湖南保靖縣紫砂陶成瓷試驗(yàn)及應(yīng)用

歐陽(yáng)小勝 袁勇 江良 饒宗旺 朱俊

（1.景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院，江西景德鎮(zhèn)333001；2.中國(guó)輕工業(yè)陶瓷研究所，江西景德鎮(zhèn)333000）

0 引言

保靖縣境內(nèi)紫砂陶土、鎂質(zhì)瓷泥資源十分豐富，素有“中南陶城”美譽(yù)[1]。據(jù)保靖縣國(guó)土資源局檔案資料顯示，紫砂陶地質(zhì)儲(chǔ)量達(dá)16億噸以上，鎂質(zhì)瓷泥儲(chǔ)量達(dá)1億噸以上，且陶土質(zhì)量上乘，強(qiáng)度高，耐酸堿性好，是全國(guó)著名的“紫砂陶土”之鄉(xiāng)，并已申請(qǐng)紫砂陶地理標(biāo)志產(chǎn)品保護(hù)。紫砂陶土主要特點(diǎn)是三氧化二鐵含量高，氧化鈦的含量低，且含有許多的微量元素，我們可利用其鐵含量較高的特點(diǎn)，生產(chǎn)棕紅色紫砂陶產(chǎn)品。目前，湖南保靖每年生產(chǎn)所用的陶土總量約在4萬(wàn)噸左右，僅為當(dāng)?shù)靥胀临Y源總儲(chǔ)量的四萬(wàn)分之一左右。而紫砂陶是一種精陶，其質(zhì)地細(xì)膩、色澤勻稱、柔和、透氣性強(qiáng)、并含有多種微量元素，因此紫砂陶系列產(chǎn)品具有良好保健作用，廣泛應(yīng)用于陶瓷制品、茶具、火鍋、電飯煲內(nèi)膽、保溫瓶?jī)?nèi)膽以及各類中高檔藝術(shù)品。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)紫砂陶制品的地區(qū)只有江蘇宜興和廣東佛山等地，而佛山資源短缺。因此，利用湖南保靖得天獨(dú)厚的資源優(yōu)勢(shì)開(kāi)發(fā)紫砂陶制品，其市場(chǎng)前景看好[2]。

1 成瓷試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)原料

1.1.1 紫砂陶

紫砂陶，礦物成分為水云母及不等量的高嶺巖、石英、云母屑和鐵。含有氧化鐵、氧化鋁、氧化鎂、氧化鉀、氧化鈉等化學(xué)成分，外觀呈暗褐色。其化學(xué)分成見(jiàn)表1。從表中可以看出紫砂陶Fe2O3含量達(dá)到7.29％，氧化鈦的含量也比較低，根據(jù)其含鐵高的特點(diǎn)可以制成棕紅色制品。

1.1.2 鎂質(zhì)粘土

鎂質(zhì)粘土中主要礦物是滑石和游離石英，方解石的數(shù)量不定，還含有少量的海泡石、伊利石、綠泥石、富鎂蒙脫石等粘土礦物以及磁鐵礦、鈦鐵礦等。其化學(xué)成分見(jiàn)表2。從表中可以看出，鎂質(zhì)粘土主要成分是SiO2、MgO；其中MgO為24.29，SiO2和MgO比重為2.68，超過(guò)滑石和海泡石重的比值，可見(jiàn)其中含有游離氧化硅。氧化鐵、氧化鈦等著色氧化物和氧化鉀、氧化鈉的含量也很低[3]。

1.1.3 鋁礬土

表1 紫砂陶的化學(xué)全分析Tab.1 Chem ical com position of purple sand clay

表2 鎂質(zhì)粘土化學(xué)全分析Tab.2 Chem ical composition ofmagnesia clay

礬土礦，又名鋁土礦、鋁礬土。其組成成分異常復(fù)雜，是多種地質(zhì)來(lái)源極不相同的含水氧化鋁礦石的總稱。鋁土礦一般是化學(xué)風(fēng)化或外生作用形成的，很少有純礦物，總是含有一些雜質(zhì)礦物，或多或少含有粘土礦物、鐵礦物、鈦礦物及碎屑重礦物等等。礬土在配方中引入可形成堇青石的一種，提高溫度，防止變形。

圖1 試驗(yàn)工藝流程圖Fig.1 The process of the experiment

表3 試驗(yàn)主要配方Tab.3 Test formulas

1.1.4 鋰輝石

鋰輝石是一種偉晶巖礦物，產(chǎn)于花崗偉晶巖中，常與水晶、電氣石、綠柱石等伴生，呈棕紅色[4]。在配方中引入鋰輝石，用以降低熱膨脹系數(shù)，提高它們的熱穩(wěn)定性、抗熱震性、尺寸穩(wěn)定性、耐壓強(qiáng)度和耐腐蝕性能。

1.2 試驗(yàn)步驟

試驗(yàn)工藝流程如圖1所示。

豐田的管理模式是PDCA，也叫持續(xù)改善。三星幾乎時(shí)時(shí)處于變革狀態(tài)，幾乎隔幾年就有一次大的變革。這些大的、好的企業(yè)，都有變革的管理和變革的基因，變革是管理的主要任務(wù)。怎樣不斷地淘汰過(guò)時(shí)的思維與機(jī)制，發(fā)現(xiàn)環(huán)境的變化，引導(dǎo)企業(yè)跟著變化走，這也是管理的具體工作。

1.3 坯料配方

坯料配方是本次試驗(yàn)的關(guān)鍵，試驗(yàn)的主導(dǎo)思想是根據(jù)湖南保靖紫砂陶的特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)最終獲得適合1060℃氧化焰燒成，既能滿足各項(xiàng)工業(yè)性能要求，生產(chǎn)出的產(chǎn)品又具有明顯的當(dāng)?shù)靥厣?，適合于現(xiàn)代市場(chǎng)要求。這給坯料配方工作帶來(lái)了極大的難度。首先我們?cè)谠囼?yàn)過(guò)程中就遇到了產(chǎn)品膨脹系數(shù)比較高，易變形、燒結(jié)溫度過(guò)低；其次，產(chǎn)品表面不鮮艷，沒(méi)有顆粒感。為了解決湖南保靖紫砂陶在成瓷中遇到的難題，我們進(jìn)行了許多系統(tǒng)的配方試驗(yàn)，采取各種不同的配方手段，終于達(dá)到了初步成果。試驗(yàn)主要配方如表3所示。

試驗(yàn)運(yùn)用了多個(gè)配方體系和試驗(yàn)手段，重點(diǎn)對(duì)坯的燒結(jié)溫度和膨脹性能兩種因素進(jìn)行綜合考慮，把湖南保靖陶土鐵鈦含量高、可塑性好、燒成溫度低等特點(diǎn)在配方中充分體現(xiàn)，通過(guò)對(duì)原料用量、成瓷溫度、膨脹性能等諸多因素進(jìn)行對(duì)比分析，通過(guò)鋰輝石形式引入氧化鋰，以提高成品耐熱度；由于紫砂陶燒成溫度過(guò)低，因此通過(guò)加入高礬土，引入更多的氧化鋁，從而提高坯體燒成溫度；通過(guò)不斷調(diào)整配方，最后獲得了試驗(yàn)無(wú)明顯變形，顏色棕紅色，色澤艷麗的紫砂陶配方，試驗(yàn)成熟配方如表4。

2 應(yīng)用

2.1 紫砂鍋內(nèi)膽

如今的電飯煲、煲湯鍋具主要有兩種材質(zhì)：紫砂陶和金屬材質(zhì)。紫砂內(nèi)膽與金屬內(nèi)膽的區(qū)別在于：紫砂內(nèi)膽是采用天然紫砂作為原料，在加熱過(guò)程中能發(fā)出遠(yuǎn)紅外線，有利人體健康。同時(shí)，遠(yuǎn)紅外線還有活化脂肪酶的作用，紫砂所含的部分微量元素也能夠活躍分解脂肪的酶素，所以紫砂炊具煮出的食物柔美而不膩。紫砂的微孔結(jié)構(gòu)還能使紫砂炊具保鮮食物，令食物“盛暑越宿而不餿”；金屬內(nèi)膽則沒(méi)有以上功效，且很多為了達(dá)到不沾效果噴涂了有機(jī)涂料，反而有害人體健康[5]。

表4 試驗(yàn)成熟配方Tab.4 Obtained formula

目前，紫砂煲內(nèi)膽銷量連年上升，而消費(fèi)者選擇紫砂陶電飯煲內(nèi)膽是因其健康、營(yíng)養(yǎng)、養(yǎng)生等優(yōu)點(diǎn)。然而經(jīng)相關(guān)部門(mén)調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，許多紫砂煲產(chǎn)品的內(nèi)膽泥料，實(shí)際上都是用田土、黃土、黑土等普通陶土，添加鐵紅粉、二氧化錳等化學(xué)顏料配制加工而成，并非宣傳的“純正紫砂”。本研究研制的全新紫砂煲內(nèi)膽不含任何化學(xué)顏料，因此市場(chǎng)前景非常大。

紫砂內(nèi)膽特點(diǎn)：

（2）紫砂內(nèi)膽經(jīng)1060℃高溫?zé)Y(jié)而成，不含任何對(duì)人體有害的物質(zhì)；

（3）成份穩(wěn)定，耐酸耐堿，耐高溫，抗腐蝕；

（4）配方中加入了鋰輝石等低膨脹原料，解決了傳統(tǒng)紫砂電飯煲受熱不均、內(nèi)膽易爆裂缺陷。

2.2 紫砂茶具

紫砂茶具屬陶器茶具的一種。它坯質(zhì)致密堅(jiān)硬，取天然泥色，大多為紫砂，亦有紅砂、白砂。在紫砂茶具中，以江蘇宜興的原礦紫砂為上品，原礦紫砂的特殊材質(zhì)決定了它作為茶具既不奪茶香，泡茶又不容易變味，因而備受愛(ài)茶人的追捧。然而江蘇宜興紫砂礦破壞嚴(yán)重，宜興市2005年開(kāi)始實(shí)行紫砂礦禁采令，原材料減少，市面上真正紫砂制品減少。經(jīng)相關(guān)部門(mén)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，市面上許多紫砂茶具為人工加入“色素”的假冒紫砂茶具，該茶具不具備紫砂茶具特點(diǎn)，而且重金屬溶出量出現(xiàn)異常，嚴(yán)重危害身體健康。本試驗(yàn)生產(chǎn)的紫砂茶具采用的湖南保靖紫砂陶土與江蘇宜興紫砂一樣，具有天然色澤，不需添加色素，也不添加其它有毒害物質(zhì)，因此產(chǎn)品健康環(huán)保，市場(chǎng)前景廣闊。

茶具特點(diǎn)：

（1）經(jīng)1060℃燒制，產(chǎn)品呈天然暗紫紅色，品味高雅大方。

（2）冷熱急變適應(yīng)性強(qiáng)，壺內(nèi)注入沸水，不因溫度突變而脹裂。置于溫火，不易爆裂。

（3）砂具砂質(zhì)傳熱緩慢，保溫性強(qiáng)，提握撫摸不感炙手。

（4）壺具易吸茶汁，內(nèi)壁不刷而無(wú)異味，壺經(jīng)久耐用。

3 結(jié)論

（1）湖南保靖紫砂陶經(jīng)過(guò)合適的配比，在1060℃氧化焰燒制成陶，坯料中紫砂陶加上當(dāng)?shù)劓V質(zhì)粘土使用率達(dá)到80％，可大大降低原料成本，發(fā)揮當(dāng)?shù)刭Y源優(yōu)勢(shì)，形成特色產(chǎn)品；其化學(xué)配方為：湖南保靖紫砂陶60～70％，鎂質(zhì)粘土10～20％，礬土10～20％，鋰輝石10～20％。

（2）在配方中引入適量的鎂質(zhì)粘土和釩土，可有效的提高產(chǎn)品的溫度穩(wěn)定性能，引入一定的鋰輝石可以降低其膨脹系數(shù)，降低變形。

（3）產(chǎn)品吸水率較高，耐熱性能好，能生產(chǎn)各種器皿的產(chǎn)品，產(chǎn)品的各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到陶器產(chǎn)品的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

（4）為了使產(chǎn)品更具有變化多樣性，在成型工藝中采用了注漿、滾壓、塑壓等幾種成型方式，可生產(chǎn)多種異型產(chǎn)品，產(chǎn)品造型新穎、美觀；工藝流程、工藝參數(shù)合理，能夠適應(yīng)批量生產(chǎn)。

1彭書(shū)鳳，向洪光.保靖紫砂陶越來(lái)越牛.湖南：團(tuán)結(jié)報(bào)，2009

2姚建江，董道平.搶抓機(jī)遇-實(shí)現(xiàn)新跨越.湖南：中國(guó)民族，2002

3李家駒，繆松蘭等.陶瓷工藝學(xué).北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2008

4胡志強(qiáng).無(wú)機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005

5王小龍，高麗君.紫砂朱泥的初步研發(fā).中國(guó)陶瓷工業(yè)，2009，（6）