古陶瓷修復(fù)：陶瓷燒制溫度與其修復(fù)性能的研究

◎劉宇帥 溫建華 邵 芳

（北京城市學(xué)院 北京 101399；首都博物館 北京 100045）

【關(guān)鍵字】陶瓷工藝 陶器種類 陶瓷燒制溫度 陶瓷修復(fù)性能

本次的研究在數(shù)據(jù)檢測(cè)主要分兩部分，一是顯微觀察；其二是質(zhì)量、吸水率等常規(guī)檢測(cè)。顯微觀察是為了觀察陶瓷胎體的結(jié)構(gòu)。本次研究使用三種不同工藝制作試片，為了了解同一溫度及同一類陶土，因制作工藝不同，相應(yīng)的顯微結(jié)構(gòu)也是不同的。硬度測(cè)試，主要是測(cè)量陶器與瓷器燒制后，劃分陶器與瓷器的界限與差異。耐水性檢測(cè)，主要是為了了解不同溫度燒制后的陶瓷試片是否具有耐水性，同時(shí)這也是對(duì)陶器與瓷器是否燒熟的一個(gè)判定。吸水率檢測(cè)，要了解不同溫度與種類下陶瓷吸水率性能。

本研究選擇市售十二種陶瓷土。每種陶瓷土一共要燒制23種不同溫度的試片，制作捏塑法和泥板法以及注漿法進(jìn)行制作。

一、實(shí)驗(yàn)材料

本次研究黏土來(lái)源于中國(guó)江西省景德鎮(zhèn)地區(qū)，陶瓷黏土分別是粗陶土（粗陶器）、灰陶土（普通陶器）、淺黃陶（細(xì)陶器）、紫砂土（炻瓷器）、高白泥（普通瓷器）、超白泥（細(xì)瓷器），共六種陶瓷土[2]。在制作試片中，遇到了制作工藝的問(wèn)題，采用三種不同工藝（捏塑法、注漿法、泥板法），盡量避免質(zhì)量等誤差。制備完試片后，將進(jìn)行相關(guān)性能檢測(cè)：顯微觀察（體視顯微鏡）、質(zhì)量、硬度、耐水性、吸水率。

（一）粗陶器（粗陶土）

粗陶土，屬于高黏性黏土，同時(shí)也是二次生成土，一般可以在河道旁沖積處地層下挖出該類陶土。粗陶土的黏性很大，干燥后收縮率比較小。粗陶土主要是在史前時(shí)代多用此種黏土制作陶器，一般燒成溫度在700℃－1000℃之間，主要特點(diǎn)是吸水率大，孔隙率高，密度不大。

（二）普通陶器（灰陶土）

灰陶土，也稱作細(xì)陶土或泥質(zhì)陶土，同時(shí)是二次生成土，遠(yuǎn)離河道旁的腹地地層及下游地層中可以挖掘到此種黏土，屬于泥質(zhì)沉積土形成的黏土。一般情況，燒成溫度為1000℃-1200℃，燒成后吸水率小于粗陶土。

（三）細(xì)陶器（淺黃陶）

淺黃陶，也稱作黃陶土，也就是一般的陶土。淺黃陶加入了比較少的瓷土混合出來(lái)的，具有一定的可塑性與黏性，也提高能燒成的溫度，在生活中，陶器用品如醬釉大缸等都是此種類型的陶土燒成，一般燒成溫度為1000℃-1200℃，燒成后屬于細(xì)陶器的范疇，胎體偏黃白色。

（四）炻瓷器（紫砂土）

紫砂土，又稱作紫砂泥，可以分為紫泥、綠泥、紅泥三種。紫砂土主要產(chǎn)地是江蘇省宜興地區(qū)。一般開(kāi)采紫砂土主要是用隧道式開(kāi)采，經(jīng)過(guò)粉碎、過(guò)篩、加水?dāng)嚢琛㈥惛?、錘煉眾多工序后，才能制成紫砂土。紫砂土含鐵量很高，具有很高的黏性，是我國(guó)重要的紫砂類陶瓷原料。紫砂土燒成溫度大約在1100℃-1250℃左右，溫度需要嚴(yán)格控制。

（五）普通瓷器（高白泥）

高白泥，又稱作白泥、白陶土，目前市場(chǎng)上所銷售的常見(jiàn)種類，該黏土是從非天然地層中所挖出來(lái)的，經(jīng)過(guò)人工配方后，加入了很多瓷土進(jìn)行混合，配置出該黏土。日常使用的瓷器都是使用高白泥作為原料，燒成后，一般稱為普通瓷器、半瓷器等，一般燒制溫度大約在1150℃-1300℃左右，是一種類似瓷器，但是有沒(méi)有瓷器密度高，敲擊聲音比較清脆。

（六）細(xì)瓷器（超白泥）

超白泥，又稱作特白泥，是燒制瓷器的主要原料。超白泥是黏土中，主要成分為礦石中一次生成的瓷石，再加上高嶺土后，形成二元配方瓷土。高嶺土主要成分為二氧化硅及其三氧化二鋁，可塑性比較低，一次收縮率很大，黏土致密性較高。燒成溫度大約在1250℃-1300℃左右，燒成后胎體是潔白、致密，敲擊聲清脆，胎體薄時(shí)有透光性，是我國(guó)重要的發(fā)明。

二、實(shí)驗(yàn)過(guò)程

（一）質(zhì)量測(cè)量

（1）陶瓷試片燒制前后，選取試片，進(jìn)行測(cè)量，試片需要測(cè)量五次并且進(jìn)行平均值計(jì)算。

（二）硬度測(cè)試[3]

（1）使用邵氏硬度測(cè)量機(jī)（D款）進(jìn)行硬度測(cè)量，并且給予檢測(cè)試片5kg的重力砝碼，進(jìn)行檢測(cè)。試片需要測(cè)量五次并且進(jìn)行平均值計(jì)算。

（2）按照要求進(jìn)行測(cè)量。記錄數(shù)據(jù)，并且求平均值。

（3）200℃—13000℃，每50℃燒制一片試片（共23片）整理數(shù)據(jù)，并且對(duì)每組試片進(jìn)行檢測(cè)分析。

（三）耐水性檢測(cè)

（1）將待檢測(cè)試片分類，依次放入盤中，并且固定試片。

（2）盤中注入純凈水且沒(méi)過(guò)試片，放到陰涼處?kù)o置48小時(shí)浸泡，觀察耐水情況。

（四）吸水率檢測(cè)

（1）測(cè)量出干燥陶瓷試片的質(zhì)量，并記錄。

（2）將測(cè)量完成的試片，放到鐵盤中注入純凈水，水面應(yīng)沒(méi)過(guò)試片超過(guò)10mm。

（3）經(jīng)過(guò)二十四小時(shí)浸泡，試片飽水的狀態(tài)下，進(jìn)行二次測(cè)量質(zhì)量，并且記錄。

（4）吸水率計(jì)算公式：[4]

式中：

W=（m1-m0）/m0*100

W——試樣的吸水率，%

m0——干燥試樣的質(zhì)量，單位為（g）

m1——吸水飽和試樣的質(zhì)量，單位為克（g）

根據(jù)要求，計(jì)算出吸水率。

（五）顯微觀察（體式顯微鏡）

（1）使用包埋試片進(jìn)行顯微觀察，觀察時(shí)應(yīng)打磨表面的污染物，減少誤差。

（2）使用WIFI數(shù)碼電子體視顯微鏡放大350X倍數(shù)，對(duì)陶瓷試片表面和部分?jǐn)嗝嬗^察。

三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果

（一）質(zhì)量檢測(cè)

圖1 陶瓷試片捏塑法燒制前與燒制后對(duì)比

圖2 陶瓷注漿法制前與燒制后對(duì)比

圖3 試片泥板法燒制前與燒制后對(duì)比

（二）硬度測(cè)試

圖4 陶瓷試片燒制400℃三中制作工藝硬度值對(duì)比

圖5 陶瓷試片燒制800℃三中制作工藝硬度值對(duì)比

圖6 陶瓷試片燒制1000℃三中制作工藝硬度值對(duì)比

圖7 陶瓷試片燒制1300℃三中制作工藝硬度值對(duì)比

（三）耐水性檢測(cè)

圖8 陶瓷耐水性溫度匯總

（四）吸水率檢測(cè)

圖9 制作不同工藝陶瓷試片吸水情況

（五）顯微觀察（體式顯微鏡）

圖10 體視顯微鏡-粗陶器-950℃

圖11 普通陶器-普通陶器-1100℃

圖12 體視顯微鏡-細(xì)陶器-1000℃

圖13 體視顯微鏡-炻瓷器-1250℃

四、結(jié)果和討論

（一）質(zhì)量測(cè)量

捏塑法燒制前后幾乎沒(méi)有變化，注漿法和泥板法燒制前后略有變化。本次實(shí)驗(yàn)無(wú)法完全的控制試片的含水量，因此選擇質(zhì)量測(cè)量，避免誤差。

（二）硬度測(cè)試

在1000℃之前，相同溫度下，捏塑法和泥板法的硬度超過(guò)了注漿法，燒制到1300℃左右，三者可以達(dá)到基本持平，甚至部分超出了捏塑法和泥板法的硬度，在未燒熟和燒熟的情況下，陶瓷胎體本身的硬度受制作工藝影響，但是過(guò)燒后，不受制作工藝影響。

（三）耐水性檢測(cè)

陶瓷胎體耐水性主要是在400℃-600℃中間，因此陶瓷本身受燒制溫度的影響，不受陶瓷制作工藝的影響。

（四）吸水率檢測(cè)

圖14 體視顯微鏡-普通瓷器-1300℃

圖15 體視顯微鏡-細(xì)瓷器-1300℃

粗陶器注漿法吸水率最高，其他種類的差距不是很大。經(jīng)過(guò)48小時(shí)浸泡，測(cè)出不同溫度的陶瓷試片的基本情況。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)法，陶瓷試片吸水率一般不超過(guò)5%（燒熟狀態(tài)）。日用陶瓷中細(xì)瓷器、普通瓷器、炻瓷器吸水率分別為≤0.5%、≤1.0%、≤5.0%[5]。

（五）顯微觀察

1.粗陶器

捏塑法與泥板法制作的試片顯微結(jié)構(gòu)基本相同，結(jié)構(gòu)緊密，密度大，孔隙率??；注漿法制作的試片顯微結(jié)構(gòu)略有不同，結(jié)構(gòu)疏松，密度小，孔隙率大。粗陶器整體斷面起伏較大。

在350倍的WIFI數(shù)碼電子體視顯微鏡下，可以看出粗陶器中有含沙顆粒物，長(zhǎng)石（白色）、云母、石英，氧化鐵（紅棕色）。粗陶器本身胎體顏色偏紅，表面質(zhì)感疏松，孔隙率大，耐水性弱，吸水率強(qiáng)。

2.普通陶器

捏塑法與泥板法制作的試片顯微結(jié)構(gòu)基本相同，結(jié)構(gòu)緊密，密度大，孔隙率??；注漿法制作的試片顯微結(jié)構(gòu)就略有不同，結(jié)構(gòu)疏松，密度小，孔隙率大。與粗陶器相比，普通陶器的結(jié)構(gòu)、密度、孔隙率都有明顯的緊密現(xiàn)象。

在350倍的WIFI數(shù)碼電子體視顯微鏡下，與粗陶器對(duì)比，表面的顆粒明顯變小，主要成分是長(zhǎng)石（白色）、碳酸鈣（白色）、石英（白色）、云母（白色）氧化鐵等。普通陶器胎體偏紅，表面起伏比粗陶器略有平緩。普通陶器表面疏松，孔隙率大，耐水性弱，吸水率強(qiáng)。

3.細(xì)陶器

三種方法顯微結(jié)構(gòu)基本相同，結(jié)構(gòu)緊密，密度大，孔隙率小。細(xì)陶器的結(jié)構(gòu)、密度、孔隙率等比普通陶器都有明顯的緊密現(xiàn)象。

在350倍的WIFI數(shù)碼電子體視顯微鏡下，與普通陶器對(duì)比，表面的顆粒明顯變小，主要成分是長(zhǎng)石（白色）、碳酸鈣以及氧化鐵等。細(xì)陶器胎體偏白和紫，表面比較平整。細(xì)陶器表面緊密，孔隙率小，耐水性強(qiáng)，吸水率弱。

4.炻瓷器

捏塑法與泥板法的顯微結(jié)構(gòu)密集，密度大，孔隙率??；注漿法的顯微結(jié)構(gòu)不同，密度小，孔隙率大。與細(xì)陶器相比，炻瓷器的結(jié)構(gòu)、密度、孔隙率都有明顯的緊密現(xiàn)象。

在350倍的WIFI數(shù)碼電子體視顯微鏡下，與細(xì)陶器對(duì)比，表面的顆粒明顯增多，主要成分是長(zhǎng)石（白色）、氧化鐵（褐色）顆粒物。紫砂土中含有二氧化硅（因含鐵量較高，在圖中呈現(xiàn)淡黃色）等主要原料已經(jīng)完全進(jìn)入了燒熟凝結(jié)。炻瓷器胎體偏深紅，表面平整精密。少量的黑色顆粒，有可能是磁鐵礦物質(zhì)，紅色胎體主要是氧化鐵含量高所致。炻瓷器表面緊密，孔隙率小，耐水性強(qiáng)，吸水率弱。

5.普通瓷器

捏塑法、泥板法、注漿法制作的試片顯微結(jié)構(gòu)相似，密度大，孔隙率小，耐水性強(qiáng)。

在350倍的WIFI數(shù)碼電子體視顯微鏡下，與炻瓷器對(duì)比，表面有細(xì)小的顏色顆粒，有可能是赤鐵礦（灰色）或氧化鐵（褐色）。普通瓷器主要成分是長(zhǎng)石（白色）、石英（透明）。普通瓷器偏淺灰藍(lán)，表面緊密，孔隙率小，耐水性強(qiáng)，吸水率弱。

6.細(xì)瓷器

捏塑法、泥板法、注漿法顯微結(jié)構(gòu)幾乎相同，密度大，孔隙率小，耐水性強(qiáng)。

在350倍的WIFI數(shù)碼電子體視顯微鏡觀察下，與普通瓷器對(duì)比，表面的顆粒幾乎沒(méi)有。細(xì)瓷器主要瓷土完全的燒熔后，形成的器物。細(xì)瓷器胎體偏淺灰藍(lán)，表面緊密，孔隙率小，耐水性強(qiáng)，吸水率弱。