輥道窯快燒鐵紅釉的研究

沈榮偉

摘 要：通過對輥道窯燒制鐵紅釉的研制，為鐵紅釉應用在瓷質釉面磚體系開發新產品提供配方基礎。試驗對鐵紅釉中主要析晶體“α-Fe2O3”的析出量，從配方角度進行分析研究，對鐵紅釉的生產具有參考價值。

關鍵詞：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晶釉，亦稱鐵紅花釉或朱斑釉，俗稱紅桔釉。是我國宋朝時就有的一種傳統名釉。鐵紅釉屬鐵系結晶釉范疇，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中逐漸形成富鐵液滴，分散在基質中的這種液滴表面張力小，能夠聚集成團形成朱斑。高溫下，這種聚集體繼續產生液相分離，從而形成更加富鐵的高鐵相與低鐵的貧鐵相，在連續的高鐵相中析出α-Fe2O3構成大紅花。

鐵紅釉一般以長石、高嶺土、石灰石、滑石和骨灰（磷灰石）等為原料，以Fe2O3為結晶呈色劑，制成釉漿后施于坯胎上，在1260～1360℃左右的溫度范圍內燒成。在軟質瓷的1150 ～ 1200℃左右溫度未曾有報道。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作為著色劑和結晶劑配制出鐵紅釉。該研究的成功，為瓷質釉面磚產品提供了新的產品效果。

2 試 驗

2.1 釉用原料

釉用原料有鈉長石、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純。其主要原料的化學成分見表1。

2.2 所用陶瓷磚坯體的化學組成

化學組成見表2。

2.3 釉料制備與工藝參數

釉料制備工藝流程：配料→球磨→噴釉→干燥→燒成。

球磨參數：按配方計量稱量釉料。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度為325目篩余0.3%，釉漿比重1.5備用。

噴釉參數：釉漿比重1.5，施釉量分別為5.0 g/dm2，6.5 g/dm2作對比。

2.4 釉料配方

配方組成見表3。

2.5 窯爐燒成參數

各區間溫度見表4。

窯爐燒成周期：T= 61 min;頻率：35.5 HZ;

最高燒成溫度：1235℃。

3 試驗結果與討論

3.1 氧化硅、氧化鋁組成的影響

不同的硅鋁含量會影響α-Fe2O3的析出。

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

當SiO2含量增大時，釉料的高溫粘度增大，釉層在高溫下不容易發生液相分離，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SiO2含量減少時，釉層在高溫下粘度小，容易發生液相分離，但是釉料的耐腐蝕性將大為降低。因此，對應于軟質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SiO2、Al2O3同時足夠小時燒制的釉面，在陽光或射燈照射下會有熠熠生輝的反光出現，如同金星閃耀。相信若繼續深入，將能調制出輥道窯條件下快燒的鐵金星釉。

對于SiO2、Al2O3、R2O 的含量而言，釉層隨著高溫粘度的變化導致液相分離的程度變化，從而導致鐵紅釉都有一個紅花較小→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，由長石與玻璃粉引入，是釉中玻璃相的主要成分。在一定范圍內增加堿金屬的含量、甚至是導入強熔劑冰晶石，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強的助熔劑，適當的方解石可以提高釉的透明度與光澤度，燒滑石的引入有助于提高釉的熱穩定性。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，其質量比對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引入的礦物種類對液相分離有顯著的影響。在本釉料配方系統中，加入磷酸鈣不容易析出鐵紅晶體，釉面偏向發黑，估計是棕色的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，釉中的結晶由少逐漸增多變大。圖5是三組配方在不同厚度下的結晶對比圖。

3.5 Fe2O3含量的影響

配方中Fe2O3的加入量不同，對鐵紅釉的釉面效果有較大的影響。當加入量較低時，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，Fe2O3少時，25#配方中的圓形黃色晶體多，Fe2O3逐漸增多時，23#配方中不規則的紅色晶體增多，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，不同的燒成制度會直接影響釉的熔融狀態、液相分離能力等。因試驗條件的限制，該影響并沒有進行系統的研究。但是從配方調整的情況看，相同的配方，若適當提高燒成溫度及高火保溫時間，將令α-Fe2O3的析出量增多并連成片。傳統的鐵紅釉制品，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 論

（1） 通過合適的配方調整，可以在輥道窯里燒制出傳統的鐵紅釉效果。其中P2O5的含量是液相分離的關鍵原料，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，但是隨著配方調整，其液相分離能力的不同，α-Fe2O3析出情況不同，導致釉面質感與顏色也會不同。工藝人員可根據效果需要，進行硅鋁含量的調整。

（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系，可根據釉面效果需要進行調整。

參考文獻

[1] 李家駒.陶瓷工藝學[M].武漢：武漢工業大學出版社，1994

[2] 素木洋一.釉及色料[M].北京：中國建筑工業出版社，1982

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

[4] 石小濤， 章婷， 范學運. CaO-SiO2-P2O5系鐵紅花藝術釉制備工藝研究[J]. 陶瓷學報， 2010， 31（3）：507-511.