中低溫無鉛鐵系砂金藝術釉的研制

徐曉倩 梅宇濤 陸旻瑤 黃春娥

(無錫工藝職業技術學院，江蘇宜興 214206)

0 引 言

砂金藝術釉是一種很特殊的結晶釉，它是由于釉中含有一種或幾種含量較高的金屬氧化物的結晶劑，在適宜的溫度下，其部分溶解在釉中，冷卻后顯示出閃耀的金屬光澤而懸浮在釉層的玻璃體中，與自然界中的礦石砂金相似而得名。由于砂金藝術釉具有晶瑩剔透、閃閃發光的特點，同時又有典雅、莊重、華貴的藝術特色，而受到越來越多陶瓷研究者的關注。

目前，國內陶瓷裝飾技術用砂金藝術釉普遍存在花色及品種較少、燒成溫度較高，且晶粒分布不均勻及含鉛熔塊帶來環境污染等問題。為了實現“綠色、環保、節能”的理念，開展中低溫、無鉛砂金藝術釉的研制具有一定的市場應用價值。本文以氧化鐵為主要結晶劑，以硼熔塊、硼砂及玻璃粉配合使用來替代傳統的含鉛熔塊的加入，首先通過探究性試驗確定基礎配方，然后研究氧化鐵、碳酸鋇、硝酸鉀及釉層厚度對鐵系砂金藝術釉釉面效果的影響。

1 試驗條件

1.1 設備與儀器

本試驗所用設備主要有噴壺、氣泵、箱式電窯爐、快速球磨機、球磨罐、100目標準篩、噴釉機等，主要設備及廠家見表1所示。

表1 設備名稱及廠家

1.2 試驗原料

試驗所用原料有氧化鐵、蘇州土、鉀長石、硼砂、石英、硼熔塊、碳酸鋇、氧化鈦等，主要原料的化學組成見表2所示。

表2 原料化學組成（%）

1.3 燒成制度

采用氧化氣氛燒成，經過預試驗之后，根據預試驗的效果制定了較為合適的燒成制度，其中最高燒成溫度為1 160 ℃，保溫20 min，然后隨爐自然冷卻。具體燒成溫度制度見表3、圖1所示。

圖1 燒成溫度曲線

表3 燒成溫度制度

2 試驗方案及效果分析

砂金藝術釉屬于結晶釉中的一種，其結晶體不僅能生長在坯釉界面處，而且能生長懸浮于釉層玻璃體中，由于其折射率的不同，在光的照射下閃閃發光。砂金藝術釉的質量主要取決于結晶劑與促晶劑種類、釉層厚度、坯體類型等主要因數。試驗采用硼熔塊代替傳統的含鉛熔塊，通過多次試驗及合理的配方設計，克服了傳統工藝的局限，降低燒成溫度。具體試驗方案如下：

2.1 確定基礎配方

參照以往經驗，確定基礎配方見表4。

表4 基礎配方（%）

釉面效果分析：釉面較為平滑、光亮，顏色呈現黑紅色有晶體析出，但整體晶體分布不均勻，可能性的原因是采用噴釉的方式造成了釉層出現上層厚、下層薄的問題，而釉層太薄時晶體成核劑太少，從而導致無晶體或少量晶體的析出。

2.2 改良的A配方

由于基礎配方釉色為黑色，顏色較深，為使釉色向淺色轉變，試驗擬通過改變氧化鐵的含量和引入氧化鈦，研究結晶劑對釉面效果的影響。改良后的配方見表5。

表5 改良的A配方（%）

釉面效果分析：1#配方與基礎配方相比，增加氧化鐵和碳酸鈉的量，發現釉色基本無變化，釉面光滑、無針孔氣泡，但析出的晶體數量明顯增加，原因是結晶劑氧化鐵的含量增加，導致氧化鐵晶體數量增多，析晶更加明顯。2#配方與基礎配方相比，將碳酸鈉換成促晶劑硝酸鉀，熔塊全由硼砂替代。試驗發現釉面光滑、無針孔氣泡，但釉色分布不均勻，局部黑棕色、黃棕色，可能的原因是硝酸鉀有利于氧化鐵晶體的析出，但由于硼砂含量過多，容易出現分相和聚集現象而導致釉色不均勻。3#配方與基礎配方相比，將碳酸鈉換成促晶劑硝酸鉀，發現釉面光滑、無針孔氣泡，釉色以紅色為主，晶體析出較基礎配方明顯，同時顏色有向淺色轉變的趨勢，說明硝酸鉀不僅能促進氧化鐵晶體的析出，同時也能改善其釉色。4#配方與基礎配方相比，將碳酸鈉換成析晶劑氧化鈦，同時提高熔劑性原料的含量，發現釉面存在大量的針孔與氣泡，表面粗糙，氧化鈦的加入使釉色由黑色變成黃褐色。原因是一方面氧化鐵含量減少，另一方面氧化鈦也屬于結晶劑，在燒結過程中容易析出黃色晶體，從而影響著釉色和析晶效果。5#配方通過提高熔劑性原料熔塊及玻璃粉含量，發現釉色砂金效果十分明顯，并以黃色為主，釉面較為光滑，達到了預期效果。

2.3 改良的B配方

配方擬研究碳酸鋇、硝酸鉀含量對黑色砂金藝術釉釉面光澤度的影響，改良后的配方見表6。

表6 改良的B配方（%）

釉面效果分析：6#配方與基礎配方相比，提高碳酸鋇的含量發現釉色以黑色為主，有較多的晶體析出，析出晶體呈點狀，但釉面出現無光的效果。7#配方與6#配方相比，提高碳酸鋇的含量發現釉色基本無變化，都有無光的效果，但由于坯體造型的影響，出現了紋路，光澤度明顯降低，原因是碳酸鋇含量增多造成分相較多，不利于氧化鐵晶體的析出。8#配方與基礎配方相比，將碳酸鋇替換為促晶劑硝酸鉀，發現整體釉色向紅棕色轉變，光澤度提高，說明硝酸鉀有利于晶體的析出，提高光澤度，但有輕微流釉的現象。9#配方與8#配方相比，擬通過增大硝酸鉀和蘇州土含量，改善其流釉現象及提高光澤度，整體上看釉色更加光滑、均勻，光澤度有所提高，流釉現象得到改善。

2.4 施釉厚度對釉面效果的影響

通過多組試驗發現，砂金藝術釉的施釉厚度對其釉面效果影響較大，過厚會導致制品流釉、釉面暗沉，過薄又會使得氧化鐵晶體析出不夠明顯，甚至無析晶效果出現，所以在施釉方面應控制施釉層厚度，一般控制在1～2 mm之間較為合適。

3 結 論

試驗采取1 150～1 160 ℃中低溫氧化焰燒制，采用無鉛熔塊制備鐵系砂金藝術釉，不產生污染環境的有毒、有害氣體，燒成溫度較低，節約資源、成品率較高，從而在整體上達到提高生產效率和節能減排的目的。試驗結論如下：

（1）氧化鐵含量過少時晶體析出較少或難以析出，過多時晶體析出過多或容易聚集，導致釉色不均勻，為得到釉面效果較好的鐵系砂金藝術釉，氧化鐵的質量分數控制在10%～18%之間較為適宜。

（2）碳酸鋇不僅能降低燒成溫度，而且能降低釉面光澤度；硝酸鉀有促進氧化鐵晶體析出的作用，同時提高釉面光澤度。

（3）添加氧化鈦可改變鐵系砂金藝術釉的發色效果，使其向黃色系轉變。

（4）釉層厚度過厚容易導致制品流釉、釉面暗沉，過薄又會使氧化鐵晶體不易析出，甚至無析晶效果出現，一般控制其厚度在1～2 mm之間較為適宜。