劉霄昱 黃晨宇 劉 武 王 慧 曾令可

(華南理工大學材料科學與工程學院 廣州 510640)

前言

近年來，我國城鎮(zhèn)化建設得到了快速的發(fā)展，人民生活水平也日益提高，擁有一套裝修美觀氣派的房子已成為當今的時尚。衛(wèi)生陶瓷作為人們裝修水平上檔次的重要標志，已得到了快速發(fā)展。從1995年起，我國衛(wèi)生陶瓷的產(chǎn)量已躍居世界首位，據(jù)不完全統(tǒng)計，我國目前的年產(chǎn)量已超過7 000萬件。以前我國中高檔衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品依賴國外進口，目前我們已發(fā)展成為衛(wèi)生陶瓷出口大國。據(jù)不完全統(tǒng)計，2005年，我國衛(wèi)生陶瓷出口量已達2 825萬件，出口總額已突破3億美元。目前建筑衛(wèi)生陶瓷工業(yè)已成為建材工業(yè)的重要組成部分，衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品也成為生活中不可或缺的日常用品[1～6]。

衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品的外觀和質(zhì)量直接影響衛(wèi)生潔具的整體質(zhì)量和人們生活水平質(zhì)量。釉是一種藝術品，是附著在衛(wèi)生陶瓷表面的玻璃層，在釉中加入各種著色劑可獲得美麗的顏色，其顏色和質(zhì)量同樣也直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量[7～13]。以黃色基調(diào)為主的衛(wèi)生潔具是非常流行的色調(diào)，鐠黃作為黃色釉的著色劑，是現(xiàn)在非常流行的著色劑，它相對傳統(tǒng)的配置黃色釉常用的銻、鈦、鐵為發(fā)色劑更為優(yōu)越，達到色劑用量不多且發(fā)色好的效果[14～15]。應消費市場的需求，本實驗對黃色色調(diào)的釉進行探討研究，從基本的配方入手，調(diào)節(jié)原料配方比例及工藝參數(shù)，成功地研制出釉面效果好、顏色穩(wěn)定且符合經(jīng)濟效益的奶黃色釉。

1 實驗

1.1 實驗原料

實驗所用原料有：鉀長石、石灰石、氧化鋯、高嶺土、石英、白云石、鐠黃。

1.2 實驗儀器及設備

實驗用儀器以及設備主要有：電子感應天平、行星式球磨機、電熱鼓風干燥箱、電爐。

1.3 實驗流程

工藝流程如圖1所示。

實驗過程主要工藝參數(shù)：球磨時間：15 min；釉漿細度：過100目篩，篩余0.02%；球磨參數(shù)：料∶球∶水=1.0∶1.2∶0.8；球磨15 min；釉漿容重：1.5～1.7 g/cm3；施釉工藝：浸釉；最高燒成溫度為1 250 ℃。

圖1 工藝流程圖

2 結果分析與討論

2.1 氧化鋯對釉面的影響

固定其余成分的含量，取3個不同的氧化鋯含量進行氧化鋯含量對釉面影響的實驗。各樣品組成成分如表1所示。

表1 改變氧化鋯含量的單因素實驗(g)

圖2 氧化鋯含量對釉面的影響

樣品釉面特征f-1釉面光滑,無縮釉,無氣孔f-2釉面光滑,無縮釉,無氣孔f-3釉面較光滑,有破口釉泡

實驗結果表見2,其樣品照片如圖2所示。

根據(jù)樣品綜合分析，鋯在釉中雖能起到乳濁作用，但從樣品f-3來看，鋯含量過多，則釉的高溫粘度提高，釉的流動性能變差，使得燒結過程中氣體難以排出，產(chǎn)生釉泡。由樣品結果可知，氧化鋯質(zhì)量百分比不超過9%。

2.2 鐠黃含量對釉面發(fā)色的影響

固定其余成分含量，取6個不同的鐠黃含量進行鐠黃含量對釉面發(fā)色影響的實驗。各樣品組成成分見表3，不同鐠黃量燒出的釉面效果照片如圖3所示。

表3 改變鐠黃含量的單因素試驗(g)

圖3 不同鐠黃量燒出的釉面效果圖

從燒成的樣品來看，從試樣g-3開始黃顏色就開始變得更深，遠超出淡黃色的范疇，g-2黃顏色太淺，因此初步得出鐠黃加入量在1～2 g為宜。所以下面的單因素實驗均以2 g作為標準。

2.3 石英含量對釉面的影響

固定其余成分的含量，取3個不同石英含量試樣進行對釉面影響的實驗。各樣品組成成分見表4，其樣品照片如圖4所示。

表4 改變石英含量的影響(g)

石英作為釉料的主要原料，是生成釉玻璃的主要成分，從釉面結果可以看出，試樣b-1～b-3光澤度越來越好，且其顏色越來越鮮艷，適當提高硅含量可提高釉的白度、耐磨度及硬度。

圖4 石英含量對釉面的影響

2.4 高嶺土對釉面的影響

固定其余成分的含量，分別取3個不同高嶺土含量的試樣進行對釉面影響的實驗。各樣品組成成分見表5。

表5 改變高嶺土含量的單因素試驗(g)

高嶺土含量對釉面的影響結果如表6所示。其樣品照片如圖5所示。

圖5 高嶺土含量對釉面的影響

樣品釉面特征d-1釉層較薄,粗糙不平,有縮釉d-2釉層較厚,無縮釉、效果較理想d-3釉層較厚,不平整,有縮釉

高嶺土化學通式為Al2O3·2SiO2·2H2O，在釉中可改善釉的懸浮性、穩(wěn)定性，在d-1中釉面較薄就是因為釉漿懸浮性較差，釉料有沉降，導致施釉釉層較薄，釉面較粗糙。適量的高嶺土能改善釉的性能，能提高釉的熔融溫度，增加其高溫粘度。從d-3釉面效果可知，高嶺土過量則會因其高溫粘度提高，釉面流動性減弱，釉面開始縮釉，甚至開裂。根據(jù)實驗結果分析，高嶺土含量占釉的質(zhì)量百分比為10%時，效果最佳。

2.5 長石含量對釉面的影響

表7 改變長石含量的單因素試驗(g)

固定其余成分的含量，分別取3個不同長石含量的樣品進行對釉面影響的實驗。各樣品組成成分見表7，長石對釉面的影響，其結果如表8所示。

圖6 長石含量對釉面的影響

樣品釉面特征a-1釉面粗糙,有釉泡及針孔a-2釉面較平整,無針孔、釉泡a-3釉面平整,無針孔、釉泡

從燒出樣品來看，a-3效果比較理想，長石為釉用原料的主要組成，在釉中起到助熔劑的作用，適量增加長石含量，可提高釉面的光澤度，穩(wěn)定性，降低釉面缺陷。本實驗使用的是鉀長石，鉀長石高溫粘度大，熔融溫度范圍寬。長石含量對釉面的影響如圖6所示。

2.6 白云石對釉面的影響

固定其余成分的含量，取2個不同的白云石含量進行對釉面影響的實驗。各樣品組成成分如表9所示。

表9 改變白云石含量的單因素試驗(g)

白云石對釉面的影響，其結果如表10所示，樣品照片如圖7所示。

圖7 白云石含量對釉面的影響

釉面特征e-1釉面平整光亮,無針孔e-2釉面亮度略低,有輕微裂痕

經(jīng)實驗樣品分析可知，e-1釉面效果最佳，白云石的主要成分是CaCO3、MgCO3，高溫可分解為CaO和MgO，白云石在釉中也能起到熔劑的作用，與堿金屬氧化物相比，能提高釉的強度及硬度，降低釉的膨脹系數(shù)。根據(jù)相關理論知識，CaO既能與釉料反應也能與坯料反應，可促進坯釉中間層的發(fā)育，從而減弱釉面的龜裂。同時加入白云石的釉，可拓寬其熔融溫度范圍。

3 結論

1)氧化鋯加入量不宜超過9%。

2)鐠黃加入量約為2%時，效果最好。

3)適當提高硅含量可提高釉的白度、耐磨度及硬度。

4)適量加入高嶺土能改善釉的性能，能提高釉的熔融溫度，增加其高溫粘度；過量則會因其高溫粘度提高，使釉面流動性減弱，釉面開始縮釉，甚至開裂。高嶺土加入量質(zhì)量百分比為10%時，效果為佳。

5)適量增加長石含量，可提高釉面的光澤性，穩(wěn)定性，降低釉面缺陷。

6)適量增加白云石含量能增加釉的強度及硬度，降低釉的膨脹系數(shù)，可促進坯釉中間層的發(fā)育，從而減弱釉面的龜裂。

1 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標準化委員會.GB 6952-2015.衛(wèi)生陶瓷.北京：中國標準出版社，2006

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7 劉康時.陶瓷工藝原理.廣州:華南理工大學出版社，1994

8 李經(jīng)仁,李月明,李潤潤,等.氧化鈦乳濁生料釉的研制.江蘇陶瓷，2009(6)：29～37

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13 余榮臺.鎂質(zhì)生料無光釉在衛(wèi)生瓷中應用研究.中國陶瓷，2008(8)：49～50

14 俞康泰.陶瓷色釉料與裝飾導論.武漢：武漢工業(yè)大學出版社，1998

15 俞康泰.現(xiàn)代陶瓷色料與裝飾技術手冊.武漢：武漢工業(yè)大學出版社，1999