摘要 本實(shí)驗(yàn)采用熔塊釉制備了仿黃金金屬光澤釉，主要采用單因素實(shí)驗(yàn)法考察了發(fā)色劑和工藝條件對金屬光澤釉的影響，最終制備出在1190～1250℃下快速燒成的適用于建筑陶瓷用的仿黃金金屬光澤釉。

關(guān)鍵詞 黃色，金屬光澤釉，工藝條件

1引 言

金屬光澤釉是一種新型陶瓷藝術(shù)釉，它不僅具有金屬般高雅、華麗的外觀效果，而且具有陶瓷釉本身造價(jià)低、耐腐蝕等許多優(yōu)良性能，因此越來越受到陶瓷行業(yè)的重視。本實(shí)驗(yàn)用熔塊釉制備了仿黃金金屬光澤釉，主要采用單因素實(shí)驗(yàn)法考察了發(fā)色劑、燒成制度、釉層厚度對仿黃金光澤釉的影響。

2實(shí)驗(yàn)過程

2.1 坯樣準(zhǔn)備

對坯料并沒有特殊的要求，本實(shí)驗(yàn)選用景德鎮(zhèn)原料總廠生產(chǎn)的普通泥料，用Φ30×H0.5模具，采用可塑成形的方法制成坯體試片，在恒溫干燥箱中干燥后，經(jīng)過修補(bǔ)、打磨，在950℃溫度下素?zé)髠溆谩?/p>

2.2 實(shí)驗(yàn)原料和儀器

實(shí)驗(yàn)所需原料及其化學(xué)組成列于表1。

2.3 熔塊的配制

熔塊的組成（wt%）：石英 32～40%、高嶺土6～12%、碳酸鈣10～14%、碳酸鈉0～6%、鉛丹25～30%。按組成稱量各種原料，混合均勻后裝入坩堝中，在硅碳棒電爐中熔融2h，然后倒入冷水中淬冷成細(xì)小顆粒，經(jīng)烘干破碎，球磨過325目篩，備用。

2.4 基礎(chǔ)釉的實(shí)驗(yàn)式

經(jīng)過多次試驗(yàn)，最終確定出最佳的基礎(chǔ)釉式為：

2.5 實(shí)驗(yàn)工藝流程及主要工藝參數(shù)

工藝流程：

烘料→按配方配料→球磨→過篩→施釉→干燥→燒成

主要工藝參數(shù)：

料∶球∶水(wt%)=1∶2∶0.65；釉料細(xì)度：過250目篩；球磨時(shí)間：12min；篩余：0.1% ；釉層厚度：0.3～0.5mm；施釉方式：淋釉或浸釉

3結(jié)果分析與討論

3.1發(fā)色劑成分對仿黃金光澤的影響

3.1.1 MnO₂和CuO用量及比例對金屬光澤的影響

當(dāng)單獨(dú)添加發(fā)色劑MnO₂/CuO質(zhì)量比為3、4、5、6時(shí)，釉面均呈黑色金屬光澤，但MnO₂/CuO質(zhì)量比為5時(shí)效果最好。這可能是由于當(dāng)MnO₂/CuO質(zhì)量比為5時(shí)，其Cu、Mn比例正好與CuMn₂O₄尖晶石中的Cu、Mn比例接近。適量地多添加MnO₂有利于生成CuMn₂O₄尖晶石晶體，而過多MnO₂則會使釉面發(fā)黑、發(fā)暗，釉面無光；如果CuO加入量過多也會導(dǎo)致釉面無光。

3.1.2 NiO用量對金屬光澤的影響

在確定MnO₂/CuO質(zhì)量比為5時(shí)，當(dāng)NiO添加量為5%、8%、11%、14%時(shí)釉面全部呈黃色金屬光澤，其中NiO添加量為11%時(shí)黃色光澤效果最好。而當(dāng)NiO添加量增加到17%時(shí)，釉面大部分呈黃色金屬光澤且略帶少量黑色光澤，當(dāng)NiO添加量大于17%時(shí)黑色區(qū)域逐漸增多，光澤變差。

從上述結(jié)果可知：NiO占發(fā)色劑的百分含量在5～13%時(shí)都能形成黃色金屬光澤，其中11%時(shí)效果最好。隨著NiO含量的繼續(xù)增加并超過17%時(shí)，釉面黑色區(qū)域越來越多。

3.1.3 TiO₂用量對金屬光澤的影響

TiO₂用量為8%、10%、13%、15%時(shí)釉面全部呈黃色金屬光澤，并且比未加TiO₂時(shí)釉面光澤效果更好更鮮艷，其中TiO₂用量為15%時(shí)釉面黃色效果最好。隨著TiO₂含量繼續(xù)增加時(shí)，黃色光澤釉面中出現(xiàn)銀色光澤并逐漸增多，當(dāng)TiO₂用量增加到35%時(shí)釉面全部呈銀色金屬光澤。

從上述結(jié)果可知：發(fā)色劑中加入TiO₂后釉面黃色光澤效果更好更鮮艷。TiO₂占發(fā)色劑的百分含量在8～15%時(shí)都能形成黃色金屬光澤，其中15%時(shí)效果最好。隨著TiO₂含量繼續(xù)增加并且到35%時(shí)，釉面銀色金屬光澤越來越多。

3.2最高燒成溫度與保溫時(shí)間對金屬光澤呈色效果的影響

在確定出最佳的發(fā)色劑比例時(shí)，本實(shí)驗(yàn)還考察了燒成溫度和保溫時(shí)間對釉面光澤的影響。在相同的保溫時(shí)間下（25min），在1160～1190℃下釉面出現(xiàn)金屬光澤，但亮度差；1190～1250℃時(shí)釉面金屬光澤強(qiáng)、光亮、平整光滑；1250～1280℃時(shí)釉面金屬光澤覆蓋面積減少。由實(shí)驗(yàn)可知，在1190～1250℃左右是比較合適的燒成溫度范圍，在此溫度范圍下燒成的釉面平整且光澤度好。它的燒成范圍比較寬，為工業(yè)化提供了良好的基礎(chǔ)。

隨著保溫時(shí)間的不同，其釉面效果也不一樣，當(dāng)未保溫時(shí)，釉面質(zhì)量差、有褶皺；隨著保溫時(shí)間增加到20min，釉面有較好的金屬光澤，但有波折漫反射；當(dāng)保溫時(shí)間為20～40min時(shí)，釉面有很強(qiáng)的金屬光澤，呈鏡面反射；當(dāng)繼續(xù)增加保溫時(shí)間到60min時(shí)，釉面光澤反而減少。由此可以得出：保溫時(shí)間過短或過長對金屬光澤的形成都不利，只有保溫在半小時(shí)范圍左右能夠得到較好的金屬光澤釉面效果。

合理的燒成溫度與保溫時(shí)間可以保證釉面光滑且金屬光澤強(qiáng)。這是由于過低的溫度、過短的保溫時(shí)間，使反應(yīng)不完全，同時(shí)低溫下，釉層的粘度大，使CuMn₂O₄尖晶石晶體的析出受到阻礙，從而難以形成{111}晶面平行于釉表面的CuMn₂O₄尖晶石晶體，最終影響釉面的光澤效果；過高的溫度、過長的保溫時(shí)間，會使坯釉的反應(yīng)加劇，使釉層過多地進(jìn)入坯體，尤其是坯體的Al、Si成分對CuMn₂O₄尖晶石的析出起阻礙或溶解的作用。同時(shí)，釉中的 PbO 等在高溫下也會揮發(fā)，使釉熔體粘度增大，使晶體析出困難。

3.3 冷卻溫度對金屬光澤呈色效果的影響

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可得：在750℃以上取出的釉面都沒有金屬光澤，產(chǎn)生金屬光澤的起始溫度在750℃和700℃之間的某個(gè)溫度，隨著溫度緩慢下降，金屬光澤逐漸增強(qiáng)，金黃色區(qū)域逐漸增大，等冷卻到600℃時(shí)，釉面已全部呈金黃色金屬光澤，并且取出溫度越低釉面金屬光澤越強(qiáng)。由此可見，這種金屬光澤是在冷卻過程中形成的，且是在750℃和700℃之間某個(gè)溫度開始產(chǎn)生金屬光澤，并隨溫度的緩慢下降而不斷增強(qiáng)效果。

根據(jù)圖1的XRD測試結(jié)果也可以證明這一點(diǎn)，釉層表面析出了等軸晶系銅錳尖晶石(CuMn₂O₄) 晶體，這是由MnO₂在高溫下分解形成的Mn2O3和CuO反應(yīng)而形成的。因此根據(jù)以上現(xiàn)象可以推斷在750℃和700℃之間的某個(gè)溫度，CuMn₂O₄尖晶石晶體開始析出，并隨著溫度的下降而不斷長大、排列、再析出，呈有規(guī)則的排列過程是逐漸完成的。因此，有效地控制燒成制度有利于釉面產(chǎn)生金屬光澤。試樣的SEM照片如圖2所示，釉與坯的結(jié)合較好，釉層中有少量晶體出現(xiàn)，可能是石英和莫來石晶體，釉中無氣泡，較為致密。

3.4 釉層厚度對金屬光澤的影響

當(dāng)釉層厚度為0.1～0.2mm時(shí)，釉面呈灰黑色，無光或半無光；釉層厚度為0.2～0.3mm時(shí)釉面主體為灰黑色，有少量光澤；釉層厚度為0.3～0.5mm范圍時(shí)為最佳厚度，在這個(gè)厚度范圍內(nèi)釉面平整，金黃色金屬光澤強(qiáng)，當(dāng)釉層厚度＞0.5mm時(shí)金屬光澤效果差，有紫色析晶，還有流釉、龜裂的現(xiàn)象。過薄與過厚都不能形成最佳金屬光澤，原因可能是：過薄時(shí)，CuMn₂O₄尖晶石結(jié)晶空間太小，不但不利于析晶與晶體的重排，而且可能無晶體析出，即使是長時(shí)間保溫也很難析出晶體；過厚則晶體析出過大、過多，晶體無法重排就不能產(chǎn)生金屬光澤。

4仿黃金金屬光澤釉產(chǎn)生金黃色金屬光澤的機(jī)理

仿黃金金屬光澤釉之所以產(chǎn)生金黃色金屬光澤，主要是由于釉中生成了金黃色的晶體，并在釉層表面存在一層密集分布的微晶晶體，微晶晶體造成鏡面反射，因而產(chǎn)生金黃色金屬光澤。由衍射圖和掃描測試結(jié)果分析可知，這主要是釉中所配的MnO₂和CuO在高溫生成了金黃色的銅錳尖晶石(CuMn₂O₄) 晶體，銅錳尖晶石(CuMn₂O₄)晶體中預(yù)先吸附了一定數(shù)量的金屬著色離子(Ti4+、Ni2+等)。而這些金屬著色粒子有助于金黃色的產(chǎn)生，并且這些晶體在釉層表面形成富集，且整齊規(guī)則地定向排列，對光線產(chǎn)生鏡面反射而出現(xiàn)金屬光澤。

5結(jié) 論

（1） 該仿黃金光澤釉釉面呈金黃色效果，金屬光澤強(qiáng)烈，呈鏡面反射。發(fā)色劑是產(chǎn)生金屬光澤的直接因素，不同的發(fā)色劑及含量會產(chǎn)生不同的光澤。最佳的發(fā)色劑加入量為： MnO /CuO=5；NiO 11%；TiO₂ 15%。

（2） 本金屬光澤釉的燒成范圍比較廣，在1190～1250℃之間燒成均能獲得良好的金黃色金屬光澤，且在750℃和700℃之間某個(gè)溫度開始產(chǎn)生金屬光澤，并隨溫度的緩慢下降而不斷增強(qiáng)效果。而且坯釉結(jié)合性良好，這對于穩(wěn)定制品性能有利。

（3） 釉層厚度也會影響金屬光澤，釉層過薄過厚都不利于產(chǎn)生金屬光澤，其釉層厚度在0.3～0.5mm之間比較合適。

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