釉用原料對藍色墨水顯色的研究

曹端旭,盛正強,黃道聰,歐志勇,潘超憲

（1.東莞市唯美陶瓷工業(yè)園有限公司，東莞5230004 2.江西和美陶瓷有限公司，豐城3311004 3.江西唯美陶瓷有限公司，豐城3 311004）

1 引言

目前,市場中的陶瓷磚主要開發(fā)素材為大理石紋。時下盛行的大規(guī)格巖板、中板類的拋釉產(chǎn)品幾乎全是模仿天然石材的花色。天然石材品種豐富、色彩明快、層次飽滿，具有非常高的欣賞價值和裝飾性，這也是終端建筑、家居設(shè)計師一直青睞的主要原因。近期，市場中的部分品牌新品中，推出了較多奢石類天然石材品種，深受家居行業(yè)的設(shè)計師喜好。這些奢石產(chǎn)品多以艷麗色彩、高飽和度、高清晰度及特別的紋理構(gòu)成，如藍色系的維羅利亞藍、景泰藍、巴西藍,綠色系的亞馬遜綠等。以數(shù)碼噴墨技術(shù)進行陶瓷墨水打印的陶瓷磚，主要以CMYK的色彩模式進行色彩混合，從而形成所需的色域。但陶瓷墨水的CMYK四類墨水并不是設(shè)計中純正的CMYK色系，實際存在較大的偏色，紅色墨水實際為棕色或者偏黃色系的包裹紅，藍色墨水偏紅偏紫等。這與墨水所使用原料的屬性和工藝有關(guān)，也與承載陶瓷墨水的面釉成分、燒成制度有關(guān)。因此，現(xiàn)有的CMYK四類墨水的色域依然不夠?qū)?，色調(diào)不純，偏色較為明顯。當開發(fā)產(chǎn)品的題材顏色深、飽和度高，色調(diào)明快時，則較難獲得滿意的開發(fā)效果。

本文在現(xiàn)有工藝技術(shù)平臺的基礎(chǔ)上，通過單因素多水平的試驗方法，研究了藍色墨水受面釉中各化工原料因素影響而產(chǎn)生偏色的程度，獲得面釉配方對藍色墨水發(fā)色影響的規(guī)律，開發(fā)出適合藍色墨水發(fā)色的釉料，為特殊藍色裝飾的天然大理石類的奢石產(chǎn)品開發(fā)提供了技術(shù)方向。

2 試驗

2.1 試驗原料

試驗采用燒氧化鋅、方解石、碳酸鍶、碳酸鋇、燒滑石、鉀長石、鈉長石、鋰輝石、石英、氧化鋁、高嶺土等常用的陶瓷釉用原料，在現(xiàn)有大生產(chǎn)穩(wěn)定配方的基礎(chǔ)上，采用單因素多水平試驗法制備出多種釉料。試驗所使用的部分原料的化學成分分析見表1。

表1 試驗釉用部分原料主要化學成分（%）

表2 試驗主要儀器設(shè)備

2.3 試驗過程

試驗以現(xiàn)有生產(chǎn)用面釉配方為基礎(chǔ)，相對固定配方中部分原料，選定或添加某一原料做單因素六水平試驗。每因素的每水平均稱量2份，快速球磨10min后過325目篩并除鐵2min，釉漿比重調(diào)配至1.70g/cm3后，采用0.5mm釉料制備器，在生坯表面施釉，并干燥10min；用efi噴墨打印機在釉面打印100%灰度50mm×50mm面積的藍色色塊并燒成。對燒成后的試驗樣品釉面效果和藍色發(fā)色效果進行分析。根據(jù)實驗分析結(jié)果，優(yōu)化與調(diào)配面釉，制作出適合藍色墨水發(fā)色的樣品。

2.4 表征依據(jù)

實驗采用CIE-1976L*a*b*色空間對藍色墨水的發(fā)色性能進行表征。L表示顏色的明度，L值在0～100之間，0表示黑色，100表示白色，L值越大表示顏色亮度越高。a正值表示偏紅，a值越大顏色越紅，100為紅色；a負值表示偏綠，-80為綠色。b正值表示偏黃，b值越大顏色越黃，100為黃色，b負值表示偏藍，b值越小顏色越藍，-80為藍色。

3 結(jié)果分析與討論

3.1 結(jié)果分析

3.1.1 氧化鋅在面釉中對藍色墨水的發(fā)色影響

圖2 氧化鋅對藍色墨水b值影響

從表3和圖1、2可知，隨氧化鋅增加，釉面白度變化較小，L值稍增加，灰度變淺；a為正值并逐漸降低趨于0，表示藍色墨水偏紅色調(diào)在減弱，變得更加純正；b為負值并呈上升趨勢，表明藍色調(diào)在減弱。增加面釉中氧化鋅的含量，藍色墨水會變白，發(fā)色變淺，偏紅色調(diào)減弱，色調(diào)會更加純正，藍調(diào)也相應(yīng)減弱。

圖1 氧化鋅對藍色墨水a(chǎn)值影響

表3 加入氧化鋅后的面釉和藍色墨水發(fā)色

3.1.2 方解石在面釉中對藍色墨水的發(fā)色影響

從表4和圖3、圖4可知，釉中隨著方解石的增加，釉面白度稍有增加，L值上升較大，表現(xiàn)為顏色變淺。釉中添加方解石后，a值迅速上升，后期稍有下降，到達極值后稍有回落并趨于穩(wěn)定，表明藍色墨水出現(xiàn)偏紅色調(diào)；b均為負值，整體呈上升趨勢，表明墨水藍調(diào)在變淺。增加釉中方解石含量，藍色墨水會偏紅調(diào)，藍色調(diào)稍有變淺。

圖3 方解石對藍色墨水a(chǎn)值影響

圖4 方解石對藍色墨水b值影響

表4 加入方解石后的面釉和藍色墨水發(fā)色

在面釉中添加碳酸鍶，藍色墨水灰度變化較小，稍會變淺，對墨水偏色影響微小。面釉中碳酸鋇的含量增加，藍色墨水會變白，墨水變淺，墨水偏紅調(diào)會增加，使藍色調(diào)不純正，藍中帶有紅調(diào)，同時藍色調(diào)也相應(yīng)減弱。增加面釉中燒滑石的含量，藍色墨水深淺變化微弱，墨水偏紅色調(diào)會更加明顯，藍色調(diào)稍有加深。

3.1.3 鉀長石在面釉中對藍色墨水的發(fā)色影響

鉀長石在釉中主要起溶劑作用，從表5和圖5、圖6可知，釉中無鉀長石時的釉溫較高，隨著鉀長石含量的增加，釉面白度稍提升后開始呈下降趨勢，明度L值降低明顯，幅度較大，表明灰度值加大，顏色逐漸加深；a值由負值轉(zhuǎn)變?yōu)檎?，并逐步提升后趨于穩(wěn)定，整體呈上升趨勢，表明藍色墨水會逐漸偏紅調(diào)；b均為負值，整體呈下降趨勢，表明藍調(diào)在加深。面釉中增加鉀長石的含量，藍色墨水顏色加深，墨水趨向藍中帶紅，藍色調(diào)會更藍。

表5 加入鉀長石后的面釉和藍色墨水發(fā)色

圖5 鉀長石對藍色墨水a(chǎn)值影響

圖6 鉀長石對藍色墨水b值影響

實驗對比鈉長石、鋰輝石，其變化規(guī)律與鉀長石類似，即隨著原料含量的增加，a值呈上升趨勢，色調(diào)偏紅，b值呈下降趨勢，色調(diào)黃調(diào)減弱，但變化程度微弱，不及鉀長石。

表7 加入氧化鋁后的面釉和藍色墨水發(fā)色

3.1.4 石英在面釉中對藍色墨水的發(fā)色影響

從表6和圖7、圖8可知，隨著釉中石英含量的增加，釉面白度稍有提高，但受影響較小，明度L值稍有降低，幅度較小，表現(xiàn)為顏色稍有加深；a值均為正值，整體呈上升趨勢，表明墨水發(fā)色逐漸偏紅；b均為負值，整體呈下降趨勢，表明墨水藍調(diào)在加深。增加面釉中石英的含量，藍色墨水深淺變化較小，稍有加深，墨水趨向藍中帶紅，發(fā)色變得不夠純正，藍色調(diào)發(fā)色會更深。

表6 加入石英后的面釉和藍色墨水發(fā)色

圖7 石英對藍色墨水a(chǎn)值影響

圖8 石英對藍色墨水b值影響

3.1.5 氧化鋁在面釉中對藍色墨水的發(fā)色影響

從表9和圖9、圖10可知，隨著釉中氧化鋁含量的增加，釉面白度提高明顯，L值稍有下降，表明灰度值稍有增加，表現(xiàn)為顏色稍加深；a值迅速下降，由正值最終變?yōu)樨撝?，變化明顯，整體呈下降趨勢，表明藍色墨水由偏紅轉(zhuǎn)為偏綠，達到極值后回轉(zhuǎn)趨向0值，色調(diào)會變得更加純正；b均為負值，整體呈下降趨勢，表明墨水藍調(diào)在加深，達到極值后有所回升。增加面釉中氧化鋁的含量，藍色墨水顏色會加深，墨水偏紅色調(diào)逐漸消失，可變得更加純正，藍色調(diào)則會更藍。

表9 化學成分分析（%）

圖9 氧化鋁對藍色墨水a(chǎn)值影響

圖10 氧化鋁對藍色墨水b值影響

藍色陶瓷墨水色素基于陶瓷鈷藍色料配方基礎(chǔ)上進行改進而來,鈷藍色料主要成分為氧化鈷,氧化鋁。通常將以CoO·Al2O3尖晶石作為主晶相的色料通稱為鈷藍，墨水煅燒所得的CoAl2O4顏料具有最佳的呈色效果。鈷的價態(tài)改變和Co2+在四面體晶體場中的配位狀態(tài)變化均會導(dǎo)致CoAl2O4顏料的最終顏色發(fā)生變化。這主要是由于CoAl2O4色料在釉中的呈色是通過與釉熔體發(fā)生了不同程度的反應(yīng)，而高鋁的面釉利于CoAl2O4色料在該類釉面的顯色穩(wěn)定，能很好的保證Co2+的正常顯色，因而含高鋁的面釉對藍色墨水發(fā)色具有很好的促進作用，藍色會更深，色調(diào)會更純正。

3.1.6高嶺土在面釉中對藍色墨水的發(fā)色影響

從表8和圖11、圖12可知，釉中增加高嶺土對釉面白度影響很小，藍色墨水明度L值有較明顯降低，灰度加深。a值逐漸下降，表明藍色墨水偏紅色調(diào)在減弱；b均為負值，整體呈上升趨勢，表明墨水藍調(diào)稍有減弱，變化較小。增加面釉中高嶺土的含量，藍色墨水顏色加深，墨水偏紅色調(diào)減弱，色調(diào)更純正，藍色調(diào)稍有變淺。

表8 加入高嶺土后的面釉和藍色墨水發(fā)色

圖11 高嶺土對藍色墨水a(chǎn)值影響

圖12 高嶺土對藍色墨水b值影響

3.2 面釉優(yōu)化

根據(jù)以上各釉用原料的實驗結(jié)果分析，對現(xiàn)有生產(chǎn)面釉配方進行了優(yōu)化，調(diào)配出一支對藍色墨水發(fā)色深、偏色小、藍色墨水發(fā)色較純正的面釉。采用0.5mm釉料制備器施釉，與原有生產(chǎn)釉用配方做平行對比,制備出樣品，面釉化學分析如表15。

所制作的樣品同時入窯燒成后，用白度儀測面釉的白度，用光澤度儀測釉面光澤，用色差儀測定面釉和藍色墨水的Lab值，墨水顯色效果見圖13、圖14，測定數(shù)據(jù)見表10。

表10 面釉參數(shù)對比

圖13 生產(chǎn)面釉藍色顯色

圖14 新面釉藍色顯色

由表10可知，所獲得的新面釉白度較高，偏色微弱，a值偏紅色調(diào)消失轉(zhuǎn)向微偏綠色調(diào)，且比生產(chǎn)釉更靠近O,表明釉料本身顯色純正，對墨水本身的色相影響程度??；藍色墨水作用于新面釉后，明度L值略低，表示亮度稍高，藍色墨水會顯得稍鮮艷；a值偏紅色調(diào)消失并微偏綠色調(diào)，這有利于藍色的冷色系顯色，而生產(chǎn)釉明顯偏紅紫色調(diào)；b值變得更小，表明藍色調(diào)會更藍。

4 結(jié)論

（1）釉面白度對墨水本身顯色屬性影響較大，增加釉中ZrSiO4、Al2O3的含量，面釉白度提高顯著，當釉面白度在55度以上時，墨水本身顯色屬性受釉面白度的影響較小；

（2）增加面釉中氧化鋅、方解石的含量，藍色墨水明度值提高較大，灰度變淺；增加鈉長石、鉀長石、高嶺土的含量，藍色墨水明度降低明顯，灰度加深，利于藍色墨水顯色；

（3）在釉中增加氧化鋅、硅酸鋯、高嶺土、氧化鋁的含量，藍色墨水偏紅色調(diào)逐漸減弱，藍調(diào)變得更加純正，其中氧化鋁會使藍色墨水由紅調(diào)轉(zhuǎn)變成綠色調(diào)，利于藍色墨水顯色；增加方解石、碳酸鋇、熔塊、石英、燒滑石、鈉長石、鉀長石的含量，藍色墨水偏紅色調(diào)越發(fā)明顯，藍中帶紅，不利于藍色墨水顯色的純正性；增加碳酸鍶的含量對藍色墨水色調(diào)影響微弱；

（4）在釉中增加氧化鋅、碳酸鋇、方解石、高嶺土的含量，藍色墨水藍調(diào)會減弱變淺；增加氧化鋁、熔塊、石英、鈉長石、鉀長石、燒滑石的含量，藍色墨水藍調(diào)會增加變深；碳酸鍶對藍色墨水的藍色調(diào)影響微弱。