劉欣 李家科 楊青

(1.景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院，江西省先進(jìn)陶瓷材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室江西景德鎮(zhèn)333001)

0 引言

金屬釉是指在基礎(chǔ)釉中加入Ti、Co、Cr、Mn、Fe、Ni、Zn、Cu等過(guò)渡金屬氧化物的一種或多種，在高溫下達(dá)到飽和，析出晶體，使釉面產(chǎn)生金屬光澤的藝術(shù)效果[1]。具有金屬光澤的釉面因其高雅、厚重的氣質(zhì)備受陶瓷行業(yè)和消費(fèi)者的青睞，目前市場(chǎng)上金屬光澤釉主要有黃色、銀色、黑色、銅紅、棕色等品種[2]。

金屬光澤釉的制作方法主要有3種[3-4]：（1）在陶瓷坯體上直接濺射熔融金屬涂層；（2）在陶瓷制品釉面涂上含有金屬或金屬化合物粉末的涂層，然后經(jīng)過(guò)還原熱處理，形成金屬化裝飾層；（3）配制特定組成的釉，經(jīng)過(guò)熱處理，產(chǎn)生色調(diào)和光澤等外觀類似金屬的仿金屬光澤釉。其中前2種制備技術(shù)對(duì)設(shè)備的要求較高且裝飾成本昂貴，第3種制備方法通過(guò)配制釉料組成，選擇合理的燒成制度，直接形成金屬化效果的釉面。為了獲得光澤良好的釉面效果，配制的釉一般采用含鉛或硼的熔塊釉，隨著人們生活質(zhì)量的提高和綠色產(chǎn)品理念的倡導(dǎo)，含鉛陶瓷產(chǎn)品的生產(chǎn)將逐漸被禁止[5-6]。

本實(shí)驗(yàn)以長(zhǎng)石、石英、氧化鋁等普通陶瓷原料及磷酸鋁、氧化鐵、脆丸素制備無(wú)鉛生料金屬光澤釉，通過(guò)對(duì)釉料配方的設(shè)計(jì)和燒成制度的優(yōu)化，獲得了效果較好的銀灰色金屬光澤釉。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 釉用原料及其化學(xué)組成

釉用礦物原料及其化學(xué)組成見(jiàn)表1所示。所用化工原料三氧化二鐵、磷酸鋁等均為化學(xué)純。

表1 礦物原料的化學(xué)組成（%）Tab.1 The chemical composition of materials

表2 磷酸鋁含量對(duì)釉面效果的影響（燒成溫度1230℃、保溫時(shí)間20 mi n）Tab.2 The effect of aluminum phosphate content on the glaze

表3 氧化鐵含量對(duì)釉面效果的影響(燒成溫度1230℃、保溫時(shí)間20 mi n)Tab.3 The effect of iron oxide content on the glaze

1.2 配方確定

基礎(chǔ)釉配方為(質(zhì)量百分?jǐn)?shù)、下同)：鈉長(zhǎng)石23、氧化鋁11、石英59、方解石7，通過(guò)調(diào)整磷酸鋁、氧化鐵以及脆丸素的添加量來(lái)優(yōu)化制備金屬光澤釉的最佳配方。

1.3 試驗(yàn)過(guò)程

按配比準(zhǔn)確稱取各原料，加入球磨罐，采用SFM型快速球磨機(jī)球磨，球磨時(shí)間為30min。球磨工藝參數(shù)∶料∶球∶水＝1∶2∶0.8，外加0.2%的CMC改善料漿的流動(dòng)和穩(wěn)定性能。采用浸釉法施釉，釉層厚度約為1.0mm。采用實(shí)驗(yàn)室箱式電阻爐燒成，以10℃/min升到最高溫度，保溫一定時(shí)間后自然冷卻。

2 結(jié)果分析與討論

2.1 磷酸鋁含量對(duì)金屬光澤釉的影響

磷酸鋁是一種良好的助熔劑，在金屬光澤釉中加入一定量的磷酸鋁能降低釉料的燒成溫度。固定釉料中其它成分含量，不同磷酸鋁添加量所制備試樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

從表2可知：磷酸鋁有明顯的助熔作用，可以降低釉料的燒成溫度。當(dāng)配方中磷酸鋁含量為9%時(shí)，所得試樣釉面粗糙，沒(méi)有金屬光澤，顏色偏黑，呈現(xiàn)明顯的生燒；當(dāng)其含量增加到11%時(shí)，釉面變得光滑，金屬光澤變強(qiáng)，呈色好，說(shuō)明在該燒成溫度下釉料能完全熔融，冷卻后呈現(xiàn)較好的釉面效果；但當(dāng)其含量增加到17%或20%時(shí)，釉面出現(xiàn)針孔，粗糙，光澤度下降，其質(zhì)感明顯過(guò)燒。因此實(shí)驗(yàn)中磷酸鋁含量為11%～15%時(shí)釉面效果較好，含量過(guò)低，釉料生燒，沒(méi)有金屬光澤；含量過(guò)高則過(guò)燒，同樣影響釉面的質(zhì)感和金屬光澤效果。

2.2 氧化鐵含量對(duì)金屬光澤釉的影響

金屬光澤釉中添加不同的過(guò)渡金屬氧化物會(huì)產(chǎn)生不同色調(diào)的金屬光澤[3]。鐵系金屬釉是以氧化鐵為著色劑的一類金屬光澤釉，隨氧化鐵加入量的不同，釉面的呈色也不相同。氧化鐵含量對(duì)金屬光澤釉的影響規(guī)律如表3所示。從表中可以看出，隨氧化鐵含量的不同，釉面呈色變化較大，當(dāng)氧化鐵含量為1.8%時(shí)，釉面金屬光澤稍弱，呈色偏暗淡；當(dāng)氧化鐵的含量增加到2.3%時(shí)，所得釉面光滑，金屬光澤強(qiáng)，呈色好；當(dāng)氧化鐵含量增加到3.5%時(shí)，釉面的金屬光澤和質(zhì)感沒(méi)有明顯的變化，但當(dāng)其含量達(dá)到4.5%時(shí)，釉面金屬光澤減弱，且呈色略偏紅。因此，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)氧化鐵含量在2.3%～3.5%之間均可獲得釉面效果較好的金屬光澤釉。

圖1 脆丸素用量對(duì)釉面光澤度的影響Fig.1 The effect of crisping agent content on the glaze gloss

2.3 脆丸素含量對(duì)金屬光澤釉的影響

脆丸素是一種食品添加劑，在魚丸、肉丸等食品中添加一定量的脆丸素可以增加食品的彈性和脆感。金屬光澤釉中添加脆丸素則可以增加釉的光澤度，其添加量對(duì)釉面光澤度的影響見(jiàn)圖1所示(釉料中其它成分含量不變，燒成溫度為1230℃，保溫時(shí)間20min)。

從圖1可以看出，隨著釉料中脆丸素含量的增加，釉面的光澤度先呈直線增加，隨后趨于一個(gè)穩(wěn)定值。如當(dāng)釉料中脆丸素含量為20%時(shí)，釉面光澤度為77.4；當(dāng)其含量增加到30%時(shí)，釉面光澤度呈直線增加到89.7；隨后再繼續(xù)增加釉料中脆丸素的含量，釉面光澤度增加趨于一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定值，這說(shuō)明此時(shí)再增加脆丸素含量，對(duì)提高釉面光澤度的效果不顯著。因此，從節(jié)約成本考慮，釉料中脆丸素的加入量為30%為宜。

2.4 燒成制度對(duì)金屬光澤釉的影響

2.4.1 燒成溫度的影響

為了考察燒成溫度對(duì)釉面金屬光澤的影響規(guī)律，實(shí)驗(yàn)對(duì)一優(yōu)化釉料（基礎(chǔ)釉中添加磷酸鋁11%，氧化鐵2.3%，脆丸素30%）在不同的溫度下進(jìn)行燒成（保溫時(shí)間20min），所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

從表4可以看出，在不同燒成溫度下所得試樣釉面光澤度有明顯的差異。當(dāng)燒成溫度較低時(shí)，如1100℃，由于釉料不能充分熔融，故釉面粗糙，顏色偏黑，沒(méi)有金屬光澤；隨燒成溫度的提高，釉面逐漸變光滑，光澤度增強(qiáng)，當(dāng)燒成溫度達(dá)到1230℃時(shí)，釉面光滑，金屬光澤強(qiáng)，呈色好，整體效果最佳；但當(dāng)燒成溫度繼續(xù)升高到1250℃時(shí)，釉面變得粗糙，同時(shí)光澤度也變差，這是由于釉料過(guò)燒所引起的。

表4 燒成溫度對(duì)釉面光澤度的影響Tab.4 The effect of firing temperature on the metallic luster of the glaze

表5 保溫時(shí)間對(duì)釉面效果的影響Tab.5 The effect of different holding time on the glaze

2.4.2 保溫時(shí)間的影響

在燒成溫度為1230℃、不同保溫時(shí)間對(duì)釉面金屬光澤性能影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果（釉料配方為在基礎(chǔ)釉中添加磷酸鋁11%，氧化鐵2.3%，脆丸素30%）如表5所示。從表可以看出，保溫時(shí)間對(duì)釉面的呈色及光滑度影響不明顯，但對(duì)釉面光澤度的影響較大。當(dāng)保溫時(shí)間較短時(shí)（如5min），釉面金屬光澤較差；隨保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，釉面光澤度逐漸增強(qiáng)，當(dāng)保溫時(shí)間為10min時(shí)，釉面金屬光澤度較強(qiáng)；繼續(xù)延長(zhǎng)保溫時(shí)間，當(dāng)達(dá)到20min時(shí)，所得試樣釉面光澤度強(qiáng)，釉面金屬效果好；隨后再延長(zhǎng)保溫時(shí)間，釉面光澤度變化不明顯。因此從縮短燒成周期、節(jié)約成本的角度考慮，保溫時(shí)間確定20min是比較合適的。

3 結(jié)論

（1）利用長(zhǎng)石、氧化鋁、石英和方解石等原料制備基礎(chǔ)釉，引入磷酸鋁、氧化鐵及脆丸素作為外加劑制備無(wú)鉛生料金屬光澤釉，通過(guò)對(duì)釉料配方及燒成制度的優(yōu)化，獲得了釉面效果良好的銀灰色無(wú)鉛金屬光澤釉。

（2）磷酸鋁、氧化鐵、脆丸素的加入可以起到助熔、調(diào)節(jié)釉面呈色及增加釉面光澤度的作用。本實(shí)驗(yàn)條件下，當(dāng)在基礎(chǔ)釉料中添加磷酸鋁11%～15%、氧化鐵2.3%～3.5%、脆丸素30%～35%時(shí)制備的金屬光澤釉效果較好。

（3）燒成制度對(duì)釉面光澤及呈色影響較大，本實(shí)驗(yàn)條件下，當(dāng)燒成溫度為1230℃、保溫時(shí)間為20min所得試樣的釉面效果最佳。

1俞康泰,劉儒平.建筑陶瓷裝飾技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì).陶瓷學(xué)報(bào),2006,3:304～308

2周耀,周正付.建筑衛(wèi)生陶瓷金屬釉淺述.佛山陶瓷,1996(2): 7～9

3戴武斌,曾令可,劉艷春等.金屬光澤釉的應(yīng)用現(xiàn)狀和工藝特點(diǎn).陶瓷,2007,5:28～31

4吳大軍,吳紹祖.色釉和金光釉的研制.華僑大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2000,21(4):361～365

5徐正,李曉云.建筑墻面磚金屬光澤釉的研制.中國(guó)陶瓷, 2001.37(5):26～28

6馮飛,萬(wàn)紫,王雪強(qiáng)等.無(wú)鉛無(wú)硼金屬光澤釉的研制及其生產(chǎn).陶瓷,2008,3:37～39