淺談陶瓷磚生料釉的調(diào)試

邱軍

摘 要：本文敘述了陶瓷磚生料釉的調(diào)試基礎(chǔ)入門，列舉了調(diào)試生料釉的常用原料的化學(xué)屬性，釉料配方構(gòu)架體系及配方性能的調(diào)試方法。

關(guān)健詞：生料釉；原料；熱膨脹系數(shù)值；構(gòu)架

1 引言

釉料是陶瓷坯體的外衣，如果說人的外表需要靠衣服裝扮，那么釉料就可以看成是裝扮陶瓷坯體的衣服，人根據(jù)身體高矮胖瘦以及審美觀來挑選合適的衣服，陶瓷坯體則依據(jù)膨脹系數(shù)表面質(zhì)感等來進(jìn)行配方的調(diào)試選擇，如何調(diào)試出一個科學(xué)合理的配方，那就需要對釉用原材料、配方構(gòu)架等理論知識有相當(dāng)?shù)恼莆?。本文圍繞原料、配方構(gòu)架簡單談?wù)剬τ谏嫌缘恼{(diào)試方法。

2 生料釉概念

生料釉是指釉用的全部原料都不經(jīng)過預(yù)選熔制，直接加水研磨加工調(diào)制而成漿料。生料釉由不溶于水的原料所組成，制備工藝過程與坯料基本相同，一般是先將洗選好的硬質(zhì)原料粉碎，再與精選的粘土原料配合進(jìn)行濕法球磨，磨細(xì)的釉漿，須經(jīng)除鐵、過篩、陳腐，方可使用。

3 生料釉釉用常見原料與分類

3.1主熔劑類原料

鉀長石：K2O·Al2O3·6SiO2，堿金屬和堿土金屬的鋁硅酸鹽，主熔劑長石族中最常見的一種長石。鉀長石熔點(diǎn)約在1130 ～ 1450℃開始分解熔融，粘度較大，由于鉀長石礦常常伴生鈉長石，故鉀長石中或多或少含鈉成分，而鈉含量越高則該鉀長石熔點(diǎn)越低，越易熔融；鉀長石燒成范圍較鈉長石寬；鉀長石在噴墨發(fā)色中利紅色；K2O的熱膨脹系數(shù)值為8.5，屬膨脹系數(shù)較大的礦物，依此可調(diào)節(jié)釉料的膨脹系數(shù)。

鈉長石：Na2O·Al2O3·6SiO2，堿金屬和堿土金屬的鋁硅酸鹽，主熔劑長石族中最常見的一種長石。鈉長石是常用低溫熔劑，助熔效果比鉀長石好，燒成范圍比鉀長石窄；鈉長石在噴墨發(fā)色中利黃色；Na2O的熱膨脹系數(shù)值為10.0，膨脹系數(shù)值比鉀長石大，據(jù)此可用來調(diào)節(jié)釉料的膨脹系數(shù)。

鋰長石或叫鋰輝石：Li2O·Al2O3·4SiO2，堿金屬和堿土金屬的鋁硅酸鹽。鋰輝石是提供廉價氧化鋰礦物的原料，具有很強(qiáng)的助熔作用，含Li2O的熔液熔解石英的能力比鉀、鈉長石熔液強(qiáng)；Li2O的熱膨脹系數(shù)值為2.0，可明顯降低釉料的膨脹系數(shù)，但因價格較貴，常用另一種含鋰礦物即鋰瓷石代替，以此引入Li2O。

霞石：一種常見的霞石其化學(xué)式為K2O·3Na2O·4Al2O3·3SiO2，堿金屬和堿土金屬的鋁硅酸鹽。鉀鈉鈣含量高的霞石加入少許到啞光釉中可增加釉面柔和細(xì)膩的質(zhì)感；因其含鉀、鈉尤其鈉含量高，膨脹系數(shù)值一般比鈉長石還高，生料釉中常依此特性常運(yùn)用于高膨脹系數(shù)值的釉料中；霞石因其含鋁量高，不利于噴墨發(fā)色。

3.2 助熔劑類原料

3.2.1含氧化鎂類

滑石：3MgO·4SiO2·H2O，天然的含水硅酸鎂礦物，常與透閃石、綠泥石、蛇紋石、白云石等含鎂礦物共生。生料釉一般使用煅燒過的即失去結(jié)晶水的煅燒滑石，可改善釉層彈性；抗熱震、白度也相應(yīng)提高；屬硬質(zhì)熔劑，高溫下助熔，常用于啞光釉的助熔和消光，MgO的熱膨脹系數(shù)值為0.1，引入配方中可降低釉料的膨脹系數(shù)；滑石在噴墨發(fā)色中隨著用量的增大會使墨水發(fā)色趨于暗調(diào)，尤其對棕色明顯。

白云石：CaCO3·MgCO3，沉積巖中廣泛分布的礦物之一，在800℃先分解出MgO與CO2，到950℃再分解出CaO與CO2。釉料中引入白云石等于同時引入了氧化鈣和氧化鎂，在高溫時起助熔作用，促進(jìn)石英的熔解和莫來石的生成，助釉透明，不易乳濁；生料釉中鈣含量較高情況下，有助于提升啞光釉面的細(xì)膩質(zhì)感；白云石不利于噴墨發(fā)色，尤其不利黃色。

3.2.2 含氧化鈣類

石灰石：CaCO3，主要成分含碳酸鈣，常見其他的還有諸如方解石、重鈣、輕鈣等主要成分都是含CaCO3的礦物，只是純度稍有不同。在860 ～ 970℃時分解成CaO與CO2，是一種高溫助熔劑，常用于啞光釉的助熔和消光，CaO熱膨脹系數(shù)值為5.0。

白云石：CaCO3·MgCO3，此處主要理解為引入白云石時是為了引入一部分CaO。

硅灰石：CaO·SiO2，一種天然的偏硅酸鈣礦物，常見的為β-硅灰石。因硅灰石不含揮發(fā)成分，而且干燥收縮、燒成收縮都很小，其線膨脹系數(shù)較小，有利于快速燒成，適合用來調(diào)制高溫快燒的釉料；用它代替石灰石和石英時，釉面不會因為析出氣體而產(chǎn)生釉泡和針孔；調(diào)制生料釉時用它代替部分其他含鈣原料，可調(diào)整透明度及光澤，且因含二氧化硅，在細(xì)膩啞光釉中可抑制鈣鋇氧化物的析晶；硅灰石的熱膨脹系數(shù)值為6.67。

3.2.3含鋇類

碳酸鋇：BaCO3，天然礦物叫毒重石，碳酸鋇的分解溫度較高，達(dá)1400 ～ 1450℃。調(diào)制生料釉時少量的加入，助熔效果明顯，折光率高；當(dāng)以鋇為主的鋇無光釉，釉面柔和易析晶；但用量加到一定量后，反而使釉變得難容；它是一種硬質(zhì)熔劑，助熔范圍寬，有利于噴墨墨水的發(fā)色，現(xiàn)今的仿古啞光釉及啞光全拋釉等透明和半透明釉，鋇熔劑占10 ～ 20%左右，利于發(fā)色；BaO的熱膨脹系數(shù)值為3.0。

硫酸鋇：BaSO4，天然礦石有重晶石，加入生料釉中助熔效果明顯，能減少釉面浪紋和針孔等缺陷，但需嚴(yán)格控制加入量，以防止SO2氣體對窯體的腐蝕及對空氣的污染。

3.2.4含鍶類

碳酸鍶：SrCO3，在生料釉中類似鈣的作用，加入了含碳酸鍶的釉，釉面所起的針孔或氣泡比含鈣、鋅、鎂和鋇的少，碳酸鍶是很容易分解的，而碳酸鋇卻是很穩(wěn)的。因其比碳酸鋇價格貴，限制了其使用量，另外需注意其造成由熱膨脹引起的殘余變形略大些。

3.2.5其他類

氧化鋅：ZnO，兩性氧化物，昂貴但幾乎不可缺的助熔劑。助熔效果顯著，利于發(fā)色，尤其利紅色；能降低釉料膨脹系數(shù)，防止開裂，增加釉面彈性，增大成熟溫度范圍；生料釉中幾乎用煅燒過的氧化鋅，以防止可能引起的卷釉缺陷，改善釉漿性能。

熔塊：大部分用于調(diào)制生料釉的熔塊都可以視其為助熔劑，根據(jù)熔塊本身的化學(xué)成分含量，相應(yīng)減少部分鈣、鎂、鋇、鋅或其它原料的攝入，經(jīng)過高溫熔制的熔塊，幾乎不產(chǎn)生氣體燒失，利于配方的穩(wěn)定，增加釉料的燒成范圍。

3.3填充劑（或叫骨架）類原料

石英：SiO2，釉的主要成分之一。熔融溫度高，硬度高的一種地殼分布極為廣泛的造巖礦物，加入生料釉中調(diào)整硅鋁比，進(jìn)而調(diào)整釉面光澤度及火度，提高釉的強(qiáng)度，能提高釉的燒結(jié)溫度，能生成玻璃增加透光。

氧化鋁：Al2O3，釉的主要成分之一。通常釉中外加入氧化鋁單種原料，是為了提高釉料火度，消弱釉面光澤，增加釉面耐磨，增大熔融粘度始熔點(diǎn)；同時提升釉的穩(wěn)定性，降低釉的膨脹系數(shù)。

煅燒高嶺土：Al2O3·2SiO2，經(jīng)特殊加工處理的高嶺土，其中鐵和堿金屬的含量均較低，實際上，其中所含的氧化鋁96%都已轉(zhuǎn)變?yōu)槟獊硎?Al2O3·2SiO2）。調(diào)制生料釉時加入釉中同時引入了硅、鋁，提高釉料火度，消弱釉面光澤，能降低釉的膨脹系數(shù)，提高釉料的始熔點(diǎn)。

3.4懸浮劑類原料

高嶺土：Al2O3·2SiO2·2H2O，一種由高嶺石組成的純凈粘土，釉中不可或缺的原料之一，釉中加入高嶺土，能顯著提升釉漿的懸浮性能和粘性，使釉漿不易沉淀；同時引入了硅、鋁，提高了釉料火度。

球土：球土的化學(xué)組成一般認(rèn)為是Al2O3·2SiO2·2H2O，實際上其組成范圍比較寬。它是一種可塑性較強(qiáng)的沉積粘土，顆粒度細(xì)、含有較多的有機(jī)物質(zhì)。生料釉中引入適當(dāng)球土以替代部分高嶺土，可明顯改善釉漿塑性及懸浮性，使得施釉后釉面收水均勻，提高施釉質(zhì)量，但要注意添加量，否則添加過多易引起釉漿氣泡的增多且不易逸出，造成施釉缺陷。同時引入了硅、鋁，提高了釉料火度及白度。

氣刀土：化學(xué)組成可視其為與高嶺土相當(dāng)，即Al2O3·2SiO2·2H2O。氣刀可理解為一種加工手段，其一般常見用于熔塊釉中，以獲得釉漿的懸浮性和粘性，提高白度，膨脹系數(shù)較小。

3.5失透劑（或叫乳濁劑）

硅酸鋯：化學(xué)式ZrSiO4，天然礦石為鋯英石，最常用的乳濁劑，廣泛應(yīng)用于制造乳濁釉。其具有較低的線膨脹系數(shù)，具有較好的熱穩(wěn)定性，但加入釉中會增加釉的高溫粘度。

4 熔劑相關(guān)知識

4.1熔劑的概念

一般指能幫助配方降低其他物質(zhì)軟化或熔融溫度的物質(zhì)。

4.2熔劑的分類

按化學(xué)性質(zhì)可分為：（1）堿性助熔劑——以堿金屬氧化物（主要為Li2O、Na2O、K2O）或堿土金屬氧化物（主要為MgO 、CaO、SrO、BaO）為主要組分；（2）酸性助熔劑——以氧化硼或二氧化硅為主要組分；（3）中性助熔劑——以氧化鋁、氧化鋅等為主要組分。

4.3生料釉中有關(guān)助熔劑的使用溫度范圍

（1）Li2O、Na2O、K2O中，Na2O熔融溫度較低，較易揮發(fā)，K2O、Li2O較難揮發(fā)，K2O的燒成溫度較寬；

（2）MgO在1170℃以上才起助熔作用，CaO在1100℃以上起助熔作用；

（3）SrO的助熔溫度范圍很廣。

5 生料釉調(diào)試舉例

建筑陶瓷生產(chǎn)過程中使用的釉料可分為兩大類：即透明釉和乳濁釉，再根據(jù)釉面光澤度可分為高光、柔光、啞光和無光釉，下面就透明釉和乳濁釉列舉部分例子。

5.1透明釉

生料透明釉要求基本不乳濁，透光率高，穿透力強(qiáng)，因此乳濁類原料如鋯、鎂類原料應(yīng)當(dāng)少加或不加。其配方構(gòu)架為：主熔劑 + 助熔劑 + 懸浮劑 + 填充劑。配方架構(gòu)示例：

主熔劑長石類：20 ～ 50%（鉀、鈉長石等）；

助熔劑含鎂類：0 ～ 10%（煅燒滑石、白云石等）；

助熔劑含鈣類：0 ～ 15%（石灰石、方解石、白云石、硅灰石等）；

助熔劑含鋇類：0 ～ 15%（碳酸鋇、硫酸鋇）；

助熔劑含鋅類：2 ～ 12%（氧化鋅）；

助熔劑熔塊：0 ～ 30%（透明熔塊）；

懸浮劑高嶺土類：5 ～ 15%（高嶺土、球粘土等）；

懸浮劑填充劑類：0 ～ 20%（石英、氧化鋁、煅燒高嶺土等）。

透明釉的應(yīng)用如下：

（1）作效果釉。

透明釉球磨達(dá)到325目篩余在0.5%以內(nèi)，與絲網(wǎng)印刷或其他施釉方式施于面釉上可作透明浮凸效果釉，營造浮凸效果，如果需要亮度高的透明浮凸釉則調(diào)整硅鋁比把釉面光澤度調(diào)亮點(diǎn)即可，啞光透明釉反之。有些陶瓷企業(yè)直接用透明熔塊加些氧化鋁和氧化鋅，球磨后與印油配比作為透明浮凸效果釉，立體手感效果非常強(qiáng)烈。

（2）作透明面釉。

透明釉球磨成水釉可淋在底釉上作面釉，常見于仿古透明面釉，或單獨(dú)施于坯面，常用于通體磚。

（3）作拋釉。

現(xiàn)行業(yè)全面流行推廣的全拋釉或金剛釉本質(zhì)即為透明釉。

5.2乳濁釉

乳濁釉即是在透明釉中加入硅酸鋯，二氧化鈦，氧化錫，等乳濁劑呈乳濁不透明效果。生料釉中最常用的乳濁劑為硅酸鋯，即為鋯乳濁釉；高溫鋯乳濁釉常施于坯面作化妝土使用，啞光細(xì)膩乳濁釉則用于仿古地磚面釉使用。

鋯乳濁釉配方示例（%）如下：

主熔劑長石類：20 ～ 50%（鉀、鈉長石等）；

助熔劑含鎂類：0 ～ 15%（煅燒滑石、白云石等）；

助熔劑含鈣類：0 ～ 15%（石灰石、方解石、白云石、硅灰石等）；

助熔劑含鋇類：0 ～ 20%（碳酸鋇、硫酸鋇）；

助熔劑含鋅類：2 ～ 5%（氧化鋅）；

助熔劑熔塊：0 ～ 20%（乳濁熔塊）；

懸浮劑高嶺土類：5 ～ 15%（高嶺土、球粘土等）；

懸浮劑填充劑類：0 ～ 20%（石英、氧化鋁、煅燒高嶺土等）；

乳濁劑硅酸鋯：0 ～ 20%。

6 各釉料特性的調(diào)試常用方法

6.1釉面質(zhì)感調(diào)整方法

釉面質(zhì)感對許多啞光釉面磚來說非常重要，常用調(diào)整方法為：（1）減少氧化鋁、煅燒高嶺土、石英、硅酸鋯等高溫粘度大的原料用量；（2）適當(dāng)加大助熔劑的用量，控制硅含量抑制釉面析晶；（3）適當(dāng)降低釉料球磨細(xì)度；（4）適當(dāng)增加施釉量。

6.2提升釉料始熔點(diǎn)調(diào)整方法

釉料始熔點(diǎn)過低，易阻礙坯體排氣，造成釉面出現(xiàn)大面積針孔，提升始熔點(diǎn)的常用方法是適當(dāng)增加氧化鋁、煅燒土和石英的用量。

6.3釉料膨脹系數(shù)調(diào)整方法

釉料膨脹系數(shù)過大時會出現(xiàn)磚型反翹，磚型后期反彈，熱穩(wěn)定時龜裂和釉層脫落等現(xiàn)象，調(diào)小釉料膨脹系數(shù)的常用方法為適當(dāng)減少燒滑石、碳酸鈣、石英、長石等膨脹系數(shù)大的原料加入量，并適當(dāng)增加氧化鋁、粘土和硅酸鋯等膨脹系數(shù)小的原料。把釉料膨脹系數(shù)調(diào)大則反之。

6.4釉料燒成范圍調(diào)整方法

燒成范圍過小的釉料，窯爐溫度稍微變動，釉面就會受到影響。增加釉料燒成范圍的方法是適當(dāng)減少鈉長石等燒成范圍較窄的原料加入量，適當(dāng)增加鉀長石、氧化鋁、氧化鋅等燒成范圍較寬原料的加入量。

6.5釉料發(fā)色強(qiáng)度調(diào)整方法

普通釉料發(fā)色不強(qiáng)，往往是鋯、鈣、鎂類乳濁原料加得太多，乳濁類原料過多對色料發(fā)色非常不利，絲網(wǎng)釉料一般適當(dāng)增加氧化鋁（煅燒），氧化鋅（煅燒），碳酸鋇和石英等增強(qiáng)發(fā)色。噴墨發(fā)色弱往往是面釉白度不夠（但是面釉過白也非常吃色，多次試驗取兩者平衡點(diǎn)），設(shè)計稿灰度不合理，噴頭和墨水質(zhì)量問題。加入適量的氧化鋅對大部分顏色發(fā)色有利，如果添加過量，氧化鋅容易析晶把顏色覆蓋住。

6.6釉料表面硬度的調(diào)整

增大釉面的硬度往往適當(dāng)增加碳酸鈣、石英、硅灰石和氧化鋁等硬度好的原料加入量。

7 結(jié)語

調(diào)配一支優(yōu)質(zhì)的好釉，必須符合下列要求：（1）除非因特殊效果，像無光釉外，它應(yīng)具有均勻的、光滑的、無針孔、光澤的玻璃質(zhì)表面；（2）釉與坯體的膨脹系數(shù)要匹配，才不會發(fā)生剝落或開裂現(xiàn)象，才不會引起成品的上凸和下凹；（3）釉質(zhì)需堅硬，不易磨花，并具有耐水、耐酸堿、不透氣的性質(zhì)；（4）加入色料，可以顯出希望得到的色彩。