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变色结晶釉的研制

时间：2014-04-17 23:11:11 来源：龙泉青瓷网（老版本）作者：佚名

刘亚民　梁柏清　肖景红　袁芳丽　陈　磊　梁永承　汤妙玲
摘　要　本文在硅酸锌结晶釉的基础上加入变色色料，对基础结晶釉的组成、变色颜料的组成和添加量、制备工艺条件等进行了系统的研究试验。通过采用一定的生产工艺，成功研制出烧成温度为1340℃的新型结晶釉――变色结晶釉，并探讨了各组成及工艺制度对结晶尺寸的影响，确定了最佳的工艺配方，分析了影响变色效果的各个因素。
　　关键词　变色结晶釉，硅锌矿，析晶
　　
　　1前言
　　
　　结晶釉是一种名贵的艺术釉，其基本特征是釉面上有许多各种形状的晶花，它是利用釉熔体中的成晶物质在过饱和状态下，通过快速冷却自然生长形成的[1]。国内外对结晶釉的研究主要以硅锌矿结晶为主，其晶花颜色主要为蓝、绿、黄、白等。本研究以稀土元素钕合成钕变色色料并使其在硅酸锌晶体中呈现紫罗兰变色，形成变色结晶釉[2]。
　　
　　2实验
　　
　　2.1 原料及化学组成
　　基础釉用原料中的矿物原料均采用粉状料，除此之外，还采用了氧化铁、氧化铜、氧化锌等化工原料。试验用主要矿物原料的化学组成见表1。
　　
　　2.2 变色结晶釉的研制
　　2.2.1 实验工艺流程
　　变色颜料（或着色剂）+基础结晶釉→混合→研磨→上釉→干燥→烧成→测试
　　2.2.2坯体制备工艺流程
　　

　　配料→球磨→除铁→干燥→研磨→过筛→造粒→干压成形→烘干备用
　　先根据配方进行配料，按照由多→少→多的顺序进行称料，然后将料混合，球磨时料:球:水（wt%）=1:1:0.6，用烘箱进行干燥，再用研钵进行研磨，过40目筛，用喷雾式压力水壶加水造粒，陈腐12h之后进行干压成形，最后进行干燥，准备上釉。本研究所用的坯料为古陶瓷研究的坯泥，直接研磨，喷雾造粒，陈腐12h，干压成素坯。
　　2.2.3基础结晶釉的确定
　　以硅酸锌结晶釉为基础，其试制配方的组成范围见表2。
　　2.2.4釉浆的制备工艺
　　将各种料粉，按配比称取（着色剂需先加工研磨到极细），过60～80目筛，加入70%的水，同时加0.2%的CMC，在三头快速玛瑙研磨机中进行混合研磨30min。用这种方法制备的釉料适合于涂釉、浇釉、浸釉，因为这种制釉方法不仅制法简单、速度快，而且能充分利用釉料，比较节省、灵活。

　　
　　2.2.5变色颜料的制备工艺流程和配方组成的确定
　　变色颜料的配方组成见表3，其制备工艺流程为：
　　配料→煅烧→粉碎→洗涤→烘干→过筛→待用
　　
　

　
　　2.3实验主要工艺参数
　　釉料过60～80目筛后加入70%的水和0.2%的CMC，在三头快速玛瑙研磨机中混合研磨30min。釉层厚度控制在1.6～2mm。实验烧成制度为：从室温～600℃，升温速率为10℃/min；600℃～1000℃，升温速率为6～7℃/min；1000℃～1340℃，升温速率为150℃/h。在1340℃保温5min，然后降至1260℃保温2h后自然冷却，其升温曲线如图1所示。
　　
　　

　　2.4 样品的检测分析方法
　　将按上述方法研制的釉涂施在试片上，经烧成，得到以玻璃相为主的存在一定大小晶花的变色结晶釉。在不同光源下使用SC-80色度分析仪进行色度值的测定；采用日本理学D/max-3C自动X衍射仪测定其主晶相。
　　
　　3结果分析与讨论
　　
　　3.1 变色结晶釉结果分析
　　变色结晶釉烧成后，其试样在阳光下呈现出紫红色，在日光灯下呈现出天青色，在白炽灯下呈现出粉红色，达到良好的变色效果。不仅晶花生长完全，而且晶花与底色不同，具有明显的变色效果。优选出着色效果好、变色敏感的变色结晶釉，用色度分析仪进行测定，其值见表4所示。
　　

　　根据表4中的色品坐标，采用CIE色度图可确定：变色釉在太阳光下的色调主波长是480nm，为蓝色；在白炽灯下的色调主波长是582nm，为黄橙色；在日光灯下的色调主波长是472nm，为蓝色或蓝紫色[3]。变色结晶釉的颜色变化情况见表5所示。
　　
　　

　　3.2 釉面XRD分析
　　对优选出的着色效果好、变色敏感的变色结晶釉通过XRD分析（见图2），得到主晶相为硅酸锌的结晶釉。
　　
　　

　　3.3 组成对结晶的影响
　　釉料的组成成分对结晶效果的影响很大：氧化锌的含量影响高温过饱和度；石英是硅锌矿结晶体的组成部分，含量过多时将提高釉的高温粘度和烧成析晶温度；结晶促进剂有助析晶。因此在确定结晶釉配方时，一定要根据各组分的作用，考虑最适宜的添加量。氧化锌的含量过多会增加析晶数量，并导致釉面和晶花不光滑；含量太低，又会因高温熔液的过饱和度不够而不结晶；Al2O3加入量不应大于3%～4%，否则会因其提高釉粘度而影响晶体发育。
　　
　　3.4 釉料细度对结晶的影响
　　作为结晶釉熔质的氧化锌，大颗粒更容易析晶，因为粗颗粒的氧化锌抗高温熔解能力强，相对的局部过饱和度较高，有助于晶核形成，一般过60～80目筛即可。石英粉、长石粉、着色剂则较细为好，能降低釉的熔点，同时能使高温的物理化学反应更完善，有利于晶体的生长；细的着色氧化物还能使着色能力发挥充分，呈色均匀。
　　
　　3.5 釉层厚度对结晶的影响
　　结晶釉的釉层厚度要比一般的釉层厚，这样在高温状态的烧成过程下，釉流动性较好，同时能在釉层与釉面垂直的方向使晶体出现较大的悬浮空间，且能在析晶过程中形成较大的涡流，有助于晶体的生长发育。
　　
　　3.6 烧成制度对结晶的影响
　　烧成温度对结晶的影响很大（见表6），温度过高会熔化晶核，不易出现结晶或只出现极少数的大晶花和残晶；温度太低则导致釉的粘度大，晶花小，数量多，或者表面粗糙。降温后的析晶温度和保温时间是决定结晶多少和大小的关键，析晶温度接近熔点时晶花少而大，远离熔点则晶花多而小；降温幅度超过250℃则不易结晶；另外，保温时间的长短影响着晶体的大小，一般保温时间长，结晶体就大[4]。
　　

　　硅锌矿结晶釉只适宜在氧化气氛中烧成，而不宜在还原气氛中烧成。如果在烧成过程中窑内氧化气氛不足（尤其是在釉开始熔化后），会造成不结晶，或只出现几个发育不完全的晶体，并且晶花表面极为粗糙，色泽也极不理想。温度均匀、冷却速度适当时，结晶釉晶体的各棱可以近似相等的速度长大，形成美丽的晶花；温度不均匀，冷却速度过大时，则部分晶棱发育良好，部分晶棱发育差。同时，同一炉中往往会出现晶体厚薄不同的产品，例如在炉温较高处，由于釉料粘度较低，易产生薄而大的花形，在炉温较低处，则会出现厚而大的花形。
　　
　　4结论
　　
　　（1）硅锌矿结晶釉的氧化锌用量在25%～35%左右能生成美丽的晶花；
　　（2）硅锌矿结晶釉要在氧化气氛中烧成，还原气氛对其不利；
　　（3）配方中SiO2含量低，会产生不规则结晶；增加SiO2的含量会使釉的粘度增大，降低结晶的速率；
　　（4）一定要控制好氧化铝含量。氧化铝增加会使釉的粘度增加，降低结晶速率；
　　（5）在结晶釉的基础上，外加10%～15%的变色色料，就会生成变色结晶釉；
　　（6）本配方的最高适宜烧成温度为1340℃，保温5min，然后降温至1260℃，保温2h，可得到美丽的结晶釉。
　　
　　参考文献
　　
　　1 黄小青.硅锌矿结晶釉的工艺过程的探讨[J].中国陶瓷,
　　1989,22(1)：26～30
　　2 陆小荣.变色结晶釉的研制[J].江苏陶瓷.1997,30(4)：3～4
　　3 于长凤，朱小平等. 稀土氧化物对变色结晶釉呈色的影
　　响[J].中国陶瓷工业,2002(5):11～16
　　4 王迎军,刘康时.结晶釉中硅锌矿晶体的核化与生长[J].中国
　　陶瓷，1986，（6）：4～12
　　
　　Study on Photochromic Crystalline Glaze
　　
　　Liu Yamin Liang Baiqing Xiao Jinghong Yuan Fangli Chen LeiLiang YongchengTang Miaoling
　　 (Foshan Entry-Exit Inspection & Quarantine Bureau Foshan Guangdong 528000)
　　
　　Abstract： With adding photochromic pigmentto Zn2SiO4 crystalline glaze, the composition of the foundation glaze,the composition and content of photochromic pigment,preparation condition, and so on were studied.The photochromic crystalline glaze under 1340℃ had been developed by a certain production process.The influences of compositions and technological conditions on crystal size were studied.The best technology formulation had been determined.The various factors which influenced the photochromic effect were analyzed.
　　Keywords: photochromic crystalline glaze,willemite,crystallization

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