金屬光澤釉的研究*

吉艷光

(唐山惠達(dá)陶瓷(集團(tuán))股份有限公司 河北唐山 063307)

金屬光澤釉的研究*

吉艷光

(唐山惠達(dá)陶瓷(集團(tuán))股份有限公司 河北唐山 063307)

在陶瓷釉料中加入金屬氧化物,如二氧化錳、氧化鈦、氧化銅、氧化鎳等,生成具有金屬光澤的陶瓷釉面。關(guān)鍵詞 金屬氧化物 陶瓷 釉面

近年來,隨著國(guó)內(nèi)陶瓷行業(yè)迅速發(fā)展,人們的消費(fèi)觀念在不斷更新,對(duì)產(chǎn)品的要求也在不斷提高。在陶瓷釉料中加入金屬氧化物,生成具有金屬光澤的釉面,是陶瓷工業(yè)者普遍追求的目標(biāo)。

1 原料

化工原料:碳酸鋇、氧化鋅、鉛丹、二氧化錳、氧化銅、氧化鎳、堿面、CMC。

礦物原料:鉀長(zhǎng)石、石英、方解石、滑石、蘇州土。

熔塊:鉀長(zhǎng)石、石英、碳酸鋇、氧化鋅,鉛丹。

坯料:選用實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)的圓形坯體(直徑為53?)和方形磚坯(100?×100?)作為試驗(yàn)釉載體。

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備

電子天平、高鋁坩堝(250 ml)、箱式電爐、石棉手套、快速研磨機(jī)、樹脂搖鈴罐、350目萬孔篩、40目篩、量筒(100 ml)、秒表、激光粒度儀。

2.2 工藝流程

1)熔塊制備工藝流程:按熔塊組成計(jì)算配方→配料→球磨→出磨→烘箱內(nèi)烘干→過40目篩→箱式電阻爐(1 150℃)中徹底熔融→水淬→碾細(xì)→過40目篩→備用。

2)金屬光澤釉制備工藝流程:按各種原料組成計(jì)算配方→配料→球磨→檢驗(yàn)→物性檢測(cè)→施釉→入窯燒成→測(cè)燒后性能。

3)工藝參數(shù)。配制熔塊和釉料的礦物原料均為粉料:熔塊熔制溫度為1 100～1 150℃。

實(shí)驗(yàn)室球磨時(shí):料∶球∶水=1.0∶2.0∶0.7;半工業(yè)實(shí)驗(yàn)時(shí):料:球:水=1.0∶2.0∶0.5;

釉漿細(xì)度:350目萬孔篩篩余量為0.2%～0.4%;

釉漿體積密度:1.70～1.74 g/φ;

釉漿粘度:15～16 s/100 ml。

2.3 配方設(shè)計(jì)及最優(yōu)化確定

2.3.1 配方設(shè)計(jì)

原則:只有合理的配方才能制出好的釉漿,只有好的釉漿才能保證生產(chǎn)的正常運(yùn)行,取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。一般遵循以下原則:

1)熟悉掌握各種原料的特性,根據(jù)生產(chǎn)需要正確選用合適的原料。

2)滿足生產(chǎn)工藝要求,也就是釉漿的性能、干燥速度、流動(dòng)性等要滿足施釉操作和燒成工藝的要求,且坯釉結(jié)合要好。

3)考慮原料的成本和來源,對(duì)主要原料要求其資源豐富,質(zhì)量穩(wěn)定,價(jià)格低廉,為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)低價(jià)產(chǎn)品打下良好基礎(chǔ)。

本設(shè)計(jì)是對(duì)原有配方加以改進(jìn),用蘇州土代替原配方中的高嶺土,用方解石代替原配方中的輕質(zhì)碳酸鈣,用鉀長(zhǎng)石代替原配方中的湖南長(zhǎng)石,通過本設(shè)計(jì)調(diào)整的配方達(dá)到原配方的性能,原有生產(chǎn)設(shè)備、燒成制度不改變,使燒出的陶瓷釉面呈現(xiàn)不同的光澤。

2.3.2 制備的優(yōu)化

目前,金屬光澤釉的生產(chǎn)方法主要有4種:

1)用金水、電光水等涂敷表面,經(jīng)熱處理后,使陶瓷表面呈現(xiàn)金屬光澤效果。

2)在陶瓷表面直接噴涂有機(jī)或無機(jī)金屬熱溶液。3)在陶瓷釉面,直接濺射或蒸鍍金屬涂層。

4)在適當(dāng)組成的釉中,加入金屬氧化物或事先將金屬氧化物制成色劑加入,經(jīng)過焙燒,產(chǎn)生金屬光澤和不同色調(diào)的釉面。

以上第一種方法所用原料昂貴,又因是釉上彩,不耐用;第二種方法原料也昂貴,又需另添置熱處理及環(huán)保設(shè)備;第三種方法設(shè)備費(fèi)、鍍液費(fèi)高,還要求產(chǎn)品設(shè)計(jì)小,因此這3種方法均難以推廣和應(yīng)用。第四種方法工藝簡(jiǎn)單,成本低,不需要特殊處理,在隧道窯中燒成即可。為此,確定采用燒結(jié)法,在1 150～1 200℃下一次快燒,作為金屬光澤釉的研究方向。

2.3.3 熔塊配方設(shè)計(jì)

熔塊配比見表1,金屬光澤釉配方組成見表2。

表1 原配方中熔塊配比(質(zhì)量%)

表2 金屬光澤釉配方組成(質(zhì)量%)

采用電子天平配料,快速研磨機(jī)研磨,將物料混合均勻,出磨,并將其放入烘箱內(nèi)烘干,烘干后取出將其碾成粉末,并過40目篩,將篩下物倒入高鋁坩堝內(nèi)。在箱式電爐中進(jìn)行熔塊制取,溫度控制在1 100～1 150℃。

熔塊達(dá)到所需溫度后,用坩堝鉗將其取出,并倒入水里進(jìn)行水淬,將所制成的熔塊晶體碾成粉末,過40目篩,取篩下物備用。

2.4 熔塊的主要性質(zhì)

1)化學(xué)性質(zhì)。除氫氟酸外,耐其他酸腐蝕。ZnO含量高的熔塊,其耐鹽酸腐蝕性較差。

2)力學(xué)性質(zhì)。耐壓強(qiáng)度高,抗拉和抗沖擊強(qiáng)度低。

3)熔塊的高溫粘度。熔塊在高溫下的表面張力視其化學(xué)組成不同而不同。

2.5 金屬光澤釉設(shè)計(jì)

2.5.1 金屬光澤釉配方設(shè)計(jì)

金屬光澤釉配方組成見表3。

表3 金屬光澤釉配方化學(xué)組成(質(zhì)量%)

由以上可得金屬光澤釉配方組成(質(zhì)量%):鉀長(zhǎng)石:37.48,石英:7.76,蘇州土:10.2,滑石:3.0,方解石:8.0,ZnO:2.76,MnO2:4.0,PbO:21.16,TiO2:2. 0,CuO:1.0,BaCO3:1.84,NiO:0.8。

引入熔塊后的金屬光澤釉的配方(質(zhì)量分?jǐn)?shù)):熔塊:46,方解石:8,鉀長(zhǎng)石:20,CMC:0.25,蘇州土:10,石英:5,滑石:3,堿面:0.25,MnO2:4.0,CuO:1.0, TiO2:2.0,NiO:0.8。

2.5.2 金屬光澤釉的制備

用電子天平準(zhǔn)確配好料后,按料∶球∶水=1.0∶2.0∶0.7,采用快速研磨機(jī)進(jìn)行研磨,研磨速度為1 500 r/min,研磨0.5 h后,用激光粒度儀測(cè)試粒度,粒度控制在標(biāo)釉(上下允許相差1),合適后即可出磨,進(jìn)行過篩,并對(duì)釉漿進(jìn)行物性檢測(cè)。

施釉:采用手工法施釉。生釉厚度在0.7?左右。

燒成:采用92.4 m隧道窯燒成,燒成溫度為1 200℃,燒成周期為18.5 h。

3 常規(guī)物性檢測(cè)結(jié)果

金屬光澤釉的工藝參數(shù)見表4。

表4 金屬光澤釉的工藝參數(shù)

4 結(jié)果與討論

由實(shí)驗(yàn)可知,硅酸鋯、鉛丹、著色氧化物、坯體色澤、施釉量和燒成對(duì)金屬光澤釉釉面效果影響很大。

4.1 硅酸鋯的影響

硅酸鋯是很好的乳濁劑,但試驗(yàn)表明:該金屬光澤釉中不能引入。若釉組成中硅酸鋯含量大于1%,則難以出現(xiàn)金屬光澤。因此,應(yīng)避免高的氧化物及硅酸鋯引入釉料。

4.2 鉛丹

試驗(yàn)表明,鉛含量過低,則難以形成金屬光澤,一般控制氧化鉛的含量在20%～40%。鉛含量高,毒性大,為此配釉前,將鉛丹或堿式碳酸鉛熔入熔塊中,高溫熔制成硅酸鉛玻璃后,再引入釉料中。

4.3 著色氧化物的影響

試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn),氧化錳、氧化鈦、氧化銅和氧化鎳的含量不同,則呈現(xiàn)不同的色調(diào)。若固定氧化鎳占著色劑總量的10%不變,錳多銅少,鈦適中,呈綠色;錳少鈦多,銅適中,通過試驗(yàn)得出的配比,可以獲得良好的金屬光澤釉的釉面。

試驗(yàn)表明,著色氧化物可預(yù)燒成色料后加入釉料中,也可直接配入熔塊中,還可直接加入釉料中。本實(shí)驗(yàn)采用將著色氧化物直接加入釉料中一次燒成,以期降低成本。

4.4 坯體色澤的影響

不同色澤坯體施釉燒成的實(shí)驗(yàn)表明:深色坯體作釉載體,光澤與色調(diào)效果差;白度高的載體作釉載體,金屬光澤釉的釉面效果好。

4.5 施釉量的影響

施釉量低,釉層薄,易露底,釉面質(zhì)感差;施釉量大,釉層過厚,易開裂,易形成滾釉、流釉等缺陷。

4.6 燒成的影響

金屬光澤釉屬于結(jié)晶釉范疇,著色金屬氧化物在高溫熔體中過飽和,冷卻過程中,當(dāng)達(dá)到某高溫粘度時(shí)析出金屬光澤物。只有控制好升溫、冷卻速度、高溫保溫時(shí)間及析晶保溫時(shí)間,才能獲得良好的金屬光澤釉面。試驗(yàn)表明,燒成溫度為1 150～1 200℃時(shí)金屬光澤釉較為理想。

5 結(jié)語

1)經(jīng)實(shí)驗(yàn)確定了適用于一次快燒的半熔塊金屬光澤釉配方組成。

2)控制生產(chǎn)工藝,掌握影響因素,運(yùn)用普通燒結(jié)法,可生產(chǎn)金屬光澤釉,以提高建筑陶瓷的裝飾檔次。

1 祝桂鴻,等.陶瓷釉配制基礎(chǔ).北京:輕工業(yè)出版社, 1989

2 劉康時(shí).陶瓷工藝原理.廣州:華南理工大學(xué)出版社, 1990

3 輕工業(yè)部第一輕工業(yè)局.日用陶瓷工業(yè)手冊(cè).北京:輕工業(yè)出版社,1980

4 王堅(jiān)主.化工詞典.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1992

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TQ174.4

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1002-2872(2010)09-0029-03

吉艷光(1976-),大專,助理工程師;研究方向?yàn)楣杷猁}工程。E-mail:jiguang200905@sina.com