全生料基礎(chǔ)墻磚金屬光澤釉的配方工藝研究

何橋鵬

(景德鎮(zhèn)歐神諾陶瓷有限公司,景德鎮(zhèn) 333001)

1 前言

建筑陶瓷的釉面裝飾性一直以來(lái)都是十分引人關(guān)注的熱點(diǎn)，其中金屬光澤釉面具有與生俱來(lái)的富麗尊貴的美感，給人以獨(dú)特的藝術(shù)美感。金屬光澤釉的研究起步較早，但純生料體系在陶質(zhì)墻磚上的應(yīng)用則鮮有報(bào)道[1-2]。本文試制出了在無(wú)鉛純生料的基礎(chǔ)釉中加入適量的錳、銅、鈷等氧化物,在釉面形成特殊的金屬質(zhì)感膜產(chǎn)生出金屬光澤，試制成一種適用于寬體輥道窯快速燒成的建筑陶瓷墻磚銀灰色仿金屬質(zhì)感釉面外觀的新型金屬光澤釉。

2 研究過(guò)程

目前成熟的金屬光澤釉的配方研究絕大部分集中在含鉛硼原料、玻璃粉和熔塊以及進(jìn)口原料等特殊材料上，而在環(huán)保因素，成本因素及行業(yè)大環(huán)境低迷的前提下，試驗(yàn)需考慮在不引入含氧化鉛等有毒物質(zhì)為基本前提，同時(shí)需要滿足“低溫快燒”，以期符合綠色建材的要求，因此引入含鉛原料和特殊材料并不符合綠色經(jīng)濟(jì)可持續(xù)的發(fā)展趨勢(shì)。

釉面效果的主要決定因素是配方體系和燒成制度,在這兩個(gè)決定試驗(yàn)結(jié)果的因素中，選取試制的釉料是在日產(chǎn)4萬(wàn)平方瓷片墻面磚的寬體輥道窯中進(jìn)行燒成的,所以燒成制度就難以改變,試驗(yàn)采取控制變量法，在窯爐燒成曲線不變的前提下，選取配方架構(gòu)作為研究對(duì)象，對(duì)金屬光澤釉進(jìn)行調(diào)試。

2.1 試樣制備

釉料制備按料∶球石∶水=1∶2∶0.4,加入0.1wt%的CMC作為懸浮劑，0.35wt%的STPP（三聚磷酸鈉）作為稀釋劑,快速球磨30min，控制細(xì)度為325目一比重杯0.3-0.5，釉漿過(guò)100目篩;比重為1.84-1.86g/cm3采用刮釉方式施于經(jīng)過(guò)一次素?zé)善黧w(規(guī)格:300mm×600mm×9mm)的底釉層上,施釉層厚度為0.5-0.7mm，試驗(yàn)主要設(shè)備見(jiàn)表1，最高燒成溫度1150-1170℃，燒成周期50min，燒成曲線見(jiàn)圖1。

表1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

圖1 燒成曲線

2.2 配方確定

采用鉀長(zhǎng)石、石英粉、硅灰石、碳酸鋇、煅燒氧化鋁、煅燒高嶺土、煅燒滑石、煅燒氧化鋅等為主要原料,添加氧化銅、二氧化錳、氧化鈷等金屬氧化物析晶劑，基礎(chǔ)面釉不添加含鉛原料，也無(wú)熔塊類等特殊原材料，通過(guò)一系列的調(diào)和試驗(yàn)考察基礎(chǔ)面釉配方對(duì)金屬光澤釉的影響,通過(guò)合理調(diào)整配方進(jìn)行了優(yōu)化，實(shí)驗(yàn)所用礦物原料及化學(xué)組成見(jiàn)表2所示。

表2 試驗(yàn)原料種類及化學(xué)組成(%)

基礎(chǔ)釉采用正交試驗(yàn)法進(jìn)行調(diào)和實(shí)驗(yàn)，采用全生料作為主要原材料，同時(shí)對(duì)比了其他材料，設(shè)計(jì)X1-X6共6組系列配方，綜合經(jīng)濟(jì)環(huán)保，原料易得，釉面質(zhì)感，其中X6系基礎(chǔ)釉釉面光潔細(xì)膩、光澤度高、平整度好、毛孔少，選擇X6方案作為研究對(duì)象，基礎(chǔ)釉配方見(jiàn)表3所示。

表3 基礎(chǔ)釉配方(%)

析晶劑采用單因素試驗(yàn)法與正交試驗(yàn)法。通過(guò)在X6基礎(chǔ)釉每百克干料中引入不同種金屬氧化物100:2及100:8進(jìn)行單因素試驗(yàn)，研究其對(duì)釉面光澤的影響。結(jié)果表明，引入析晶劑單樣后釉面并無(wú)明顯金屬效果產(chǎn)生，氧化鋯、氧化鈦及氧化鎳隨著引入量增加，釉面光澤度減弱，而氧化銅、氧化鈷及氧化錳隨著引入量增加，釉面光澤度相應(yīng)提升。單樣試驗(yàn)光澤度結(jié)果見(jiàn)表4所示。

表4 析晶劑單樣試驗(yàn)（%）

通過(guò)在X6系基礎(chǔ)釉每百克干料中引入不同種金屬氧化物100:10-100:15設(shè)計(jì)5組正交試驗(yàn)對(duì)比其對(duì)釉面金屬效果的影響。

表5 析晶劑配比試驗(yàn)

表6 析晶劑摻雜試驗(yàn)

析晶劑配比方案為D時(shí)，銀灰色金屬效果最強(qiáng)，同時(shí)在此基礎(chǔ)上比較了分別摻雜和氧化鈦、氧化鋯、氧化鈷、氧化鎳，討論對(duì)銀灰色金屬光澤的影響。

3 工藝特點(diǎn)

3.1 基礎(chǔ)釉成分對(duì)釉面效果的影響

基礎(chǔ)釉的配比影響著釉的熔融溫度及燒成時(shí)間的長(zhǎng)短,所以在控制硅及鋁含量的同時(shí)應(yīng)注意兩者與熔劑的配比，基礎(chǔ)釉效果對(duì)比見(jiàn)表7。本實(shí)驗(yàn)對(duì)比了在相同燒成條件下,硅鋁比及硅鋁總量比熔劑總量對(duì)釉面質(zhì)感有顯著的影響，其中X6方案釉面細(xì)膩平整，對(duì)金屬光澤產(chǎn)生更為有利[3]。

表7 基礎(chǔ)釉效果

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)X6系基礎(chǔ)釉中ZnO含量對(duì)金屬光澤釉的產(chǎn)生有顯著的影響，ZnO的量與是否出現(xiàn)銀灰色金屬光澤的關(guān)系很大,固定基礎(chǔ)釉為X6系列析晶劑配比為D3，改變氧化鋅含量，試驗(yàn)表明氧化鋅含量12%，此時(shí)玻璃質(zhì)感的墨綠色面釉轉(zhuǎn)變?yōu)殂y灰色金屬效果，光澤感強(qiáng)，繼續(xù)增加ZnO含量釉面趨于無(wú)光澤，ZnO含量對(duì)金屬光澤的影響見(jiàn)圖2。有文獻(xiàn)表明，ZnO在釉料在形成以硅鋅礦為結(jié)晶相和以鋅鋁尖晶石微晶相，少量的氧化鋅熔于基礎(chǔ)釉中促進(jìn)助熔，當(dāng)ZnO含量達(dá)到一定比例時(shí)產(chǎn)生使玻璃相易于分相的作用，促進(jìn)釉層表面產(chǎn)生尖晶石類結(jié)晶相，均勻地呈現(xiàn)金屬光澤[4-5]。

圖2 不同氧化鋅添加量釉面效果對(duì)比

3.2 析晶劑含量對(duì)金屬光澤效果的影響

析晶劑在基礎(chǔ)釉達(dá)到飽和時(shí)釉面才容易產(chǎn)生金屬光澤效果[6]，配比試驗(yàn)中，設(shè)計(jì)了5組試驗(yàn)，并從中優(yōu)選了D組作為摻雜試驗(yàn)的研究對(duì)象，隨著氧化銅和二氧化錳總量增多，銀灰色金屬膜趨于無(wú)光，失去金屬光澤。摻雜試驗(yàn)中引入分別摻雜2%的單樣析晶劑時(shí)，D1-D4均表現(xiàn)出金屬光澤性，其中氧化鈷和氧化鈦金屬光澤更強(qiáng)，摻雜8%的單樣析晶劑時(shí)，D5-D7表現(xiàn)出金屬光澤性，D6釉面棕灰色無(wú)光但有金屬質(zhì)感，D8釉面棕黑色釉層通體無(wú)光且無(wú)金屬質(zhì)感，這說(shuō)明摻雜量較少時(shí)，氧化物有較強(qiáng)的助熔能力，傾向于形成硅酸鹽玻璃，可以有效提高釉面光澤度，含量較多時(shí)，更傾向于提升釉面溫度，從而影響了釉面金屬光澤[7-8]。

4 結(jié)論

本文采用鉀長(zhǎng)石、石英粉、硅灰石、碳酸鋇、煅燒氧化鋁、煅燒高嶺土、煅燒滑石、煅燒氧化鋅等為主要原料調(diào)制基礎(chǔ)面釉,添加氧化銅、二氧化錳、氧化鈷等金屬氧化物析晶劑制備全生料無(wú)鉛金屬光澤釉，確定了X6系列基礎(chǔ)釉釉面質(zhì)感最優(yōu)，且其中氧化鋅含量對(duì)金屬光澤形成具有重要影響，其含量12%時(shí)，銀灰色金屬光澤最強(qiáng)，基礎(chǔ)釉為100時(shí)，析晶劑配比氧化銅8氧化錳6時(shí)，氧化鈷氧2和氧化鈦2時(shí)，此時(shí)釉面金屬效果最強(qiáng)。