衛(wèi)生陶瓷光澤黑色釉的制備

劉文文

摘 要：本文利用單一的鈷黑色料，通過科學(xué)的基礎(chǔ)釉料配方設(shè)計(jì)，配合使用常見的陶瓷原料，最終制備出了一款呈色純正且發(fā)色穩(wěn)定的衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品使用的光澤黑色釉，并探討了配方中的主要原料以及釉料制備工藝對釉料的影響。

關(guān)鍵詞：釉料;原料;衛(wèi)生陶瓷

1 前 言

目前，我國的衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品存在品種單一、花色不全、檔次較低等問題。高檔衛(wèi)生陶瓷系列顏色釉的研究為提高產(chǎn)品檔次、增加花色品種打下基礎(chǔ)。黑色是衛(wèi)生陶瓷釉中比較名貴的顏色，屬深色系列，其產(chǎn)品如果搭配合理，倍顯雍容華貴。

當(dāng)前各個陶瓷廠家對黑色釉的制備技術(shù)雖然已經(jīng)成熟。但是其配方中使用的原料大多都加入了氧化鋅、燒滑石、白云石、硅酸鋯等化工原料以及氧化錳、氧化鈷、氧化鐵等金屬氧化物作為著色劑原料。

2 釉料制備

2.1 配方原料

配制釉料所用的原料及其化學(xué)成分見表1所示。

2.2 工藝流程

配料—濕法球磨—釉漿檢測—放釉—一次除鐵過篩—釉漿調(diào)制—二次除鐵過篩—施釉—燒成—分級—包裝入庫。

2.3 釉料配方

經(jīng)過多次配方實(shí)驗(yàn)確定釉料的配方范圍如表2所示。

其中上述所用鈷黑色料的細(xì)度為325目篩余<0.5%，水分<0.5%。

2.4 工藝參數(shù)

料：球：水=1：2.2-2.5：0.6-0.8。

球磨時間：10.5-12.5h。

釉漿細(xì)度：400目細(xì)度<0.16%，10μm以下顆粒占比：65-72%。

一次除鐵過篩：180目;二次除鐵過篩：200目。

釉漿比重：1.740-1.760g/cm。

噴釉厚度：0.5-0.9mm。

燒成時間：16-20h。

采用手工循環(huán)線進(jìn)行手工噴釉，噴完釉的釉坯裝入干燥窯中，待干燥至水分低于1.5%以后進(jìn)入隧道窯經(jīng)1190-1230℃一次燒成。

2.5 檢測方法

（1）光澤度的測定：使用WGG-60型光澤度儀對試樣進(jìn)行光澤度的測試，只需將光澤度儀的測量口對準(zhǔn)需要測量的試樣，按下儀器，自動開始測量，測量完成后屏幕上顯示的數(shù)值即試樣的光澤度結(jié)果。

（2）抗污能力的測定：將產(chǎn)品或試片的表面用潔凈的軟布擦拭干凈，在100cm的表面上滴加3-4滴墨汁，然后用右手戴上橡膠手套握緊手指后將墨汁抹勻并用力反復(fù)研磨，3min后用水將其表面的墨汁沖洗干凈，觀察吸附在釉層表面黑色污點(diǎn)的多少。

（3）熱穩(wěn)定性的測定：將產(chǎn)品或試片放置于電熱鼓風(fēng)恒溫干燥箱中在130℃溫度下烘烤3小時，然后將其放入3℃的冰水中，待產(chǎn)品或試片溫度降至常溫后，再放置至一個裝滿紅墨水溶液的容器內(nèi)浸泡10min后（紅墨水溶液要浸沒待測物體）取出觀察釉面是否有裂紋。

（4）色差的測定：使用美國愛色麗X-Rite Ci60色差儀對其進(jìn)行色差的測試。該色差儀為便攜帶式的數(shù)顯儀器，測量時先選定所用標(biāo)準(zhǔn)后，只需將色差儀的測量口對準(zhǔn)需要測量的試樣，按下儀器，自動開始測量，測量完成后屏幕上顯示的數(shù)值即試樣的色差結(jié)果。

（5）釉料高溫流動性的測定：取試樣釉漿注入特定模具中制成直徑為18mm的圓柱形釉條，置于烘箱內(nèi)烘干后稱取4g用濕甲基（CMC與水1比10混合攪拌均勻制成）將其粘在斜坡板方磚上并放置于特制的45°耐火支架上入窯燒成，燒后用鋼尺測量釉條流下來在方磚上的距離即可以表征釉料的高溫流動性（也叫熔長）。

2.6 釉料檢測結(jié)果

釉料的化學(xué)組成如表3所示。

釉料始熔溫度：1050-1080℃;

釉面光澤度：91.6GU;

抗污能力：優(yōu)等（5級）;

熱穩(wěn)定性：20-130℃三次不裂;

色差：L*：26.83 ，a*：-1.32，b*：-0.25;

釉料的高溫流動性（熔長）：55-62mm。

3實(shí)驗(yàn)討論

3.1 原料的影響

3.1.1 鈉長石的影響

配方中合理的使用鈉長石。如果使用鉀長石，其熔融溫度比鈉長石高，使得燒后釉面呈現(xiàn)較多的小針孔，而用高溫流動性大鈉長石代替鉀長石同時引入氧化鈉，增加了釉熔體的表面張力，降低高溫粘度，燒后釉面無細(xì)小的針孔，釉面光亮平滑。

3.1.2 石英的影響

石英主要提供釉中的SiO成分。釉中SiO含量增加可以影響釉的許多性質(zhì)，如提高始熔溫度，提高釉的粘度，增加釉對化學(xué)侵蝕的抵抗力，增加釉的機(jī)械強(qiáng)度和硬度，降低釉的平整系數(shù)等。釉的成熟溫度隨SiO及AIO摩爾數(shù)的增大而相應(yīng)提高。為了得到釉面效果良好的光澤釉，本實(shí)驗(yàn)的釉的SiO/AIO控制在11-13之間。

3.1.3 方解石的影響

方解石提供的CaO在高溫時可使得釉料的粘度快速降低，因此有利于燒成過程中坯釉物化反應(yīng)產(chǎn)生的氣體快速排出，減少釉面針孔，同時由于CaO具有較高的折射率和表面張力，因此提高了產(chǎn)品的釉面光澤度和平整度。但是方解石加入過多后，會使得釉面出現(xiàn)析晶而影響發(fā)色材料的正常發(fā)色，造成釉面“發(fā)白”且有較多的細(xì)小針孔，而且容易造成釉面變軟進(jìn)而出現(xiàn)刮花現(xiàn)象。

3.1.4 硅灰石的影響

硅灰石粉能夠提供CaO，配方中加入少量的硅灰石代替部分方解石。硅灰石沒有或燒失量小，且提供的CaO具有較強(qiáng)的助熔作用，不僅有利于減少或者消除釉層中的氣泡，而且能相對減少釉層中未溶解的石英晶粒，對提高釉料的耐磨性，提高釉層光澤度都能起到作用。

3.1.5 碳酸鋇的影響

配方中加入一定量的碳酸鋇引入BaO。氧化鋇在堿土金屬氧化物中的助熔作用最強(qiáng)，可以提高釉的密度和折射率，降低析晶能力，增加釉面的光澤度，而且有助于穩(wěn)定鈷黑色料的呈色。

3.1.6 熔塊粉的影響

配方中使用的熔塊為高鈣鈉熔塊，一是可以降低燒成溫度，同時熔塊中也含有鈣、鈉等含量，作為熔劑也可以提高釉料的光澤度。

3.2 工藝的影響

3.2.1 釉料細(xì)度的影響

釉料的細(xì)度會影響燒后釉面的質(zhì)量。釉漿中的顆粒越細(xì)，懸浮性越好，同時釉的熔化溫度也相應(yīng)降低，燒后釉面光澤度越高。粒度同時也會影響釉面的表面張力、高溫粘度、釉面粗糙度、光澤度等。試驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)細(xì)度（10μm）小于65%時，顆粒過粗，不易形成液相，因而粘度提高，不能形成良好的平整光滑的釉面;當(dāng)細(xì)度（10μm）大于72%時，顆粒過于細(xì)小，導(dǎo)致噴釉后釉坯的表面出現(xiàn)雞腳狀的裂紋，燒后易形成縮釉缺陷。

3.2.2 施釉厚度的影響

通過限定施釉的厚度，可以保證噴釉后產(chǎn)品釉層厚度的均勻性，使得燒成后的黑色光澤釉面效果達(dá)到最佳。試驗(yàn)結(jié)果表明：噴釉厚度過低（小于0.5mm）時，釉面出現(xiàn)小缺陷問題多，而且釉面呈色不均勻（釉色不飽滿），顯色（黑色）效果差;反之噴釉厚度過厚時，一是增加了噴釉和釉漿的成本，二是噴完釉后釉面易出現(xiàn)釉裂，燒后釉面出現(xiàn)縮釉現(xiàn)象。

3.2.3 燒成溫度的影響

燒成溫度直接影響燒后產(chǎn)品的釉面質(zhì)量。通過科學(xué)的釉料配方設(shè)計(jì)，該釉料可以在較寬的溫度范圍內(nèi)（1190-1230℃）燒成后產(chǎn)生足夠的液相，使得釉面顯得光滑細(xì)膩且光澤度高。燒成溫度過高時（高于1230℃），會導(dǎo)致釉面沸騰而出現(xiàn)三明治釉樣的小泡，燒成溫度過低時（低于1190℃），則會導(dǎo)致生燒而使得釉面的光澤度顯著變差。

4成品展示

5結(jié)論

（1）通過加入的石英、煅燒高嶺土、鈉長石等原料將釉料的SiO/AlO的摩爾比取值控制在11-13之間，得到效果良好的光澤釉。

（2）釉料中的鈉、鈣、鋇等熔劑成分的含量直接影響到釉面的平整度，采用合適的熔劑原料配比可以保證燒后的釉面效果。

（3）配方中使用鈉長石而不使用鉀長石。鈉長石的熔點(diǎn)低，可以降低表面材料的始熔溫度，有利于光澤釉的形成。

（4）配方中加入方解石和硅灰石來引入CaO，以鈣為主要熔劑制備光澤釉。CaO的存在可以提高釉料的光澤度，并改善釉的透光性，得到良好的釉面效果。

（5）通過科學(xué)配方設(shè)計(jì)制得穩(wěn)定的黑色光澤釉面。因?yàn)殁捄谏现泻醒趸F、氧化鈷等，所以不能加入那些很容易與鈷黑色料發(fā)生反應(yīng)而破壞色料的結(jié)構(gòu)以及影響鈷黑色料呈色穩(wěn)定性的原料，否則燒后黑色釉變色。

（6）最終制備出來的黑色光澤釉的配方組成范圍為（wt%）：鈉長石：28-32，石英粉：30-35，方解石：10-14，硅灰石：2-6;煅燒高嶺土：6-12，碳酸鋇：4-8，熔塊粉：5-10，鈷黑色料：5-8;外加：羧甲基纖維素鈉（CMC）：0.2-0.3。

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