配方因素對(duì)鋯乳濁釉的影響研究

萬(wàn) 萍 ，羅 婷，李 萍，包鎮(zhèn)紅

（景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)，江西 景德鎮(zhèn) 333403 ）

配方因素對(duì)鋯乳濁釉的影響研究

萬(wàn) 萍 ，羅 婷，李 萍，包鎮(zhèn)紅

（景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)，江西 景德鎮(zhèn) 333403 ）

選用硅酸鋯、長(zhǎng)石、方解石和燒滑石等為主要原料，研制鋯乳濁釉。從鋯乳濁釉的配方組成入手，探討配方因素及Si/Al比對(duì)釉面白度、光澤度的影響。通過(guò)5因素4水平的正交實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行白度和光澤度綜合評(píng)分分析，研究出鋯乳濁釉的優(yōu)選配方為：高嶺土7%、長(zhǎng)石41%、BaCO33%、ZrSiO412%、石英15%、ZnO 7%、燒滑石10%、方解石5%，該乳濁釉的釉面效果最佳，Si/Al比達(dá)到9.36，其釉面白度值達(dá)到80，光澤度91.5。

鋯乳濁釉；正交實(shí)驗(yàn)；白度；光澤度；硅鋁比

0 引 言

乳濁釉能夠遮蓋坯體的顏色和某些缺陷，豐富陶瓷產(chǎn)品的釉面裝飾，同時(shí)使得大量劣質(zhì)原料或工業(yè)廢渣可以作為坯料，這不僅降低了生產(chǎn)成本，還有利于充分合理的利用自然資源[1]。目前，市場(chǎng)上常見(jiàn)的乳濁釉主要包括錫釉、鋯釉、鈦釉等。然而，這幾種釉存在如下問(wèn)題：鈦釉很容易隨著燒成氣氛的變化或釉組分改變引起釉面變黃；錫乳濁釉是所有乳濁釉中歷史最悠久、乳濁效果最好、對(duì)基礎(chǔ)釉適應(yīng)最強(qiáng)的乳濁釉，但目前由于二氧化錫的價(jià)格較高，限制了它的應(yīng)用；加入鋯英石和ZrO2的鋯乳濁釉，由于高溫，粘度隨著加入量增加而急劇增加，易導(dǎo)致釉面產(chǎn)生針孔、波紋、滾釉等缺陷[2]，但它比一般乳濁釉的成本低，化學(xué)性能穩(wěn)定。因此，業(yè)內(nèi)大量人士對(duì)鋯乳濁釉的配方進(jìn)行研究，希望得到釉面光澤度和白度都很好的產(chǎn)品。針對(duì)這種情況，本文研究以長(zhǎng)石、高嶺土、方解石、ZrSiO4、石英、ZnO、燒滑石、BaCO3為原材料，通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化基礎(chǔ)配方，從而研制出一種性能穩(wěn)定、釉面較好的乳濁釉。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

本實(shí)驗(yàn)所采用的原材料中，長(zhǎng)石、高嶺土、石英、燒滑石、方解石屬于礦物原料，其化學(xué)組成見(jiàn)表1，原材料中的ZrSiO4、ZnO、BaCO3屬于化工原料，其規(guī)格為工業(yè)純。

1.2 實(shí) 驗(yàn)

根據(jù)資料可以得知，高嶺土的量在6%-8%，長(zhǎng)石的量在45%-50%，BaCO3的量為0-2%，ZrSiO4的量為8%-16%，石英的量為10%-22%，ZnO的量為2%-8%，方解石的量為5%-15%，燒滑石的量為4%-10%。

本實(shí)驗(yàn)將長(zhǎng)石、高嶺土、BaCO3、ZrSiO4、石英、ZnO、方解石、燒滑石作為制備乳濁釉的基礎(chǔ)原料，以ZrSiO4(14 g)、高嶺土 (8 g)、BaCO3(4 g)為定量，圍繞長(zhǎng)石、方解石、石英、ZnO、燒滑石五種原料開(kāi)展五因素四水平的正交實(shí)驗(yàn)(見(jiàn)表2)。將配比好的原料按照料 : 球 : 水=1 : 1.8 : 0.65的比例放入球磨罐中球磨，球磨時(shí)間為1小時(shí)，過(guò)250目篩，篩余＜0.1wt.%，釉漿除鐵，素坯上釉，烘干后在1230 ℃下燒制。

將燒制后的樣品，進(jìn)行白度、光澤度的測(cè)定。采用上海精密科學(xué)儀器有限公司生產(chǎn)的WSD-3A型全自動(dòng)白度儀測(cè)試釉面白度。泉州偉達(dá)計(jì)量?jī)x器廠(chǎng)生產(chǎn)WGG60-S[C]I12數(shù)字光澤度儀測(cè)試釉面光澤度。通過(guò)性能測(cè)試開(kāi)展配方因素對(duì)鋯乳濁釉的影響研究。

表1 礦物原料化學(xué)組成 (%)Tab.1 Chemical composition of mineral materials (%)

表2 因素與水平表頭Tab.2 Factors and levels

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 鋯乳濁釉的正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

由于在提高釉面乳濁效果中，衡量其表面性能的主要因素是釉面的光澤度和白度，所以此次實(shí)驗(yàn)經(jīng)過(guò)五因素四水平的正交實(shí)驗(yàn)，對(duì)正交實(shí)驗(yàn)得出的試樣的白度和光澤度進(jìn)行綜合評(píng)分，其中白度值權(quán)重比60%，光澤度權(quán)重比40%。同時(shí)為考察硅鋁比(Si/Al)對(duì)釉面效果的影響，計(jì)算出16個(gè)配方的n(SiO2)/n(Al2O3)比，具體數(shù)據(jù)及結(jié)果見(jiàn)表3。

2.2 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)得知，鋯乳濁釉中原料成分對(duì)試樣的白度和光澤度都有一定程度的影響。通過(guò)對(duì)表3的正交實(shí)驗(yàn)得到的綜合評(píng)分的結(jié)果進(jìn)行極差分析，具體結(jié)果見(jiàn)表4。

由極差分析結(jié)果可知，長(zhǎng)石、方解石是影響釉面效果的主要因素，燒滑石、ZnO和石英是影響乳濁釉釉面效果的次要因素。具體的主次影響因素的排列為：A(長(zhǎng)石)＞B(方解石)＞E(燒滑石)＞D(ZnO)＞C(石英)。通過(guò)各因素最佳水平的選取分析可以得到，最優(yōu)配方為A3B1C3D4E4的乳濁效果最好，經(jīng)1230 ℃燒制后，釉面白度值達(dá)到80，光澤度91.5，乳濁釉釉面質(zhì)量較好。因此該鋯乳濁釉的優(yōu)選配方為高嶺土7%、長(zhǎng)石41%、BaCO 33%、ZrSiO412%、石英15%、ZnO 7%、燒滑石10%、CaCO35%。

由表3和表4可以知道：隨著方解石的加入，鋯乳濁釉的白度和光澤度都有所提高，這是因?yàn)榉浇馐话阍?00 ℃開(kāi)始熔解，在低溫時(shí)有瘠化作用，高溫時(shí)有強(qiáng)助熔作用，和坯料中粘土、石英在較低溫度下起反應(yīng)，縮短燒成時(shí)間，增加瓷器的透明度，使坯釉結(jié)合更加牢固。同時(shí)，方解石在釉料中是一個(gè)重要原料，在高溫釉中能增大釉的折射率，因而提高光澤度，并能改善釉的透光性[3]。雖然方解石的加入，可改善釉的流動(dòng)性、提高釉的光澤度，促進(jìn)坯釉中間層的形成，增強(qiáng)了釉面硬度，降低釉的膨脹系數(shù)，從而改善坯釉適應(yīng)性，但其加入量不可過(guò)多，這是因?yàn)檫^(guò)量的CaO會(huì)使釉析出新的晶相，從而產(chǎn)生無(wú)光釉的效果。

表3 正交實(shí)驗(yàn)白度、光澤度、綜合評(píng)分Tab.3 Orthogonal experiments of whiteness, glossiness and general evaluation from

表4 正交實(shí)驗(yàn)綜合評(píng)分極差分析結(jié)果Tab.4 Range analysis of general evaluation results of orthogonal experiments

由得到的最佳配方可以知道，隨著ZnO的加入量增多，試樣的綜合評(píng)分增高。這是由于Zn2+具有較高的折射率，使得乳濁釉中的乳濁相和基相之間的折射率變大，增強(qiáng)了乳濁粒子對(duì)入射光的散射作用，使釉層出現(xiàn)較好的乳濁效果[4]。同時(shí)釉中的ZnO的加入不僅有提高釉面光澤作用，還有降低釉的燒成溫度，提高釉面白度的作用，這是因?yàn)閆n2+的極化作用很強(qiáng)，對(duì)分相有顯著的作用，能使得結(jié)構(gòu)中的橋氧聚集在堿金屬離子周?chē)纬筛粔A金屬區(qū)貧SiO2區(qū)，從而促進(jìn)分相，形成乳濁效果[6]。

同時(shí)由極差分析可以知道，長(zhǎng)石是影響鋯乳濁釉釉面效果的主要因素。且隨著長(zhǎng)石量的增多，鋯乳濁釉的白度和光澤度有所提高，這是因?yàn)殚L(zhǎng)石在釉料中是形成玻璃相的主要成分，其具有較高的熔融液相的粘度和良好的熔解其它物質(zhì)的能力，該特性使得乳濁釉中的玻璃基質(zhì)的數(shù)量上升，釉的光澤度自然就提高了[5]。

表3中也顯示了不同釉料配方的n(SiO2)/n(Al2O3)比。從表中所列可以看出，16個(gè)配方中其Si/Al比皆在8.4-10.0之間變化，在該區(qū)間其變化對(duì)乳濁釉釉面效果的影響未呈現(xiàn)出明顯的規(guī)律性影響。

3 結(jié) 論

在固定ZrSiO4、高嶺土和BaCO3含量的前提下，長(zhǎng)石、方解石是影響釉面效果的主要因素，燒滑石、ZnO和石英是影響乳濁釉釉面效果的次要因素。同時(shí)，當(dāng)n(SiO2)/n(Al2O3)比在8.4-10.0之間變化時(shí)，n(SiO2)/n(Al2O3)對(duì)釉面效果影響沒(méi)有呈現(xiàn)明顯的規(guī)律性變化。

[1] 鄭雪萍, 孫力軍, 林永興. 制備鋯乳濁陶瓷釉的正交試驗(yàn)研究[J]. 云南化工, 2003, 30(6).

[2]車(chē)純擯. 乳濁釉綜述[J]. 陶瓷研究, 1990(3): 31-33.

[3] 李家駒. 陶瓷工藝學(xué)[M]. 北京: 中國(guó)輕工業(yè)出版社, 2007, 68-69.

[4] 包鎮(zhèn)紅, 等. 低溫?zé)膳鸱窒嗌先闈嵊缘难兄芠J]. 中國(guó)陶瓷, 2011, 47(12): 67-69.

[5] PEKKANK,KARASUB.Zircon-free frits suitable for single fastfiring opaque wall tile glazes and their industrial productions[J]. Journal of the European Ceramic Society, 2009, 29:1571-1578.

[6] 周雅琴. 建筑衛(wèi)生陶瓷用中溫高白生料分相乳濁釉的研究[D].景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院, 2012.

Formula Effect on Zirconium Opaque Glaze

WANG Ping, LUO Ting, LI Ping, BAO Zhenhong
(Jingdezhen Ceramic Institute, Jingdezhen 333403, Jiangxi, China)

Zirconium opaque glaze was prepared, using zirconium silicate, feldspar, calcite and burnt talc as main materials. Effects of the formula and the Si/Al ratio on the whiteness and glossiness were studied. The general evaluation results of whiteness and glossiness were derived through orthogonal experiments on fi ve factors and four levels, and the optimal glaze formula was obtained as follows: kaolin 7%, feldspar 41%, BaCO33%, ZrSiO412%, quartz 15%, ZnO 7%, burnt talc 10%, and calcite 5%. Prepared from that formula, the zirconium opaque glaze has the best quality with Si/Al ratio at 9.36, the whiteness of 80 and the glossiness of 91.5.

zirconium opaque glaze; orthogonal experiment; whiteness; glossiness; silicon-aluminum ratio

date:2017-03-03. Revised date: 2017-03-05. Correspondent author:.WAN Ping, female, Engineer.

TQ174.4+3

A

1006-2874(2017)04-0001-04

10.13958/j.cnki.ztcg.2017.04.001

2017-03-03。

2017-03-05。

萬(wàn)萍，女，工程師。

E-mail:252896046@qq.com