低膨胀系数高光泽透明釉的研制

来源:用户上传      作者: 陈喜

　　摘 要：本文根据笔者公司开发的高档产品银玉瓷热稳定性差的问题进行了全面的分析与研究，成功研制出煅烧温度为1300℃的低膨胀系数高光泽日用瓷透明釉，提高了瓷器的热稳定性，并探讨了主要原料在釉料中的作用。
　　关键词：高光泽；低膨胀；透明釉
　　1 前言
　　笔者所在公司为客户开发的新产品“银玉瓷”热稳定性较差，且在烧成、烤花过程中，常常出现炸瓷现象。瓷器的热稳定性主要与坯釉的适应性有关，而坯釉适应性则主要与坯釉的膨胀系数、坯釉中间层以及釉的弹性和抗张强度有关。一般瓷器的热稳定性差主要是由于釉的热膨胀系数过大。通过反复试验，在坯料配方不变的情况下，对釉的配方进行调整，在釉料中引入了锂辉石、纯氧化铝，增加滑石、氧化锌用量，可减小釉的膨胀系数，提高瓷器的热稳定性，成功研制出釉面平整光亮的透明釉。
　　2 实验及配方
　　2.1 釉用原料及其化学组成
　　釉用原料的化学组成见表1。
　　2.2 坯料的化学组成
　　坯料的化学组成见表2。
　　2.3 釉料配方确定
　　根据坯料低膨胀系数特点，为了研究与之相适应的釉料，可以从降低釉料膨胀系数入手。以长石、石英、方解石、氧化锌为主要原料，配以一定的滑石、煅烧锂辉石和氧化铝等。同时，为保证釉料的使用性能，采用苏州土来调节。其原料的用量如下：内蒙长石42%～46%、方解石9%～12%、石英16%～20%、煅烧滑石8%～10%、煅烧氧化锌6%～8%、煅烧锂辉石8%～10%、苏州土4%～5%、氧化铝2%～3%。经反复试验，成功研制出了烧成温度为1300℃与坯体相适应的透明釉配方，研制的产品釉面平滑、光亮，极少见针孔、釉泡等缺陷。釉料化学组成见表3，其釉式如下：
　　2.4 釉料制备工艺
　　（1） 氧化锌、滑石、锂辉石使用前经1270～1310℃煅烧，氧化铝为工业纯；
　　（2） 釉浆出磨细度：250目筛筛余为0.01%～0.03%；
　　（3） 釉浆分别过150目、200目、250目筛，经3次除铁。
　　2.5 施釉
　　手工施釉，釉浆比重为1.35～1.40。
　　2.6 烧成
　　本实验采用日用瓷隧道窑进行氧化烧成，温度为1300～1310℃。
　　2.7 产品性能
　　（1） 热稳定性：180～20℃热交换一次不炸；
　　（2） 白度：72；
　　（3） 釉面硬度：金属刀、叉刻划无痕迹；
　　（4） 光泽度：102；
　　（5） 低膨胀系数的坯体：4.26×10-6/℃；
　　（6） 高光泽的透明釉：3.95×10-6/℃，釉的膨胀系数比坯体稍低一点。
　　3 结果分析与讨论
　　3.1 长石对釉面质量的影响
　　长石中的K2O与Na2O具有较强的熔剂作用，本实验用的长石含K2O较多，它们能降低釉的熔融温度和高温粘度，增大釉玻璃的折射率，使釉具有良好的透明度和光泽度。碱金属氧化物会提高釉的膨胀系数，降低釉的热稳定性、化学稳定性和机械强度。因此在保证釉良好熔融的前提下，其含量愈少愈好。
　　3.2 方解石对釉面质量的影响
　　方解石中的CaO是釉中的主要熔剂，它能在高温下放出游离氧，破坏网络结构，降低釉熔体粘度，提高釉的流动性和釉面光泽度，是良好的高温熔剂成分。与碱金属氧化物相比，CaO能降低釉的膨胀系数，提高釉面硬度、化学稳定性和机械强度。同时，CaO既能与釉料反应又能与坯料反应，用量适当时可促进坯釉中间层的形成。
　　3.3 滑石对釉面质量的影响
　　滑石含MgO较高，MgO在釉中的作用和CaO相似，高温下提供游离氧，降低熔体粘度，起助熔作用，能促使坯釉中间层的形成；温度降低时则提高粘度，但是程度较CaO弱。MgO还能降低釉的膨胀系数、减弱釉面龟裂和提高制品的热稳定性。滑石用量不易超过15%，否则会使釉面光泽度变差。采用滑石引入MgO时，一般先将滑石煅烧。
　　3.4 氧化锌对釉面质量的影响
　　氧化锌在釉中具有良好的助熔作用，能够降低釉的膨胀系数，提高产品的热稳定性，同时能增加釉面的光泽度与白度，提高釉的弹性。在透明釉中用量不宜过多，否则会提高釉的耐火度、粘度。同时，ZnO在釉熔体中有很强的结晶倾向，过量的ZnO会因析晶而引起釉面失去透明性，故一般用量在4%～8%时，效果较好。ZnO使用前须经1270～1310℃的高温煅烧。
　　3.5 锂辉石对釉面质量的影响
　　锂辉石中的Li2O是碱金属氧化物中最强的熔剂，能加速釉的熔融过程，并提高釉的光泽度、化学稳定性和弹性。在无铅釉中少量使用，可显著改变釉的熔融性和表面张力，同时可解决部分针孔和釉面不平整等缺陷。其具有降低釉的热膨胀系数、高温粘度、釉中气泡易排出、釉面光泽度好、热稳定性高、产品质量高等特点。锂辉石用量过多釉面易过烧，不利于烧成操作，一般加入范围为5%～10%。
　　3.6 Al2O3对釉面质量的影响
　　Al2O3是中间体氧化物，既能与SiO2结合，也能与碱性氧化物结合。在釉熔融过程中，Al2O3通常能夺取游离氧形成四配位而进入硅氧网络，起加强玻璃网络结构的作用。因此，Al2O3不仅能提高釉的玻璃化能力，抑制析晶，而且能显著改善釉的性能。如提高釉的化学稳定性、硬度和弹性，并能降低釉的膨胀系数，提高釉的熔融温度和高温粘度，提高抗化学侵蚀的能力。釉中Al2O3主要由长石和粘土提供。本实验为了增加Al2O3含量，加入一定量的工业纯氧化铝。
　　4 结论
　　（1） 在高温日用瓷釉料中适当提高滑石、氧化锌的含量，并引入锂辉石、氧化铝，能减小釉的膨胀系数，提高釉的弹性并促进坯釉中间层的发育，提高瓷器的热稳定性。
　　（2） 釉料配方是保证釉面质量的关键，调整各种原料的配比可以改善釉面质量。本实验釉料Al2O3含量较高，易导致高温粘度增大，锂辉石、滑石等又可降低高温粘度，降低釉的膨胀系数，原料之间相互作用，可获得较好的釉面。
　　（3） 在配方确定的条件下，煅烧温度为1300℃时，可获得釉面平滑、光亮，极少见针孔、釉泡的高光泽透明釉。
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