(1 深圳市八六三新材料技術(shù)有限責(zé)任公司 廣東 深圳 518000) (2 福建工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 福州 350000)

前言

裂紋釉作為我國(guó)傳統(tǒng)陶瓷名釉之一，以其獨(dú)特的美感為陶瓷釉料領(lǐng)域注入了新的生命力。裂紋本是一種缺陷，而裂紋之所以可以產(chǎn)生美，是因?yàn)殚L(zhǎng)短曲直的紋路富有一定的規(guī)律的形式美。如同疏密有致的布局，結(jié)合了藝術(shù)規(guī)律，產(chǎn)生的藝術(shù)結(jié)晶。

裂紋釉的的形成機(jī)理主要有2種：一種是由于在成形時(shí)坯泥沿著一定的方向進(jìn)行延伸，因而影響了分子的排列；二是坯釉之間的膨脹系數(shù)不同，燒制冷卻中釉層受到的收縮作用力比坯體的大[1～2]。裂紋釉與普通釉對(duì)比起來(lái)，明顯的差別是熔劑量較多且含膨脹系數(shù)大的組分也多。在裂紋釉的釉料組成中，膨脹系數(shù)大的堿性氧化物K2O、Na2O、PbO等含量一般較高[3～4]。因?yàn)榕饔蚤g化學(xué)組成和物理性能存在較大差別，釉的膨脹系數(shù)大于坯的膨脹系數(shù)，在冷卻過(guò)程中，釉面因受到張應(yīng)力作用而形成許多裂紋。原料組成配比不同的釉料的膨脹大小不同，制備的組分配比不同的釉料施用在同種坯體上，出現(xiàn)的裂紋也不盡相同。因此，通過(guò)調(diào)整釉料的組成配比來(lái)提高釉料膨脹系數(shù)[5～7]，就能達(dá)到理想的裂紋效果。

本研究采用鉀長(zhǎng)石、石英、高嶺土、碳酸鎂為原料，按一定的配比制備裂紋釉，用單因素實(shí)驗(yàn)對(duì)比各組分不同加入量下所形成的裂紋形態(tài)，從而選出最佳配方，并分析釉料組成對(duì)裂紋外觀品質(zhì)的影響，最終得到最為理想的混合質(zhì)透明細(xì)網(wǎng)裂紋釉。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

本實(shí)驗(yàn)采用的釉用原料為鉀長(zhǎng)石、石英、高嶺土、碳酸鎂。

1.2 坯體制作

實(shí)驗(yàn)采用長(zhǎng)石質(zhì)瓷坯體，根據(jù)確定的坯體配方(石英∶長(zhǎng)石∶粘土=1∶1∶2)進(jìn)行稱(chēng)量；將稱(chēng)量好的配料放入行星球磨機(jī)球磨30 min；將球磨后的漿料放入烘干箱烘干；將得到粉末用壓片機(jī)壓成厚度5～8 mm的大小均勻的坯體；壓制好的坯體在800 ℃保溫30 min，獲得若干坯體。

1.3 裂紋釉樣品制作

1.3.1 裂紋釉基礎(chǔ)配方

實(shí)驗(yàn)所采用裂紋釉基礎(chǔ)配方如表1所示。

表1 裂紋釉的基礎(chǔ)配方(質(zhì)量%)

1.3.2 釉料制備、施釉及燒成

各原料按基礎(chǔ)配方比例稱(chēng)量，放入球磨罐進(jìn)行球磨30 min，其中球∶料∶水=2∶1∶1.5。

將上述釉料施于坯體表面，釉層厚度控制在0.8～1.2 mm；施釉后自然烘干若干小時(shí)直至完全干透。最后，將樣品在1 290 ℃燒成并保溫0.5 h，然后冷卻。

2 結(jié)果與討論

2.1 釉料中鉀長(zhǎng)石含量對(duì)釉面外觀品質(zhì)的影響

表2 釉料中鉀長(zhǎng)石含量對(duì)釉面外觀品質(zhì)的影響

由表2和圖1可以看出，當(dāng)鉀長(zhǎng)石的含量為63%～66%時(shí)，釉面裂紋效果比較好，如圖1(a)和圖1(b)所示。鉀長(zhǎng)石的加入量與膨脹系數(shù)成正比，適當(dāng)增加用量會(huì)提高整體的膨脹系數(shù)，這樣有利于裂紋的形成[8]。但是并不能無(wú)限制的增加，否則當(dāng)加入量過(guò)大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致釉的成熟溫度降低，變成易熔的高流動(dòng)性的釉，使得裂紋大而少，如圖1(c)和圖1(d)所示。

(a)含量63% (b)含量66% (c)含量69% (d)含量72%

圖1不同鉀長(zhǎng)石含量的釉料所形成的釉面裂紋形態(tài)

2.2 釉料中石英含量對(duì)釉面外觀品質(zhì)的影響

石英加入量對(duì)釉面效果的影響如表3所示，樣品效果如圖2所示。

該實(shí)驗(yàn)適當(dāng)增減石英的含量，能夠改變釉的膨脹系數(shù)，從而影響釉面出現(xiàn)裂紋的情況。過(guò)多地添加石英，會(huì)使得釉的膨脹系數(shù)降低，這樣不利于裂紋的形成[9]。但由于石英是能夠形成玻璃相的重要組分，所以釉面的透明度、光滑度都隨著其加入量增加而變得更佳。本實(shí)驗(yàn)中石英的含量為25%～28%時(shí)，釉面裂紋效果最好。

表3 釉料中石英含量對(duì)釉面外觀品質(zhì)的影響

(a)含量22% (b)含量25% (c)含量28% (d)含量31%

圖2不同石英含量的釉料所形成的釉面裂紋形態(tài)

2.3 釉料中高嶺土含量對(duì)釉面外觀品質(zhì)的影響

高嶺土含量對(duì)釉面效果影響如表4所示，樣品效果如圖3所示。

高嶺土?xí)褂粤暇哂袘腋⌒耘c穩(wěn)定性，能同時(shí)引入Al2O3和SiO2。Al2O3是形成釉的網(wǎng)絡(luò)中間體，不但能與SiO2結(jié)合，而且能與堿性金屬氧化物結(jié)合。Al2O3能改善釉的性能，提高膨脹系數(shù)，但不利于裂紋的形成[10]。本實(shí)驗(yàn)高嶺土的含量在8%～11%之間，釉面及裂紋效果比較好。

表4 釉料中高嶺土含量對(duì)釉面外觀品質(zhì)的影響

(a)含量5% (b)含量8% (c)含量10% (d)含量14%

圖3不同高嶺土含量的釉料所形成的釉面裂紋形態(tài)

2.4 釉料中碳酸鎂含量對(duì)釉面外觀品質(zhì)的影響

碳酸鎂含量對(duì)釉面外觀品質(zhì)的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表5和圖4所示。碳酸鎂在高溫下會(huì)產(chǎn)生MgO，它起到助熔的作用，能增寬制品的燒成范圍，降低熔融溫度，提高釉的流動(dòng)性，減小釉的膨脹系數(shù)，改善其熱穩(wěn)定性。但是加入量要把控，隨著加入量的增加，表面裂紋減少的同時(shí)還產(chǎn)生許多釉面缺陷，這可能和高溫下釋出的CO2氣體過(guò)多有關(guān)。

總結(jié)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，增加長(zhǎng)石的用量，可提高釉的膨脹系數(shù)。此外，長(zhǎng)石也可以降低釉的熔融溫度和高溫粘度。但用量也不能過(guò)多，否則會(huì)引起膨脹系數(shù)過(guò)大導(dǎo)致釉面缺陷。鉀長(zhǎng)石含量范圍在63%～66%時(shí)最佳。

表5 釉料中碳酸鎂含量對(duì)釉面外觀品質(zhì)的影響

(a)含量1% (b)含量4% (c)含量7%

圖4不同碳酸鎂含量的釉料所形成的釉面裂紋形態(tài)

石英與高嶺土的含量需要控制適當(dāng)。因?yàn)橛粤先艉琒iO2、Al2O3的量過(guò)多，在高溫時(shí)會(huì)導(dǎo)致部分液相擠入坯體，致使釉料中的K2O 、Na2O 等易熔組分含量降低，從而不易發(fā)生開(kāi)裂。石英含量范圍在25%～28%，高嶺土含量范圍在8%～11%時(shí)為最佳。

碳酸鎂在高溫情況下為強(qiáng)的活性助熔劑，可增寬制品的燒成范圍，但要嚴(yán)格控制其含量。因?yàn)樵诟邷叵滤鼤?huì)分解出CO2氣體，氣體過(guò)多會(huì)影響釉面質(zhì)量，鎂元素還會(huì)導(dǎo)致表面無(wú)光，所以其含量不能多。添加的碳酸鎂為1%時(shí)最佳。

3 結(jié)論

筆者所研究混合質(zhì)裂紋釉的原料配比，在經(jīng)過(guò)一系列單因素實(shí)驗(yàn)的探究，得到最佳的裂紋釉配方范圍為：鉀長(zhǎng)石63%～66%，石英25%～28%，高嶺土8%～11%，碳酸鎂1%左右。在此配方范圍內(nèi)制得的釉面效果最佳。