低則不能形成銅錳尖晶石，因此CuO添加量取2.5%。

3.2.3 NiO的添加量對金屬釉面效果的影響

NiO用作陶瓷和玻璃的顏料，在陶瓷工業中用作瓷釉的密著劑和著色劑，在本釉料中主要起著色劑的作用。

在A配方的基礎上改變NiO的添加量，其試驗結果如表8。

表8 不同NiO添加量對釉面效果的影響

從表8可知，當NiO添加量為0%時，釉面呈現棕綠色，光澤度一般。添加量為0.5%時，釉面出現無數的小斑點。添加量為1%、1.5%時釉面都能產生較好的金屬光澤。3.2.4 TiO2添加量對金屬釉面效果的影響

在較優配方的基礎上改變TiO2的添加量，其試驗結果如表9所示。

表9 不同TiO2添加量對釉面效果的影響

由表9可知，TiO2添加量為0%釉面黑色無光，而1%、1.5%、2%的光澤度較好，TiO2的添加量在1.5～2%時產生金屬光澤的效果最為明顯。TiO2能降低釉的表面張力，有利于晶體的形成和有序排列于釉層表面，使釉面更加平整光滑產生較強的金屬光澤，同時它還會富集在釉層表面使釉表面光澤度提高。

3.2.5 V2O5對金屬釉面效果的影響

在較優配方的基礎上加入V2O5，其試驗結果見圖3所示。

圖3 不同V2O5添加量的釉面效果圖

由效果圖3可知，V2O5添加量為0.6%的釉面光滑平整，基本沒有釉面的缺陷，說明V2O5降低釉表面張力的能力強，晶體在釉面緊密排列，但是由于過多的析晶導致釉面的光澤度較差。

4 結論

本論文采用鉀長石、高嶺土、氧化鋅、葉臘石、硅灰石和玻璃粉等普通陶瓷原料及氧化銅、二氧化錳、NiO、TiO2等化工原料制備無鉛金屬光澤釉。其實驗結果如下：

（1）在本次實驗中發現，CuO 2.5%，MnO212%時有利于晶體的形成并析出，并且隨著MnO2的不斷增加，更有利于晶體的形成，但是過多的MnO2會使釉面發黑。

（2）合適的V2O5量（0.6%）對降低釉面表面張力的效果較明顯，有利于晶體的析出。

（3）TiO2能很好的降低釉的表面張力促進析晶，其含量在1.5～2%時釉面的光澤度最好，表面還均勻析出晶體。

參考文獻

[1]董偉霞,包啟富,劉志飛.仿銀金屬光澤釉的研制[J].中國陶瓷工業,2010,17(1)：12-15.

[2]董偉霞,包啟富,陸健.仿黃金光澤釉的研究 [J].佛山陶瓷,2008,18(6)：1-3.