輥道窯快燒鐵紅釉的研究

沈榮偉

摘 要：通過對(duì)輥道窯燒制鐵紅釉的研制，為鐵紅釉應(yīng)用在瓷質(zhì)釉面磚體系開發(fā)新產(chǎn)品提供配方基礎(chǔ)。試驗(yàn)對(duì)鐵紅釉中主要析晶體“α-Fe2O3”的析出量，從配方角度進(jìn)行分析研究，對(duì)鐵紅釉的生產(chǎn)具有參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：鐵紅釉;分相劑;高溫粘度

1 前 言

鐵紅釉是一種由朱紅到深紅色的鐵結(jié)晶釉，亦稱鐵紅花釉或朱斑釉，俗稱紅桔釉。是我國(guó)宋朝時(shí)就有的一種傳統(tǒng)名釉。鐵紅釉屬鐵系結(jié)晶釉范疇，釉面呈茶褐色的底色，其上有豌豆大小的圓形分立的紅色結(jié)晶，是一種引人喜愛的陶瓷釉。

鐵紅釉是一種典型的分相花釉。普通陶瓷釉不具有分相性，Al2O3的含量較低（約為10%），在低鋁氧的配方中，引入適量的P2O5作為分相劑和適量的Fe2O3作為著色劑與助熔劑。釉熔體在冷卻的過程中，磷硅酸鹽的玻璃基質(zhì)中逐漸形成富鐵液滴，分散在基質(zhì)中的這種液滴表面張力小，能夠聚集成團(tuán)形成朱斑。高溫下，這種聚集體繼續(xù)產(chǎn)生液相分離，從而形成更加富鐵的高鐵相與低鐵的貧鐵相，在連續(xù)的高鐵相中析出α-Fe2O3構(gòu)成大紅花。

鐵紅釉一般以長(zhǎng)石、高嶺土、石灰石、滑石和骨灰（磷灰石）等為原料，以Fe2O3為結(jié)晶呈色劑，制成釉漿后施于坯胎上，在1260～1360℃左右的溫度范圍內(nèi)燒成。在軟質(zhì)瓷的1150 ～ 1200℃左右溫度未曾有報(bào)道。本研究利用鐵紅釉的液相分離原理，在Tmax=1200℃、t=55 min的輥道窯燒成制度下，于CaO-SiO2-P2O5系分相釉中引入適量的P2O5作為分相劑、適量的Fe2O3作為著色劑和結(jié)晶劑配制出鐵紅釉。該研究的成功，為瓷質(zhì)釉面磚產(chǎn)品提供了新的產(chǎn)品效果。

2 試 驗(yàn)

2.1 釉用原料

釉用原料有鈉長(zhǎng)石、高嶺土、玻璃粉、石英、方解石、燒滑石、冰晶石、磷酸鋁、氧化鐵紅等，磷酸鋁、氧化鐵紅等均為工業(yè)純。其主要原料的化學(xué)成分見表1。

2.2 所用陶瓷磚坯體的化學(xué)組成

化學(xué)組成見表2。

2.3 釉料制備與工藝參數(shù)

釉料制備工藝流程：配料→球磨→噴釉→干燥→燒成。

球磨參數(shù)：按配方計(jì)量稱量釉料。以料球水比為1：1.5：0.8的比例在快速球磨罐里球磨到細(xì)度為325目篩余0.3%，釉漿比重1.5備用。

噴釉參數(shù)：釉漿比重1.5，施釉量分別為5.0 g/dm2，6.5 g/dm2作對(duì)比。

2.4 釉料配方

配方組成見表3。

2.5 窯爐燒成參數(shù)

各區(qū)間溫度見表4。

窯爐燒成周期：T= 61 min;頻率：35.5 HZ;

最高燒成溫度：1235℃。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 氧化硅、氧化鋁組成的影響

不同的硅鋁含量會(huì)影響α-Fe2O3的析出。

當(dāng)Al2O3含量增大時(shí)，釉面無光，鐵紅不容易析出，釉面發(fā)暗。因此，高嶺土在保證釉漿懸浮性能的前提下，盡量少些。

當(dāng)SiO2含量增大時(shí)，釉料的高溫粘度增大，釉層在高溫下不容易發(fā)生液相分離，釉面光澤度提高，顏色變黑，α-Fe2O3不容易析出甚至是不析晶，見圖2。

當(dāng)SiO2含量減少時(shí)，釉層在高溫下粘度小，容易發(fā)生液相分離，但是釉料的耐腐蝕性將大為降低。因此，對(duì)應(yīng)于軟質(zhì)瓷的輥道窯燒成制度而言，合適的硅鋁含量以及高溫下釉層中液相分離能力，是保證釉層中α-Fe2O3順利析出的必要條件。見圖3，紅色的α-Fe2O3被掩藏在釉層中間。

當(dāng)SiO2、Al2O3同時(shí)足夠小時(shí)燒制的釉面，在陽(yáng)光或射燈照射下會(huì)有熠熠生輝的反光出現(xiàn)，如同金星閃耀。相信若繼續(xù)深入，將能調(diào)制出輥道窯條件下快燒的鐵金星釉。

對(duì)于SiO2、Al2O3、R2O 的含量而言，釉層隨著高溫粘度的變化導(dǎo)致液相分離的程度變化，從而導(dǎo)致鐵紅釉都有一個(gè)紅花較小→紅花適中→紅花連成片的演變過程。

3.2 堿金屬與堿土金屬氧化物含量的影響

堿金屬氧化物主要是K2O與Na2O，由長(zhǎng)石與玻璃粉引入，是釉中玻璃相的主要成分。在一定范圍內(nèi)增加堿金屬的含量、甚至是導(dǎo)入強(qiáng)熔劑冰晶石，有利于降低熔體的粘度，有利于晶體的析出。

鐵紅釉中堿土金屬氧化物主要是CaO、MgO，它們是熔融能力不如堿金屬?gòu)?qiáng)的助熔劑，適當(dāng)?shù)姆浇馐梢蕴岣哂缘耐该鞫扰c光澤度，燒滑石的引入有助于提高釉的熱穩(wěn)定性。鐵紅釉中，方解石與燒滑石的引入量不能多，但是也不能沒有，其質(zhì)量比對(duì)晶體析出有較大影響，一般為1：3比較好。

3.3 P2O5含量的影響

P2O5引入的礦物種類對(duì)液相分離有顯著的影響。在本釉料配方系統(tǒng)中，加入磷酸鈣不容易析出鐵紅晶體，釉面偏向發(fā)黑，估計(jì)是棕色的Ca-Fe2O3生成較多且富集所致。而使用磷酸鋁則能獲得較好的鐵紅效果。

P2O5的含量對(duì)液相分離也有著顯著的影響。隨著磷酸鋁含量的增加，釉層中α-Fe2O3晶體的含量也增多，甚至連成一片。

3.4 釉層厚度的影響

隨著釉層的增厚，釉面趨于平整，釉中的結(jié)晶由少逐漸增多變大。圖5是三組配方在不同厚度下的結(jié)晶對(duì)比圖。

3.5 Fe2O3含量的影響

配方中Fe2O3的加入量不同，對(duì)鐵紅釉的釉面效果有較大的影響。當(dāng)加入量較低時(shí)，釉面呈黃棕色，隨著Fe2O3的加入，釉面顏色逐漸向紅棕色過度，顯微鏡下可觀察到，F(xiàn)e2O3少時(shí)，25#配方中的圓形黃色晶體多，F(xiàn)e2O3逐漸增多時(shí)，23#配方中不規(guī)則的紅色晶體增多，并隨著釉層高溫下液相分離能力的增強(qiáng)而逐漸連成片。

3.6 燒成制度的影響

同樣的配方，不同的燒成制度會(huì)直接影響釉的熔融狀態(tài)、液相分離能力等。因試驗(yàn)條件的限制，該影響并沒有進(jìn)行系統(tǒng)的研究。但是從配方調(diào)整的情況看，相同的配方，若適當(dāng)提高燒成溫度及高火保溫時(shí)間，將令α-Fe2O3的析出量增多并連成片。傳統(tǒng)的鐵紅釉制品，比輥道窯燒制出來的效果要好，除了配方因素之外，其窯爐燒制條件的配合，也是密不可分的。

4 結(jié) 論

（1） 通過合適的配方調(diào)整，可以在輥道窯里燒制出傳統(tǒng)的鐵紅釉效果。其中P2O5的含量是液相分離的關(guān)鍵原料，引入的方式不同，其在釉料中的分相能力有差異。

（2） 不同的硅鋁含量會(huì)影響釉料的高溫粘度，從而影響釉面的顏色與α-Fe2O3的析出，但是隨著配方調(diào)整，其液相分離能力的不同，α-Fe2O3析出情況不同，導(dǎo)致釉面質(zhì)感與顏色也會(huì)不同。工藝人員可根據(jù)效果需要，進(jìn)行硅鋁含量的調(diào)整。

（3） 鐵紅花釉的析出量，與釉層厚度、釉料中CaO、MgO比例及含量、冰晶石的加入量也有關(guān)系，可根據(jù)釉面效果需要進(jìn)行調(diào)整。

參考文獻(xiàn)

[1] 李家駒.陶瓷工藝學(xué)[M].武漢：武漢工業(yè)大學(xué)出版社，1994

[2] 素木洋一.釉及色料[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1982

[3] 謝春波. 鐵經(jīng)紅結(jié)晶釉的研制[J]. 河北陶瓷， 1997（4）：19-20.

[4] 石小濤， 章婷， 范學(xué)運(yùn). CaO-SiO2-P2O5系鐵紅花藝術(shù)釉制備工藝研究[J]. 陶瓷學(xué)報(bào)， 2010， 31（3）：507-511.