摘要 本文通過(guò)對(duì)鉛基金屬釉成分和晶型結(jié)構(gòu)的分析，指出了其釉面性能不佳的根本原因，并找出既可行又方便生產(chǎn)的解決辦法，就是采用無(wú)鉛無(wú)硼基礎(chǔ)釉。該金屬釉的研制，為瓷磚提高檔次和品位、增加花色品種作出了貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞 無(wú)鉛無(wú)硼金屬釉，耐酸性能，析晶劑，催化劑，穩(wěn)定性

1前 言

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，居民生活水平不斷提高，人們對(duì)裝飾用的建筑陶瓷產(chǎn)品內(nèi)在和外在質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。提高瓷磚的檔次和品位，不斷推出新花色和新品種來(lái)滿足社會(huì)的需求，對(duì)于建筑陶瓷企業(yè)來(lái)說(shuō)，不是永恒的課題，也是當(dāng)務(wù)之急。金屬光澤釉由于具有高雅、豪華、莊重的藝術(shù)效果，加上其釉面化學(xué)穩(wěn)定性好、不易氧化、耐酸堿腐蝕性能佳，具有優(yōu)良的實(shí)用功能，近年來(lái)越來(lái)越受到建筑陶瓷行業(yè)的重視。因此，用質(zhì)優(yōu)價(jià)廉、方便生產(chǎn)的金屬光澤釉來(lái)裝飾陶瓷產(chǎn)品已提上了議事日程。

2金屬光澤釉的應(yīng)用現(xiàn)狀概述

在陶瓷制品表面呈現(xiàn)具有類似金屬光澤的釉稱為金屬光澤釉。最早的時(shí)候是采用金水涂敷陶瓷制品表面，以產(chǎn)生金屬光澤，但由于其價(jià)格昂貴，不可能在建筑衛(wèi)生瓷、日用瓷上大面積使用，僅在少量裝飾瓷表面上作點(diǎn)綴增輝之用。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期試驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐，目前在陶瓷表面裝飾金屬光澤釉的方法歸納起來(lái)可分為四種：第一種，用金水等涂敷表面，經(jīng)熱處理后使表面呈現(xiàn)金屬光澤；第二種，在熾熱的陶瓷釉表面直接噴涂有機(jī)或無(wú)機(jī)金屬熱熔液；第三種，在陶瓷釉表面直接濺射電鍍涂層；第四種，在一定組成的釉料中，加入適當(dāng)?shù)慕饘傺趸铮?jīng)過(guò)一定的熱處理后，產(chǎn)生金屬光澤的效果。這四種方法的優(yōu)缺點(diǎn)如表1和表2所示。

由于燒結(jié)法制備金屬光澤釉具有以上優(yōu)點(diǎn)，值得大力推廣，下面就其研制和生產(chǎn)實(shí)踐予以總結(jié)。

3 燒結(jié)法無(wú)鉛無(wú)硼金屬光澤釉的由來(lái)及其機(jī)理

燒結(jié)法制備金屬光澤釉的生產(chǎn)工藝流程與一般釉基本一樣：

原料→配料→球磨→施釉→印花或不印花→干燥→燒成

燒結(jié)法制備金屬光澤釉與一般釉的制備方法相同，只是在釉料成分中引入一種或多種著色金屬氧化物，并使它在高溫熔體中飽和，然后在冷卻時(shí)就會(huì)析出具有金屬光澤的析出物。此外，根據(jù)不同類型釉中析出的金屬微?；虻V物不同，會(huì)產(chǎn)生不同的色彩。

要想在不增加生產(chǎn)設(shè)備，不追加投資的情況下，按現(xiàn)有瓷磚企業(yè)的輥道窯正常的燒成曲線，獲得質(zhì)量穩(wěn)定的金屬光澤釉，除了其釉料成分有特殊要求外，還有一個(gè)很關(guān)鍵的地方，就是要選擇在燒成過(guò)程中整個(gè)釉層能夠產(chǎn)生穩(wěn)定晶型結(jié)構(gòu)的原料，也就是說(shuō)，關(guān)鍵是選擇好的促發(fā)金屬光澤的析晶劑及其配套的催化劑。

到目前為止，幾乎所有的大專院校教科書、各地陶瓷科學(xué)技術(shù)期刊及有關(guān)陶瓷專家的論著，提供的相關(guān)資料大都是用鉛硼基礎(chǔ)釉來(lái)制取金屬光澤釉?？闪钊诉z憾的是，實(shí)踐證明，它有以下弊端：一是鉛丹劇毒，危害工人身體健康；二是這類釉燒成時(shí)大都需要保溫，要求調(diào)整輥道窯正常生產(chǎn)的燒成曲線，這顯然給企業(yè)連續(xù)生產(chǎn)帶來(lái)不便；三是陶瓷工廠現(xiàn)在采用的都是輥道窯明焰燒成，這類釉對(duì)火焰氣氛與氣壓敏感，燒成出來(lái)的成品釉面不穩(wěn)定，或色差嚴(yán)重，或光澤與金屬光澤相去甚遠(yuǎn)，或抗氧化能力弱、耐酸腐蝕性能差，導(dǎo)致在日曬雨淋的環(huán)境下使用逐漸會(huì)失去金屬光澤。

究其原因，就是由這類釉選擇的原料和其產(chǎn)生金屬光澤的機(jī)理所決定的。在鉛基礎(chǔ)釉中形成金屬光澤，其機(jī)理目前一般認(rèn)為與其特殊結(jié)構(gòu)有關(guān)。金屬氧化物在鉛基礎(chǔ)釉中燒成時(shí)，由于兩相（固-固、固-液、固-氣、液-氣）之間的界面作用，在界面上成核析晶。兩相析晶則首先在熔體表面（液-氣）析晶，所以金屬釉熔融時(shí)析出的尖晶石晶體主要分布在釉表面。又由于在燒成期間遠(yuǎn)離熱力學(xué)平衡態(tài)，并伴有不小的漲落即溫度梯度，產(chǎn)生宏觀有序結(jié)構(gòu)，使尖晶石晶體在釉層中定向生長(zhǎng)，其{111}晶格與釉層表面平行。由于尖晶石晶體結(jié)構(gòu)中{111}晶核原子密度大、反射能力強(qiáng)，從而產(chǎn)生金屬光澤效果。釉表面層的結(jié)構(gòu)是一種微觀有序的平衡結(jié)構(gòu)（析出尖晶石晶體）和宏觀有序的耗散結(jié)構(gòu)（尖晶石的晶體列）組成的混合結(jié)構(gòu)。可是，由于基礎(chǔ)釉中含鉛，加之過(guò)量堿性金屬氧化物的存在，燒成時(shí)大量生成了-Pb-O-Si-鏈節(jié)，雖然這種鏈節(jié)形成了網(wǎng)絡(luò)，但它的穩(wěn)定性顯然和尖晶石晶體結(jié)構(gòu)不能相比，同時(shí)還決定了它耐堿腐蝕雖然沒(méi)問(wèn)題，但耐酸腐蝕性能就相對(duì)較差，成了它的軟肋。

顯然，要使燒成的金屬釉面穩(wěn)定，就要改變這種混合結(jié)構(gòu)而使其盡最大可能成為單一的尖晶石晶體結(jié)構(gòu)，并使僅在釉表面發(fā)生的析晶行為改變?yōu)樵谡麄€(gè)釉層上下同時(shí)進(jìn)行，即在整個(gè)釉層同時(shí)進(jìn)行。這樣，才能夠保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，提高金屬釉面的抗氧化、耐酸腐蝕性能。為了達(dá)到這個(gè)目的，我們從改變釉成分著手，選擇無(wú)鉛無(wú)硼基礎(chǔ)釉同時(shí)降低其它金屬氧化物的含量，以求避免釉中產(chǎn)生-Pb-O-Si-網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使其盡量多地形成比網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定得多的尖晶石晶體結(jié)構(gòu)。

經(jīng)過(guò)多方案無(wú)數(shù)次的試驗(yàn)比較，我們最終確定了無(wú)鉛無(wú)硼無(wú)鋯基礎(chǔ)釉，并選擇佛山輝煌釉料公司經(jīng)高溫合成后精制加工的晶體礦物原料HF7#、HG8#和HG9#分別作為析金劑，試驗(yàn)三組基礎(chǔ)釉配方，全部試驗(yàn)工作都在快速燒成的輥道窯進(jìn)行，經(jīng)過(guò)不懈努力，終于解決了鉛硼金屬釉帶來(lái)的弊端，燒成獲得成功，達(dá)到了整個(gè)釉層同時(shí)析出尖晶石晶體的目的，釉中斷面和釉面的金屬光澤同樣強(qiáng)烈，效果理想。應(yīng)用到工業(yè)化生產(chǎn)，既沒(méi)有改變輥道窯原來(lái)的燒成曲線，也沒(méi)有特別加以保溫；既沒(méi)有提高燒成溫度，也沒(méi)有延長(zhǎng)燒成周期，優(yōu)等品率高達(dá)90%以上，釉面各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)標(biāo)，在正常操作的情況下，不會(huì)產(chǎn)生色差，令人滿意。表3為無(wú)鉛無(wú)硼金屬光澤釉與鉛硼金屬光澤釉的比較。

4無(wú)鉛無(wú)硼金屬光澤釉的配方及其生產(chǎn)工藝技術(shù)參數(shù)

分別將三個(gè)不同配方的無(wú)鉛無(wú)硼金屬光澤釉投入三條不同燒成曲線的輥道窯進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，其主要化學(xué)成分及其配方見表4和表５所示。

這三個(gè)無(wú)鉛無(wú)硼金屬光澤釉生產(chǎn)時(shí)的有關(guān)工藝技術(shù)參數(shù)如下：

球磨細(xì)度：萬(wàn)孔篩篩余0.3%以下

施釉比重：視裝飾效果在1.3～1.7g/cm3之間調(diào)節(jié)

施釉重量：視裝飾效果，在每平方磚坯上施釉漿在350～450g之間調(diào)節(jié)

5無(wú)鉛無(wú)硼金屬光澤釉的特點(diǎn)

綜上所述，并根據(jù)實(shí)際檢測(cè)及使用觀察，該無(wú)鉛無(wú)硼金屬光澤釉具有以下幾大特點(diǎn)：

（1） 耐酸堿及抗氧化能力強(qiáng)，釉面穩(wěn)定，歷久如新，可有效提高瓷磚的物理化學(xué)性能；

（2） 釉面耐磨，可在人流量大的公共場(chǎng)所使用而不易磨損；

（3） 燒成溫度和燒成周期的適應(yīng)范圍寬，分別可在1150～1220℃之間和幾十分鐘到幾個(gè)小時(shí)之間進(jìn)行調(diào)控；

（4） 適應(yīng)性強(qiáng)，適合各種類型窯爐快速或慢速氧化焰燒成；

（5） 穩(wěn)定性好，可以確保產(chǎn)品減少色差。

6結(jié)論

（1） 該無(wú)鉛無(wú)硼金屬光澤釉可以一次燒成，也可以二次燒成。

（2） 作為單一釉面裝飾或作為承載印花畫面的底釉時(shí)，視坯體白度，可以先施化妝釉，也可以不施化妝釉。坯體顏色深時(shí)如不施化妝釉，則金屬釉面光澤和效果差。

（3） 對(duì)其作相應(yīng)調(diào)整，也可以用作印刷花釉。

參考文獻(xiàn)

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