陶瓷釉料組成對釉中氣孔及透明度的影響研究

石 棋，張 優

(景德鎮陶瓷大學，江西 景德鎮 333403)

0 引 言

隨著建筑陶瓷工業的飛速發展，近年推出的全拋釉磚，以釉面光滑亮潔，色彩厚重炫麗，圖案豐富，層次感好等優點，深受消費者喜愛。全拋釉磚是將透明釉覆蓋在面釉圖案上，燒成后再輕拋釉層。很顯然，拋釉的透明度，直接影響全拋釉磚的藝術效果[1-6]。本試驗用500倍放大鏡觀察釉中肉眼難看清的氣孔(泡)情況，特稱這些氣孔(泡)為顯微氣孔(泡)。研究分析釉料組成與顯微氣孔(泡)以及釉的透明度的關系，以期進一步促進高質量陶瓷透明釉的深入研究。

1 原 料

表1列出了試驗采用的原料的化學組成。

2 試驗內容

2.1 實驗設計

設計好高質量的長石透明釉和鈣透明釉基礎配方，再改變其中的鉀、鈉長石二者的相對用量，保持鉀、鈉長石總量不變。于1220 ℃燒成，獲得系列透明釉。在燒成過程中，生料釉難以充分反應、熔融、澄清，使得釉層中帶有一定數量的氣泡[7-9]。試驗通過肉眼觀察釉面效果，同時采用放大鏡觀察釉中在邊長為0.8×1.2 mm的長方形面積內顯微氣孔(泡)的數量與大小，分析配方中鉀、鈉長石對釉中的氣孔(泡)狀況及釉面透明度的影響。

2.2 實驗配方

改變基礎釉配方中的鉀、鈉長石的相對用量(燒成溫度不變)，得到9個長石釉配方(A系)和9個鈣釉配方(B系)。長石釉和鈣釉基礎配方的釉式如下：

2.3 工藝流程與參數

工藝流程如圖1所示。

主要工藝參數為：料∶球∶水=1∶1.5∶0.8；釉料球磨時間：40 min；釉漿細度：過250目篩篩余為小于0.3%，燒成溫度：1220 ℃。

試驗在箱式電爐中以氧化氣氛燒成，燒成曲線如圖2所示。

3 實驗結果分析與討論

3.1 鉀、鈉長石對長石釉中顯微氣孔(泡)的影響

圖1 工藝流程圖Fig.1 Process fl ow

圖2 燒成曲線Fig.2 Firing curve

肉眼觀察A組釉，A-1、A-2釉面有少量針孔，釉面透明性一般。A-3至A-9釉面無針眼毛孔等缺陷，透明度高。

放大鏡下觀察，A-3至A-9釉中均存在一定數量的顯微氣孔(泡)，在0.8×1.2 mm范圍內，顯微氣孔(泡)數量為5-8個，直徑分布在0.028-0.088 mm(每組數據均由20個點樣算得平均值)。顯而易見，這些氣泡對光的直線傳播有明顯的影響，從而影響釉的透明度[10]。而試樣中的氣孔(泡)的數量最多為8個，依此推算，在600×600 mm的面磚上，其氣孔(泡)的數量多達3×106個，對全拋釉圖案的清晰度有明顯的負面影響。

表1 原料的化學組成Tab.1 Raw material chemical composition

表2 長石釉中鉀、鈉長石的含量及釉面狀況Tab.2 The content of potassium and sodium feldspar in feldspar glaze and the glaze effect

A-3至A6釉中氣孔(泡)數量從8個到5個呈逐漸減少趨勢。分析認為，鈉長石的比例上升，降低了釉料高溫粘度，利于氣泡從熔體中釋放出來。

A-3至A7釉中氣孔(泡)平均直徑從0.068 mm降到0.052 mm，至A-8、A-9中平均直徑又逐漸增大，數量也增多。認為過量的鈉長石導致低溫下出現大量液相，包裹生料，延緩了礦物釋放氣體的時間和溫度，造成釉中氣孔(泡)數量的增加和體積的變大。

圖3 500倍放大鏡下配方A-3 釉中氣泡圖Fig.3 The bubbles in the glaze prepared with recipe A-3 under the 500 times magnif i er

表2顯示，在鉀鈉長石總量保持在75%的前提下，當鉀長石用量在40%-60%范圍，釉的透明度不佳。隨著鈉長石用量的增加(鉀長石用量的減少)釉的透明度提高。分析認為，鈉長石熔融溫度低，高溫熔體粘度小，利于釉中其它組分如高嶺、石英的溶解，也有利于氣泡的排出。

表2中的A-4、A-5和A-6在0.8×1.2 mm的長方形面積內釉面的氣孔(泡)數量分別為6個和5個，數量下降且直徑減小，釉的透明度高。其對應的鉀/鈉長石用量分別為25/50，20/55和15/60，分析得出，在長石釉配方中，應以鈉長石為主。

3.2 鈣釉中鉀、鈉長石對釉中顯微氣孔(泡)的影響

B組鈣釉中的鈣是以方解石引入的，在燒成過程中方解石分解易產生氣泡，導致釉面出現氣泡和針孔，因此通過控制鉀、鈉比例降低氣泡或針孔的數量與大小十分必要。

圖4 500倍放大鏡下配方A-6 釉中氣泡圖Fig.4 The bubbles in the glaze prepared with recipe A-6 under the 500 times magnif i er

表3 鈣釉配方中的鉀、鈉長石的含量及釉面狀況Tab.3 The content of potassium and sodium feldspar in the formula of calcium glaze and the glaze effect

圖5 500倍放大鏡下配方B-5釉中氣泡圖Fig.5 The bubbles in the glaze prepared with recipe B-5 under the 500 times magnif i er

圖6 500倍放大鏡下配方B-6釉中氣泡圖Fig.6 The bubbles in the glaze prepared with recipe B-6 under the 500 times magnif i er

肉眼觀察B-1、B-2、B-3釉，表面光亮平整，但透明性一般，有氣孔(泡)。肉眼觀察B-4至B-8組表面平整光亮、透明度高、無氣孔(泡)等缺陷。在放大鏡下B-4至B-8組釉面中可以觀察到顯微氣孔(泡)，在0.8×1.2 mm范圍內顯微氣孔(泡)個數分別8、6、6、7、9個，依此單位面積上顯微氣孔(泡)的個數推算，在600×600 mm的面磚上，B-6配方釉面中顯微氣孔(泡)數量為2.25×106，B-4、B-8兩組氣孔(泡)數量分別為3×106、3.375×106，氣孔(泡)數量差距明顯，表明鈣釉配方中的鉀、鈉比例的控制也十分重要。

B-9釉中肉眼可見氣孔(泡)透明性一般。可見，B-1至B-9釉中的氣孔(泡)由大變小，再變大，對應釉的透明度由低變高再變低。

B-1至B-9配方的鉀/鈉長石用量分別為10/40，15/35，20/30，25/25，30/20，35/15，40/10，45/5和50/0，總量控制在50%。其中，鉀/鈉長石用量在25/25，30/20，35/15，40/10和45/5范圍時，釉面肉眼不見氣孔(泡)，在30/20，35/15，40/10范圍，釉中顯微氣孔(泡)數量較少。可見，在鈣釉配方中，引入15%左右的鈉長石有利于氣孔(泡)的消除，但應當以鉀長石為主。

4 結 論

(1)長石釉配方中，以鈉長石為主時，釉的透明度較好，鈉長石最佳范圍為50%-60%；超此范圍，隨著鈉長石的增多，放大鏡下觀察到的釉中的顯微氣孔(泡)會逐漸增多，直徑變大。

(2)在鈣釉配方中，長石使用應當以鉀長石為主，鈉長石為輔，鉀/鈉長石用量在35%/15%左右時，釉中顯微氣孔(泡)最少，釉的透明度好。

(3)用光學放大鏡評價釉中的透明性是切實可行且十分方便的方法。