全生料基礎墻磚金屬光澤釉的配方工藝研究

何橋鵬

(景德鎮歐神諾陶瓷有限公司,景德鎮 333001)

1 前言

建筑陶瓷的釉面裝飾性一直以來都是十分引人關注的熱點，其中金屬光澤釉面具有與生俱來的富麗尊貴的美感，給人以獨特的藝術美感。金屬光澤釉的研究起步較早，但純生料體系在陶質墻磚上的應用則鮮有報道[1-2]。本文試制出了在無鉛純生料的基礎釉中加入適量的錳、銅、鈷等氧化物,在釉面形成特殊的金屬質感膜產生出金屬光澤，試制成一種適用于寬體輥道窯快速燒成的建筑陶瓷墻磚銀灰色仿金屬質感釉面外觀的新型金屬光澤釉。

2 研究過程

目前成熟的金屬光澤釉的配方研究絕大部分集中在含鉛硼原料、玻璃粉和熔塊以及進口原料等特殊材料上，而在環保因素，成本因素及行業大環境低迷的前提下，試驗需考慮在不引入含氧化鉛等有毒物質為基本前提，同時需要滿足“低溫快燒”，以期符合綠色建材的要求，因此引入含鉛原料和特殊材料并不符合綠色經濟可持續的發展趨勢。

釉面效果的主要決定因素是配方體系和燒成制度,在這兩個決定試驗結果的因素中，選取試制的釉料是在日產4萬平方瓷片墻面磚的寬體輥道窯中進行燒成的,所以燒成制度就難以改變,試驗采取控制變量法，在窯爐燒成曲線不變的前提下，選取配方架構作為研究對象，對金屬光澤釉進行調試。

2.1 試樣制備

釉料制備按料∶球石∶水=1∶2∶0.4,加入0.1wt%的CMC作為懸浮劑，0.35wt%的STPP（三聚磷酸鈉）作為稀釋劑,快速球磨30min，控制細度為325目一比重杯0.3-0.5，釉漿過100目篩;比重為1.84-1.86g/cm3采用刮釉方式施于經過一次素燒瓷片坯體(規格:300mm×600mm×9mm)的底釉層上,施釉層厚度為0.5-0.7mm，試驗主要設備見表1，最高燒成溫度1150-1170℃，燒成周期50min，燒成曲線見圖1。

表1 實驗設備

圖1 燒成曲線

2.2 配方確定

采用鉀長石、石英粉、硅灰石、碳酸鋇、煅燒氧化鋁、煅燒高嶺土、煅燒滑石、煅燒氧化鋅等為主要原料,添加氧化銅、二氧化錳、氧化鈷等金屬氧化物析晶劑，基礎面釉不添加含鉛原料，也無熔塊類等特殊原材料，通過一系列的調和試驗考察基礎面釉配方對金屬光澤釉的影響,通過合理調整配方進行了優化，實驗所用礦物原料及化學組成見表2所示。

表2 試驗原料種類及化學組成(%)

基礎釉采用正交試驗法進行調和實驗，采用全生料作為主要原材料，同時對比了其他材料，設計X1-X6共6組系列配方，綜合經濟環保，原料易得，釉面質感，其中X6系基礎釉釉面光潔細膩、光澤度高、平整度好、毛孔少，選擇X6方案作為研究對象，基礎釉配方見表3所示。

表3 基礎釉配方(%)

析晶劑采用單因素試驗法與正交試驗法。通過在X6基礎釉每百克干料中引入不同種金屬氧化物100:2及100:8進行單因素試驗，研究其對釉面光澤的影響。結果表明，引入析晶劑單樣后釉面并無明顯金屬效果產生，氧化鋯、氧化鈦及氧化鎳隨著引入量增加，釉面光澤度減弱，而氧化銅、氧化鈷及氧化錳隨著引入量增加，釉面光澤度相應提升。單樣試驗光澤度結果見表4所示。

表4 析晶劑單樣試驗（%）

通過在X6系基礎釉每百克干料中引入不同種金屬氧化物100:10-100:15設計5組正交試驗對比其對釉面金屬效果的影響。

表5 析晶劑配比試驗

表6 析晶劑摻雜試驗

析晶劑配比方案為D時，銀灰色金屬效果最強，同時在此基礎上比較了分別摻雜和氧化鈦、氧化鋯、氧化鈷、氧化鎳，討論對銀灰色金屬光澤的影響。

3 工藝特點

3.1 基礎釉成分對釉面效果的影響

基礎釉的配比影響著釉的熔融溫度及燒成時間的長短,所以在控制硅及鋁含量的同時應注意兩者與熔劑的配比，基礎釉效果對比見表7。本實驗對比了在相同燒成條件下,硅鋁比及硅鋁總量比熔劑總量對釉面質感有顯著的影響，其中X6方案釉面細膩平整，對金屬光澤產生更為有利[3]。

表7 基礎釉效果

試驗發現X6系基礎釉中ZnO含量對金屬光澤釉的產生有顯著的影響，ZnO的量與是否出現銀灰色金屬光澤的關系很大,固定基礎釉為X6系列析晶劑配比為D3，改變氧化鋅含量，試驗表明氧化鋅含量12%，此時玻璃質感的墨綠色面釉轉變為銀灰色金屬效果，光澤感強，繼續增加ZnO含量釉面趨于無光澤，ZnO含量對金屬光澤的影響見圖2。有文獻表明，ZnO在釉料在形成以硅鋅礦為結晶相和以鋅鋁尖晶石微晶相，少量的氧化鋅熔于基礎釉中促進助熔，當ZnO含量達到一定比例時產生使玻璃相易于分相的作用，促進釉層表面產生尖晶石類結晶相，均勻地呈現金屬光澤[4-5]。

圖2 不同氧化鋅添加量釉面效果對比

3.2 析晶劑含量對金屬光澤效果的影響

析晶劑在基礎釉達到飽和時釉面才容易產生金屬光澤效果[6]，配比試驗中，設計了5組試驗，并從中優選了D組作為摻雜試驗的研究對象，隨著氧化銅和二氧化錳總量增多，銀灰色金屬膜趨于無光，失去金屬光澤。摻雜試驗中引入分別摻雜2%的單樣析晶劑時，D1-D4均表現出金屬光澤性，其中氧化鈷和氧化鈦金屬光澤更強，摻雜8%的單樣析晶劑時，D5-D7表現出金屬光澤性，D6釉面棕灰色無光但有金屬質感，D8釉面棕黑色釉層通體無光且無金屬質感，這說明摻雜量較少時，氧化物有較強的助熔能力，傾向于形成硅酸鹽玻璃，可以有效提高釉面光澤度，含量較多時，更傾向于提升釉面溫度，從而影響了釉面金屬光澤[7-8]。

4 結論

本文采用鉀長石、石英粉、硅灰石、碳酸鋇、煅燒氧化鋁、煅燒高嶺土、煅燒滑石、煅燒氧化鋅等為主要原料調制基礎面釉,添加氧化銅、二氧化錳、氧化鈷等金屬氧化物析晶劑制備全生料無鉛金屬光澤釉，確定了X6系列基礎釉釉面質感最優，且其中氧化鋅含量對金屬光澤形成具有重要影響，其含量12%時，銀灰色金屬光澤最強，基礎釉為100時，析晶劑配比氧化銅8氧化錳6時，氧化鈷氧2和氧化鈦2時，此時釉面金屬效果最強。