無(wú)鉛仿金屬光澤釉的試制

董偉霞，包啟富，周健兒，萬(wàn)飛

（景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，景德鎮(zhèn)333001）

1 前言

金屬光澤釉作為一種特殊的結(jié)晶釉，由于其耐氣候性和耐腐蝕都很好，而且還可以形成十分逼真的金屬質(zhì)感光澤效果，具有很高的使用和欣賞價(jià)值，因此被廣泛地應(yīng)用于建筑陶瓷行業(yè)。金屬光澤釉在應(yīng)用上有三個(gè)特點(diǎn)：（一）由于其金屬質(zhì)感使得瓷磚特別是仿古磚的表現(xiàn)力更強(qiáng)。金屬光澤釉同時(shí)突破了釉面與坯體結(jié)合的仿古效果，可以達(dá)到以假亂真的境界。（二）生產(chǎn)的靈活性很大，尤其是瓷磚生產(chǎn)。瓷磚生產(chǎn)廠可以在原有的生產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)金屬光澤釉的釉面磚，而且客戶可以特別定制不同色調(diào)的金屬光澤。（三）金屬光澤釉產(chǎn)品光澤的持久性很好，給人以古樸的金屬質(zhì)感。同時(shí)又具有良好的熱穩(wěn)定性，耐酸耐堿，而且還可以長(zhǎng)時(shí)間保持表面的潔凈。在家庭裝修過(guò)程中如果搭配其它淡色調(diào)的產(chǎn)品，可以完美的達(dá)到明暗相間、色澤古樸柔和完美協(xié)調(diào)的藝術(shù)效果。

但是到目前為止，大部分的金屬光澤釉都是以鉛硼作為基礎(chǔ)。這樣的優(yōu)點(diǎn)是可以提高釉的高溫流動(dòng)性，增加釉面的光澤度，所呈現(xiàn)出來(lái)的色澤都很好。但是在生產(chǎn)過(guò)程中易造成環(huán)境污染，易使操作工人受到重金屬鉛的危害，這種危害可以說(shuō)是永久性的，很難從我們身體里排出去。同時(shí)這類產(chǎn)品在使用過(guò)程中如果遇到酸的腐蝕就容易造成鉛從釉中溶出而危害人體健康。因此本論文希望通過(guò)在已有的金屬光澤釉的配方上加以改進(jìn)，不引入含鉛硼的有毒物質(zhì)，同時(shí)研究出釉面效果好的金屬光澤釉的配方和工藝。試驗(yàn)過(guò)程中采用單因素法，考察二氧化錳、氧化銅等著色氧化物對(duì)釉面產(chǎn)生金屬光澤的影響，同時(shí)探索出最佳的燒成制度，并努力尋找一種性能優(yōu)越、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單而且燒成溫度低，滿足快速燒成的無(wú)鉛金屬光澤釉的配方及其工藝條件。

2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

所用的礦物原料化學(xué)組成見(jiàn)表1，其它原料均為化學(xué)純。

金屬光澤釉的具體過(guò)程見(jiàn)工藝流程圖1。

圖1 實(shí)驗(yàn)工藝流程圖

具體工藝參數(shù)：料：球：水比例為 1：2：0.65；釉漿細(xì)度為過(guò)250目篩，篩余小于0.1%；燒成曲線如圖2所示。

選擇無(wú)鉛金屬光澤釉的基礎(chǔ)釉配方作為探究性實(shí)驗(yàn)，其配方組成如表2所示。

圖2 燒成曲線

表1 實(shí)驗(yàn)用礦物原料的化學(xué)組成

表2 基礎(chǔ)配方A組成（%）

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 工藝條件和燒成溫度對(duì)金屬光澤釉面效果的影響

表3 探索性配方A的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從表3可以看出，浸釉時(shí)間為5 s的釉面最好，金屬光澤強(qiáng)。隨著浸釉時(shí)間的增加，釉面從有針孔到無(wú)針孔的變化，但同時(shí)集釉程度也在不斷地增加，最終導(dǎo)致了流釉的缺陷。說(shuō)明釉層過(guò)厚會(huì)流釉，過(guò)薄出現(xiàn)針孔，因此本實(shí)驗(yàn)的浸釉時(shí)間取5 s。

在較優(yōu)配方的基礎(chǔ)上改變燒成溫度，浸釉時(shí)間為5 s，其試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 較優(yōu)配方在不同溫度燒成的結(jié)果

由表4可知，燒成溫度為1180℃時(shí)釉面存在氣孔缺陷，在1200℃和1230℃時(shí)釉面光澤度都較好，說(shuō)明該配方的燒成范圍較寬。從節(jié)約能源角度考慮的話選取燒成溫度為1200℃最佳。

在較優(yōu)配方基礎(chǔ)上，改變保溫時(shí)間，浸釉時(shí)間5 s，燒成溫度1200℃，其試驗(yàn)結(jié)果如表5。

表5 A配方在不同保溫時(shí)間燒成的結(jié)果

由表5可知，保溫時(shí)間為20 min的釉面光澤度最好，保溫時(shí)間為30 min釉面呈現(xiàn)暗金屬光澤。保溫時(shí)間為10 min釉面光澤度一般。這是由于過(guò)低的溫度和過(guò)短的保溫時(shí)間會(huì)使得反應(yīng)不完全，而且低溫下的釉層粘度大，析晶受阻。然而過(guò)高的溫度和過(guò)長(zhǎng)的保溫時(shí)間會(huì)加劇坯釉的反應(yīng)，使得釉層過(guò)多地進(jìn)入到坯體，特別是坯中鋁、硅對(duì)尖晶石的析出起阻礙或溶解的作用。因此保溫時(shí)間為20 min最佳。

終上所述，在A配方的基礎(chǔ)上選取浸釉時(shí)間為5 s，燒成溫度為1200℃，保溫時(shí)間為20 min，開(kāi)展下面的試驗(yàn)研究。

3.2 金屬氧化物對(duì)金屬釉面效果的影響

3.2.1 MnO2的添加量對(duì)金屬釉面效果的影響

在A配方的基礎(chǔ)上改變MnO2的添加量，其試驗(yàn)結(jié)果如表6。

表6 不同MnO2添加量對(duì)釉面效果的影響

由表6可知，MnO2添加量為8%時(shí)釉面略微發(fā)綠，而增加到14%時(shí)釉面則發(fā)黑，添加量為12%時(shí)，表面金屬光澤較強(qiáng)。這主要是由于隨MnO2的含量不斷增加，有利于銅錳尖晶石的析出，但是過(guò)多的MnO2會(huì)使釉面發(fā)黑。因此MnO2添加量取12%。

3.2.2 CuO的添加量對(duì)金屬釉面效果的影響

在較優(yōu)配方基礎(chǔ)上改變CuO的添加量，其試驗(yàn)結(jié)果如表7。

表7 不同CuO添加量對(duì)釉面效果的影響

從表7可知，CuO添加量為2%時(shí)，釉面光澤度差且發(fā)黑，添加量為2.5%釉面光滑，光澤度好，3%時(shí)釉面光滑有點(diǎn)發(fā)綠，3.5%時(shí)釉面光滑，出現(xiàn)大面積的綠色。就四個(gè)樣品的釉面效果而言，當(dāng)CuO 2.5%時(shí)釉面金屬光澤效果最好。釉面發(fā)綠的原因是CuO含量過(guò)多使釉面發(fā)綠；過(guò)低則不能形成銅錳尖晶石，因此CuO添加量取2.5%。

3.2.3 NiO的添加量對(duì)金屬釉面效果的影響

NiO用作陶瓷和玻璃的顏料，在陶瓷工業(yè)中用作瓷釉的密著劑和著色劑，在本釉料中主要起著色劑的作用。

在A配方的基礎(chǔ)上改變NiO的添加量，其試驗(yàn)結(jié)果如表8。

表8 不同NiO添加量對(duì)釉面效果的影響

從表8可知，當(dāng)NiO添加量為0%時(shí)，釉面呈現(xiàn)棕綠色，光澤度一般。添加量為0.5%時(shí)，釉面出現(xiàn)無(wú)數(shù)的小斑點(diǎn)。添加量為1%、1.5%時(shí)釉面都能產(chǎn)生較好的金屬光澤。3.2.4 TiO2添加量對(duì)金屬釉面效果的影響

在較優(yōu)配方的基礎(chǔ)上改變TiO2的添加量，其試驗(yàn)結(jié)果如表9所示。

表9 不同TiO2添加量對(duì)釉面效果的影響

由表9可知，TiO2添加量為0%釉面黑色無(wú)光，而1%、1.5%、2%的光澤度較好，TiO2的添加量在1.5～2%時(shí)產(chǎn)生金屬光澤的效果最為明顯。TiO2能降低釉的表面張力，有利于晶體的形成和有序排列于釉層表面，使釉面更加平整光滑產(chǎn)生較強(qiáng)的金屬光澤，同時(shí)它還會(huì)富集在釉層表面使釉表面光澤度提高。

3.2.5 V2O5對(duì)金屬釉面效果的影響

在較優(yōu)配方的基礎(chǔ)上加入V2O5，其試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3所示。

圖3 不同V2O5添加量的釉面效果圖

由效果圖3可知，V2O5添加量為0.6%的釉面光滑平整，基本沒(méi)有釉面的缺陷，說(shuō)明V2O5降低釉表面張力的能力強(qiáng)，晶體在釉面緊密排列，但是由于過(guò)多的析晶導(dǎo)致釉面的光澤度較差。

4 結(jié)論

本論文采用鉀長(zhǎng)石、高嶺土、氧化鋅、葉臘石、硅灰石和玻璃粉等普通陶瓷原料及氧化銅、二氧化錳、NiO、TiO2等化工原料制備無(wú)鉛金屬光澤釉。其實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：

（1）在本次實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，CuO 2.5%，MnO212%時(shí)有利于晶體的形成并析出，并且隨著MnO2的不斷增加，更有利于晶體的形成，但是過(guò)多的MnO2會(huì)使釉面發(fā)黑。

（2）合適的V2O5量（0.6%）對(duì)降低釉面表面張力的效果較明顯，有利于晶體的析出。

（3）TiO2能很好的降低釉的表面張力促進(jìn)析晶，其含量在1.5～2%時(shí)釉面的光澤度最好，表面還均勻析出晶體。

參考文獻(xiàn)

[1]董偉霞,包啟富,劉志飛.仿銀金屬光澤釉的研制[J].中國(guó)陶瓷工業(yè),2010,17(1)：12-15.

[2]董偉霞,包啟富,陸健.仿黃金光澤釉的研究 [J].佛山陶瓷,2008,18(6)：1-3.