優(yōu)化工藝對快燒結(jié)晶砂金釉的性能影響

董偉霞 包啟富 王 君

(景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院 江西景德鎮(zhèn) 333001)

優(yōu)化工藝對快燒結(jié)晶砂金釉的性能影響

董偉霞 包啟富 王 君

(景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院 江西景德鎮(zhèn) 333001)

采用單因素實驗法系統(tǒng)地考察了燒成制度和工藝條件對釉面質(zhì)量的影響,最后利用正交實驗對工藝進行優(yōu)化,在低溫1 140℃保溫10min制備出了釉面光亮平整,呈現(xiàn)金光閃閃的砂金效果。

砂金釉 燒成制度 工藝條件 低溫

前言

近年來隨著人們生活水平的提高,對于產(chǎn)品的裝飾水平、裝飾質(zhì)量要求也在提高,傳統(tǒng)的裝飾水平已經(jīng)不能滿足人們的需求。早在宋代就有名貴的微晶釉——“砂金釉”、“天目釉”、“鱔皮綠”。砂金釉是在透明玻璃質(zhì)中包含薄的云母狀鱗片或閃耀反光的結(jié)晶晶體懸浮在透明釉層中。這些結(jié)晶體表面方向不同,由于光的反射,給人以光輝燦爛和晶瑩奪目的感覺。由于砂金釉的形成特點,在光線照射下金光閃閃,給人一種視覺的沖擊,讓人有一種富麗高雅的感覺。用砂金釉瓷磚裝飾豪華客廳,使室內(nèi)環(huán)境形成金碧輝煌的藝術(shù)氛圍,頗受人們的喜愛。

從目前世界范圍建筑衛(wèi)生陶瓷制品生產(chǎn)成本比率來看,燃料費用在生產(chǎn)成本中所占比率為最大,已經(jīng)在各國陶瓷行業(yè)的總能耗中達到40%以上。全世界的建筑衛(wèi)生陶瓷工業(yè)的發(fā)展都一直受到高能耗的制約,由于近20年來油、電、燃氣及煤炭的價格持續(xù)上漲,也遏制著陶瓷業(yè)的發(fā)展速度,所以結(jié)晶釉快燒的意義就相當(dāng)?shù)闹匾?。本次實驗是通過縮短保溫時間,達到快燒的目的。

1 實驗部分

1.1 實驗用原料及設(shè)備

實驗所用原料化學(xué)組成如表1所示。

表1 原料化學(xué)組成(質(zhì)量%)Tab.1 Chemical composition of raw materials

坯體采用景德鎮(zhèn)當(dāng)?shù)啬鄺l。實驗設(shè)備名稱型號及生產(chǎn)廠家如表2所示。

表2 實驗儀器名稱及生產(chǎn)廠家Tab.2 Experimental apparatus denomination andmanufacturer

1.2 實驗工藝參數(shù)

試樣制備過程工藝參數(shù)為:坯體烘干周期為24 h;釉層厚度為1㎜左右;釉料細度為過250目篩;球磨時間為20min(350 rΠmin);上釉后的樣品放烘箱在65℃左右烘干24 h,取出備用;砂晶釉的配方(質(zhì)量%):鉀長石 34～39,硼熔塊 25～28,石英 15～25,蘇州土 3～5,氧化鐵 7～8,氧化鈦 2.5～3.5。

在此配方基礎(chǔ)上通過改變燒成制度和釉層厚度探討對結(jié)晶釉面的影響。

2 實驗結(jié)果與分析

2.1 單因素實驗

2.1.1 燒成溫度對砂金釉面效果的影響

表3 燒成溫度對釉面產(chǎn)生的影響Tab.3 Effectsof firing temperature on aventurine glaze

由表3綜合比較,F-4釉面效果較理想。適當(dāng)?shù)娜廴跍囟葘π纬珊玫挠悦嬗兄匾绊?溫度過高有利晶體的長大和硼的分相,使釉面亮度降低。溫度過低使釉面質(zhì)量變差。當(dāng)溫度在1 120～1 140℃時,釉面的效果最好,沒有產(chǎn)生分相,亮度也較為理想。

2.1.2 降溫保溫時間對砂金釉面效果的影響

表4 降溫保溫時間對釉面產(chǎn)生的影響Tab.4 Effectsof soaking time for cooling temperature on aventurine glaze

由表4綜合比較,G-2和 G-3釉面晶體效果較理想。結(jié)果表明,保溫時間長有助于晶體的長大,但時間太長不適宜快燒。所以本實驗選取保溫時間為30 min。

2.1.3 降溫保溫溫度對砂金釉面效果的影響

由表5可知,H-2釉面效果較理想。溫度過高保溫雖有助于晶體的長大但也有助于分相,溫度過低晶體長大的速度較慢。

2.1.4 釉層厚度對砂金釉面效果的影響

由表6綜合比較,I-2釉面效果較好,由此可知釉層厚度為1.0～1.2㎜時結(jié)晶效果都是最好的。釉層過薄析出的晶體較少,釉層過厚出現(xiàn)縮釉、分相并產(chǎn)生花斑,沒有晶體析出。

表5 降溫保溫溫度對釉面產(chǎn)生的影響Tab.5 Effectof cooling insulation temperature on aventurine glaze

表6 釉層厚度對釉面產(chǎn)生的影響Tab.6 Effectsof thicknesson aventurine glaze

2.2 正交實驗對砂金釉面效果的影響

表8 實驗結(jié)果分析Tab.8 Analysisof experimental results

通過單因素對燒成和工藝制度考察后,確定出影響砂金釉釉面效果的主要影響因素,通過正交試驗來確定最佳砂金釉面效果。通過排隊法給樣品進行打分,正交實驗的釉面結(jié)果如表7所示,結(jié)果分析如表8所示。

主次影響因素的排列。按照極差大小排列出各因素主次順序:

主 ——→次

釉面品質(zhì):B A C

或: B C A

圖1 因素水平與釉面品質(zhì)的關(guān)系Fig.1 Relationship between factor levels and glaze quality

各因素最佳水平的選取。因素B在釉面品質(zhì)因素中占最主要地位。由圖1可以看出B2的釉面品質(zhì)高于B1和B3。因此B2為最佳水平。因素A和C,在釉面品質(zhì)因素中都占同等重要因素,由表8中可以看出對于單個A因素和C因素不能決定釉面品質(zhì)的因素,而是由它們的和共同決定的,通過計算得知A3和C2的和比其他兩個值大,因此A3和C2為最佳水平。

綜合以上分析得出最佳工藝組合:B2A3C2(即最高燒成溫度在1 140℃,最高燒成溫度保溫時間30min,降溫保溫溫度在1 020℃,保溫時間為60min)。

3)經(jīng)過驗證性實驗發(fā)現(xiàn),最佳工藝組合的砂金釉面效果要優(yōu)于最好樣品J-9。從而使正交試驗分析有意義。

2.3 性能測試

圖2 最優(yōu)樣品衍射圖Fig.2 XRD pattern of the best sample

圖2為最優(yōu)樣品的衍射圖。從圖2可以看出,樣品中主要是SiO2相和α-Fe2O3相,其中SiO2相是由于部分殘留石英和熔融析出的石英造成的,α-Fe2O3是氧化鐵析晶生成的,也是砂金釉出現(xiàn)金光閃閃效果的主要晶體。

3 結(jié)論

用優(yōu)化工藝參數(shù)和燒成制度方法經(jīng)大量實驗表明,實現(xiàn)結(jié)晶砂金釉快燒是可行的。本研究確定的砂金釉在燒成溫度為1 140～1 160℃,保溫時間為10 min,層厚度在1.0～1.2㎜,釉面呈現(xiàn)金光閃閃的砂晶效果。該快燒砂金釉的研制,可望用于建筑陶瓷裝飾。

1 黃定策.燃氣梭式窯燒制綠彩砂金釉的技術(shù)探討.山東陶瓷,2007(3):36～37

2 趙宗昱,等.金星釉裝飾效果與結(jié)晶特性的關(guān)系.山東建材學(xué)院報,1987(1):20～23

3 王秀東.金星釉的研制——藝術(shù)釉在建陶中的開發(fā)與應(yīng)用.佛山陶瓷,1994(1):42～46

4 楊夢雄,等.一種砂金釉面釉的制作方法.中國專利.101125764A.2004-11-13.

Effects of Process on Properties of Aventurine Glaze of Fast Firing Crystalline

Dong Weixia,Bao Qifu,Wang Jun(Jingdezhen Ceramics Institute,Jiangxi,Jingdezhen,333001)

Effectof firing schedule and process condition on glazewere studied by single-factor test system.Good bright and smooth glaze with aventurine particlewasoptimized by orthogonal experiment,which was prepared at 1 140℃for 10min.

Aventurine glaze;Firing schedule;Process condition;Iow temperature