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        建筑陶瓷裝飾用虹彩釉的研制

        2018-02-26 05:31:36鮑志蕾張軍劍邱輝輝
        中國陶瓷工業(yè) 2018年6期
        關(guān)鍵詞:效果影響實驗

        鮑志蕾,張軍劍,張 濤,邱輝輝

        (江西陶瓷工藝美術(shù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江西 景德鎮(zhèn) 333001)

        0 引 言

        虹彩釉是一種在釉面產(chǎn)生顏色漸變,似彩虹一般的現(xiàn)代藝術(shù)釉。目前已被廣泛應(yīng)用于藝術(shù)、建筑陶瓷。虹彩釉析晶一般有錳-鉛-鋅系、鋰-鉛-鋅-鈦-釩系、錳-鉛-鋰系、鋰-鉛-硼系等,其中錳-鉛-鋅系產(chǎn)生虹彩現(xiàn)象機(jī)理是黑錳礦(Mn3O4)在高溫下析晶[1-3]。而且該體系下的虹彩釉燒成溫度在1150-1250 ℃,可滿足目前建筑陶瓷生產(chǎn)特點。因此,本實驗進(jìn)行了可滿足建筑陶瓷裝飾要求的虹彩釉的制備研究,主要研究了釉料配方組成、釉層厚度和燒成工藝等對虹彩釉面效果的影響。

        1 實驗部分

        本實驗以鉛熔塊、ZnO、MnO2、NH4VO3、鉀長石、石英、高嶺土作為制備虹彩釉的基礎(chǔ)原料。以鉀長石、石英、高嶺土作為定量,考察鉛熔塊、NH4VO3、MnO2、ZnO四種原料的正交實驗進(jìn)行優(yōu)化配方。然后以單因素實驗,分析燒成溫度、保溫時間、施釉厚度分別產(chǎn)生的影響,最終確定優(yōu)化的最終配方及工藝參數(shù)。實驗過程的釉料制備,以料 : 球 : 水 = 1 : 2 : 0.7進(jìn)行快速球磨20-30 min,并能全部通過325目篩網(wǎng)控制釉的細(xì)度;采用浸釉的施釉工藝,在50 ℃溫度下干燥1 h,最后進(jìn)行燒制。

        由于虹彩釉的評判主要靠觀察表面的虹彩效果、顏色漸變、析晶情況,故本實驗通過目測對樣品進(jìn)行打分。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 正交實驗結(jié)果分析

        正交實驗設(shè)計方案及評分如表2所示,通過正交分析發(fā)現(xiàn),虹彩釉原料配方組成對釉面效果影響具有一定程度的影響。通過對表2正交實驗得到的效果評分的結(jié)果進(jìn)行正交極差分析,具體結(jié)果見表3。

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

        表2 正交實驗設(shè)計方案及評分Tab.2 Design options and grades of the orthogonal experiments

        表3 各因素極差分析Tab.3 Range analysis of various factors

        經(jīng)過對正交實驗結(jié)果及釉面效果的分析,可以確定四種原料對虹彩效果的影響主次:MnO2(D) >鉛熔塊(A) > ZnO(B) > NH4VO3(C),MnO2是最大影響因素。對于Mn-Pb-Zn-V系虹彩釉,在釉中析出大量的黑錳礦晶體(Mn3O4),并且黑錳礦以三角錐晶體形狀生長于釉中,同時(101)晶面與釉面平行。產(chǎn)生虹彩釉的的主要原因是黑錳礦晶體生成后緊密結(jié)合,在晶體錐面間的凹部充滿含有鉛的玻璃,當(dāng)光透過和反射相互作用,而出現(xiàn)干涉現(xiàn)象。故從實驗結(jié)果可以驗證,MnO2含量在9-12%時,隨著含量增大,效果愈佳。但MnO2對釉面虹彩現(xiàn)象的影響是在一個特定范圍內(nèi),當(dāng)達(dá)到15%時,虹彩效果會逐漸消失。主要原因是雖然黑錳礦晶體(Mn3O4)析出過多,在釉中已經(jīng)過飽和,且晶體發(fā)育過大,釉面不平整,導(dǎo)致失去虹彩效果。通過因素結(jié)果分析,確定最優(yōu)的水平組合為A3B1C2D2。

        2.2 施釉厚度的影響分析

        在結(jié)晶釉體系的虹彩釉中,施釉厚度起到十分關(guān)鍵的作用,它會影響釉中黑錳礦晶體的析晶與長大,進(jìn)而影響虹彩效果。本實驗在最優(yōu)配方基礎(chǔ)上,探討了不同施釉厚度對虹彩釉效果的影響,實驗結(jié)果如表4所示。當(dāng)釉面厚度在0.2 mm時,釉未出現(xiàn)虹彩效果,主要是因為釉層過薄導(dǎo)致形成的晶體極度細(xì)小,并且釉層較薄,光線通過后,難以產(chǎn)生虹彩的必要條件。隨著釉層的厚度增加,虹彩效果愈加明顯。當(dāng)釉層厚度達(dá)到0.6 mm時,虹彩現(xiàn)象達(dá)到最佳效果。當(dāng)釉層繼續(xù)增厚,一方面實際已產(chǎn)生的虹彩效果被過厚的釉層掩蓋;另一方面,上釉較厚釉中容易產(chǎn)生氣孔、氣泡、開裂等缺陷,將影響光的反射和折射。

        表4 上釉厚度對虹彩效果的影響Tab.4 Effects of different glaze thicknesses on iridescent glaze results

        圖1 不同燒成溫度下實驗實物圖Fig.1 Experimental specimens obtained at different firing temperatures

        2.3 燒成制度的影響分析

        黑錳礦的產(chǎn)生需要滿足特定的燒成條件,包含升溫至最高溫階段、高溫保溫階段、自然冷卻至析晶溫度、降溫保溫階段以及最終冷卻階段。Mn-Pb-Zn-V系虹彩釉的燒成溫度通常在1180-1220 ℃,剛好為一般建筑陶瓷普遍燒制的溫度,黑錳礦的析晶溫度范圍在820-880 ℃[4-5]。燒成溫度影響釉面熔融狀態(tài),同時也會影響釉中析晶。本實驗在最優(yōu)配方基礎(chǔ)上,探討了不同燒成溫度(1160 ℃、1180 ℃、1200 ℃、1220 ℃、1240 ℃)對虹彩釉效果的影響,實驗結(jié)果如圖1所示。

        當(dāng)燒成溫度為1180 ℃時,釉面光亮,但是黏度較大,熔融效果不佳;晶體數(shù)量不多,出現(xiàn)不明顯的顏色漸變,略有虹彩現(xiàn)象。當(dāng)燒成溫度達(dá)到1200 ℃時,釉面光亮,晶體大量出現(xiàn),數(shù)量較多,且分布均勻。所以在圖1中體現(xiàn)虹彩效果好,釉中閃爍著金、紅、黃、棕、綠色的虹彩漸變。當(dāng)燒成溫度為1220 ℃時,釉面變得明亮,這是鉛玻璃熔體高溫熔融反應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)的原因。在該溫度下,晶體數(shù)量依舊較多,但是晶體有長大及重疊現(xiàn)象,虹彩效果略有降低,且不均勻。當(dāng)繼續(xù)升高溫度達(dá)到1240 ℃時,釉面變得光亮且透,顏色加深出現(xiàn)深棕色,只有少量結(jié)晶產(chǎn)生,而且出現(xiàn)流釉,幾乎失去虹彩效果。綜上所述,最佳燒成溫度應(yīng)該控制在1200℃。以此為基礎(chǔ),探討了降溫析晶溫度及保溫時間的影響,發(fā)現(xiàn)冷卻至860 ℃,保溫15 min有助于虹彩現(xiàn)象的產(chǎn)生。

        3 結(jié) 論

        (1)采用正交實驗探討鉛熔塊、ZnO、NH4VO3、MnO2四種原料對虹彩釉效果的影響。其中,MnO2是影響釉面虹彩效果的主要影響因素,MnO2高于15%時,黑錳礦晶體(Mn3O4)析出過多,在釉中已經(jīng)過飽和,且晶體發(fā)育過大,釉面不平整,導(dǎo)致失去虹彩效果。

        (2)施釉厚度及燒成制度影響釉中黑錳礦晶體的析晶與長大,厚度0.6 mm虹彩現(xiàn)象達(dá)到顯著效果;燒成溫度1200 ℃、析晶保溫溫度860 ℃、保溫時間15 min時,有助于虹彩現(xiàn)象的產(chǎn)生。

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