第２４卷第３期 ２０１７年６月 中国陶瓷工业 ＣＨＩＮＡ ＣＥＲＡＭＩＣ ＩＮＤＵＳＴＲＹ ＶＯ１．２４．ＮＯ．３ Ｊｕｎ．２０１７ 铁钛结晶釉的研制 陈琦峰，金世遇，王慧，曾令可 （华南理工大学材料学院，广东广州５１０６４０） 摘要：本实验采用玻璃粉、石英、滑石、石灰石、ＴｉＯ 、Ｆｅ Ｏ。为原料制备铁钛结晶釉，采用正交实验、单因素实验，研究 了釉料配方中氧化铁、氧化钛的量以及烧成温度、保温时间、釉层厚度等因素对釉面析晶效果的影响，优化出最佳工艺参 数。发现当釉料配方（ｗｔ．％）为：氧化钛１０．２、氧化铁４．０８、玻璃粉３７．７６、石英２０．４１、滑石７．１４、石灰石２Ｏ．１４；釉层厚度 为１．０ ｉｎｎｌ，烧成温度为１２６０℃，保温时间为４５ ｍｉｎ条件下制备的试样釉面效果最佳。 关键词：铁钛结晶釉；釉料配方；烧成制度 中图分类号：ＴＱ１７４．４ ３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００６－２８７４（２０１７）０３—０００６—０６ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｆｅ２０３一ＴｉＯ２ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｇｌａｚｅ ＣＨＥＮＱｉｆｅｎｇ，ＪＩＮＳｈｉｙｕ，ＷＡＮＧＨｕｉ，ＺＥＮＧＬｉｎｇｋｅ （Ｓｏｕｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０６４０，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，Ｆｅ２Ｏ３一ＴｉＯ２ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｇｌａｚｅ ｗａｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ，ｕｓｉｎｇ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｏｘｉｄｅ，ｉｒｏｎｉｃ ｏｘｉｄｅ，ｇｌａｓｓ ｐｏｗｄｅｒ，ｑｕａｒｔｚ，ｔａｌｃｕｍ， ｌｉｍｅｓｔｏｎｅ，ｅｔｃ．ａｓ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｓｉｎｇｌｅ ｆａｃｔｏｒ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ，ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｉｒｏｎｉｃ ｏｘｉｄｅ ｃｏｎｔｅｎｔ，ｔｉｔａｎｉｕｍ ｏｘｉｄｅ ｃｏｎｔｅｎｔ，ｆｉｒｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｈｏｌｄｉｎｇ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｓｏｍｅ ｏｔｈｅｒ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｎ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｇｌａｚｅ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｆｏｒｍｕｌａ ａｎｄ ｉｆｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｆｒｏｒ ｔｈｅ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｇｌａｚｅ ｗｅｒｅ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ．Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈｅ ｆｏｒｍｕｌａ ｏｆ ｈｅ ｔｇｌａｚｅ ｉｓ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ（、ｖｔ％）：ｔｉｔａｎｉｕｍ ｏｘｉｄｅ １０．２，ｇｌａｓｓ ｐｏｗｅｒ ３７．７６，ｑｕａｒｔｚ ２０．４１，ｔａｌｃｕｍ ７．１４，ｌｉｍｅｓｔｏｎｅ ２Ｏ．４１．Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｇｌａｚｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｉｓ １．０ｍｍ，ｔｈｅ ｆｉｒｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｓ １２６０。Ｃ， ａｎｄｔｈｅｈｏｌｄｉｎｇｔｉｍｅｉｓ ４５ｍｉｎｕｔｅ，ｔｈｅ ｇｌａｚｅ ｏｂｔａｉｎｅｄｈａｓｔｈｅｂｅｓｔｑｕａｌｉｙ．ｔ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｆｅ２０３一ＴｉＯ２ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｇｌｚｅ；ｇｌａａｚｅ ｆｏｒｍｕｌａ；ｆｉｉｒｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ０引言 结晶釉是在我国古色釉基础上发展起来的一种 人工晶花釉，它是由适当配方的陶瓷釉在烧制过程 品。近几年来，结晶釉在陶瓷餐具及建筑陶瓷中也 得到了广泛的应用，而在陶瓷马赛克上的应用仍处 于起步阶段。 本文通过调整釉的配方组成、着色氧化物的含 量、烧成制度、釉层厚度等因素，拟研制陶瓷马赛 克氧化铁花釉的底釉与面釉及其相应的工艺参数。 中，通过人为控制热力学条件使釉层内产生析晶并 长大，从而形成人工合成晶体装饰的釉层ｎ 。结晶 釉的基本特征是：可以在釉中或釉面析出许多各种 形状的晶花。它的发展历史非常悠久ｔ 。结晶釉的 种类很多，按选用的结晶剂，可分为铁系结晶釉、 硅酸锌结晶釉等，各种结晶釉都已有学者涉及并做 了大量的工作ｎ １；按烧成温度可分为高温、中温 和低温结晶釉；按晶花大小，可分为粗结晶釉和微 结晶釉两大类；按结晶釉的色彩，分为黑色、白 １实验方案 本实验以ＴｉＯ，、Ｆｅ，Ｏ 、玻璃粉、石英、滑 石、石灰石等为原料，以料：球：水：１：２：０．６进 行球磨并过２５０目筛网，以浸釉的方法施釉，然后 干燥、烧成。采用正交实验确定优化配方，后进行 单因素实验，对釉料组成（Ｆｅ Ｏ 、ＴｉＯ 的量）、烧成 色、蓝色、黄色、变色等结晶釉 一１。自古以来， 结晶釉变幻莫测的艺术效果主要用于艺术陶瓷作 收稿日期：２０１６—１２—１２。 修订日期：２０１６—１２—１５。 制度（烧成温度、保温时间）等进行实验，得到最佳 Ｒｅｃｅｉｖｅｄ ｄａｔｅ：２０１６—１２—１２． Ｒｅｖｉｓｅｄ ｄａｔｅ：２０１６—１２—１５ Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｎｔ ａｕｔｈｏｒ：．ＺＥＮＧ Ｌｉｎｇｋｅ，ｍａｌｅ，Ｐｒｏｆｅｓｓｏｒ． 基金项目：广东省教育部产学研项目（２０１２Ｂ０９１１００３７９）。 通信联系人：曾令可，男，教授。 Ｅ—ｍａｉｌ：ｌｉｎｇｋｅ＠ＳＣｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ 第２４卷第３期 陈琦峰等：铁钛结晶釉的研制 的釉料配方和烧成制度。本实验通过目测对正交实 验样品进行打分，主要目测釉面析晶效果、釉面的 光泽度及平整度，后综合打分。 （１）釉面析晶效果可以通过观察釉面的析晶范 围及晶花大小评分；（２）光泽度是通过观察釉面的 其原因为烧成温度偏低，保温时间偏短；七号样品 无光，析晶充分，有较多花型叶状的晶花重叠，釉 面略粗糙，其原因为烧成温度低，保温偏短；八号 样品半无光，析晶充分，有大量辐射状晶花重叠， 釉面略粗糙，其原因为烧成温度偏低；九号样品无 光，析晶充分，有大量辐射状晶花重叠，釉面粗 糙，其原因为保温时间短。 光亮程度进行评分；（３）平整度通过观察釉面气 孔，表面粗糙程度等因素评分。正交试验设计实验 方案如表ｌ。 综合各个釉样的效果，正交实验的结果如表２ 所示。 ２结果与讨论 ２．１正交实验结果分析 由表２可知，四因素、三水平的正交实验，各个 因素、水平对釉样变化起的作用大小不同。为了直 采用正交实验制备试样照片如图ｌ所示，正交 实验结果分析如下。 从图ｌ可以看出，按照正交实验烧制出来的九 组釉样样品釉面效果各异，描述如下。 一观起见，用因素的水平作横坐标，评分即Ｋ平均值 作纵坐标，画出因素与评分关系图，如图２所示。 综上所述最优的水平组合为Ｉ）２Ｂ Ａ 。 即为４＃釉样配料，烧成制度为：烧成温度为 １２６０℃，保温时间为４５ ｍｉｎ。 号样品半无光，析晶较充分，釉面平整度较 差，其原因为样品的烧成温度偏低，保温时间不 够；二号样品光泽度好，有较大晶花，釉面光滑， 其原因为样品的烧成温度适宜，保温时间偏短；三 号样品无光，析晶充分，釉面平整度较差，其原因 为烧成温度低，保温时间适宜；四号样品光泽度 好，有较多花型叶状的晶花，釉面光滑，其原因 为烧成温度偏低，保温时间适宜，效果较好；五号 样品无光，析晶较充分，釉面平整度差，其原因为 烧成温度低，保温时间短；六号样品半无光，析晶 充分，有较多较大的辐射状晶花，釉面平整度差， 同时，根据表３中极差Ｒ的大小，可知各因素 对釉面析晶效果影响的主次分布。从主到次顺序： Ｄ－Ｂ－Ａ—Ｃ。 从正交实验结果分析可以看出，保温时间对釉 面效果影响较大，其次是氧化铁用量，再就是釉料 中氧化钛含量，烧成温度对其影响较小。 ２．２工艺因素对釉面效果的影响 ２．２．１保温时间对釉面效果的影响 保持４＃釉样配料，烧成温度为最优的１２６０ ｏＣ。 只改变釉料在析晶温度１１５０℃的保温时间，考察保温 表１实验方案 Ｔａｂ．１ Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｐｌａｎ 中国陶瓷工业 ２０１７年６月 图１正交实验制备的样品照片 Ｆｉｇ．１ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓａｍｐｌｅｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｏ￣ｈｏｇｏｎａｌ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ 时间对釉样析晶效果的影响 保温时间为：３０ ｍｉｎ、 ４５ ｍｉｎ、６０ ｍｉｎ。通过实验得出釉样效果如图３。 温３０ ｒａｉｎ、４５ ｍｉｎ、６０ ｍｉｎｘ种条件下析晶越来越 多，ｌ样析品较充分，而３＃析晶过于充分，２＃析晶效 果较好。 由图３可见，ｌ＃釉样有析晶，且析晶较充分， 晶体并不是特别大。２＃釉样析晶充分，晶体较大。 ２．２．２烧成温度对釉面效果的影响 由以上实验结果，确定 样配料为最优配方， ４５ｍｉｎ为最佳保温时间。在此基础上，釉样配料不 ３椭样有析晶但析晶过于充分。说明随着保温时间 的增加，釉熔体析晶越来越充分，使得晶体长大。 产生这一现象的原因：在晶核形成及晶体生长的交 叉温度区进行保温，保温时问越长析晶越多，则保 变，其他工艺参数不变，改变烧成温度，考察烧成 温度对釉样析晶的影响。烧成温度为：１２４０ ｏＣ、 第２４卷第３期 陈琦峰等：铁钛结晶釉的研制 ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ Ｒ ８ ７ ６ ｏ它署０ ５ ４ ３表２正交实验的结果评分 Ｔａｂ．２ Ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆｔｈｅ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ 因素 ２ ２ ２ ３ ３ ３ 坞 ｕ ５ ６ 研 ∞ ３ ２ ２ ３ 。 ２ ３ Ｍ ｎ 懈 狮 ３ ｌ ２ ３ ２ ３ ｌ ３ ｌ ２ Ｍ ６ ４ ２ ４ ｌ ２ ３ ３ ｌ ２ ２ ３ ｌ ７ 坞 ∞ ∞ ６ ４ ２ ６ 使釉面效果变差，￣，］１１２６０℃为最佳烧成温度。 ２．２．３氧化铁用量对釉面效果的影响 Ｔ ２ ９ ４ ８ ４ ６ ４ ６ １ 根据以上正交实验结果分析得出，最优釉样 配方为４＃釉样配方，烧成温度为１２６０℃，保温时 ４ 间为４５ ｍｉｎ。在此基础上，保持釉样中其他组分不 变，改变氧化铁的用量，考察氧化铁用量对釉面效 果的影响。氧化铁用量分别为：２、４、６、８、１０。 通过实验得出釉面效果如图５所示。 Ａ１ Ａ２ Ａ３ Ｂ１ Ｂ２ Ｂ３ Ｂ４ Ｃ１ Ｃ２ Ｃ３ Ｄ１ Ｄ２ Ｄ３ 由图５可见，１样样有花型叶状晶体析出，且晶 Ｆａｃｔｏｒ ｌｅｖｅｌ 粒数量适宜，但晶粒偏小、釉面颜色偏白。２＃有花 图２因素与评分关系图 Ｆｉｇ．２ Ｆａｃｔｏｒ ａｎｄ ｓｃｏｒｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ 型叶状晶体析出，３样、甜样析晶较多且晶粒较大并 有晶粒重叠现象。产生这一现象的原因：随着氧化 １２６０ ｏＣ、１２８０ ｏＣ。通过实验，得出釉样效果如图４ 铁用量的增加，釉料析晶效果越来越好，但当氧化 所示。 铁加入量过多时，如３＃、４椭样，氧化铁与氧化钛 由图４可知，１＃釉样有析晶，釉面平滑光泽， 强烈作用使得３≠｝、错釉样析晶过于充分，使釉面光 但析晶晶粒偏小。３＃釉样釉面光泽度较高，有析 泽度和平整度效果下降，且颜色随着氧化铁含量的 晶，晶粒较大，但分相现象比较明显。产生这一现 增加逐渐变深。从釉料析晶效果、釉面光泽度、釉 象的原因：随着温度的升高晶粒长大，温度低晶粒 面平整度综合分析，可得出２｝｝效果比较优。 小，温度高晶粒大，但温度过高晶粒会熔融（如３｝｝） ２．２．４氧化钛用量对釉面效果的影响 ・１Ｏ・ 中国陶瓷工业 一 一幽■圈 圈■ 由上面的实验结果，确定加４％的氧化铁釉样为 最优釉样，在此釉样配方基础上，保持其他组分不 晶；２＃釉析晶较ｌ样多，有大晶花出现 、３＃析晶 ■ 分，但晶粒之间有复合现象，影响了釉面的美观稻 度，４＃样析晶过于充分，但釉表面更加粗糙。产，ｆ 这一现象的原因：随着氧化钛用量的增ＪＪｕ，釉料杉 晶越来越多，但当氧化钛ＪＪｕ入量过多时，析晶过 充分，氧化钛主要起析晶剂作用，使得釉样析晶 变，改变釉样中氧化钛的用量，考察氧化钛用量对 釉样析晶的影响。氧化钛用量如下：５．２、７．７、１０．２、 １２．７、】５．２。通过实验得出釉样的效果如图６所示。 由图６可见，１＃样有失透现象，釉内有细微析 第２４卷第３期 陈琦峰等：铁钛结晶釉的研制 多，晶粒与晶粒之间叠加，析晶层较厚，导致整个 釉面都有析晶，影响光泽度。总体分析，这四组实 验析晶效果不如２＃试样，即加４％氧化铁，１０．２％氧 化钛的釉样好。 ３结论 采用ＴｉＯ 、Ｆｅ Ｏ。、玻璃粉、石英、烧滑石、 石灰石为原料，制备铁钛结晶釉。当釉料配方 为（ｗｔ．％）：氧化钛１０．２、氧化铁４．０８、玻璃粉 ３７．７６、石英２０．４１、滑石７．１４、石灰石２Ｏ．１４；釉 层厚度为１．０ ｍｍ；烧成温度为１２６０℃；保温时间 为４５ ｍｉｎ条件下制备的试样釉面效果最佳，样品光 泽度好，有较多花型叶状的晶花，釉面光滑。 参考文献： ［１］王韫之，朱小平，包镇红．结晶釉的研究现状［Ｊ】．陶瓷学报 ２０１１，３２（２）：３２０－３２３． ＷＡＮＧ Ｙｕｎｚｈｉ，ｅｔ ａ１．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＣｅｒａｍｉｃｓ，２０１１，３２（２）：３２０－３２３． ［２］赵世学．古瓷釉的形成和发展…．安阳师专学报，１９９９（４） １２４－１２７． ＺＨＡＯ Ｓｈｉｘｕｅ．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎｙａｎｇＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，１９９９（４）：１２４－１２７． ［３】刘欣，李家科，朱庆霞，等．ＭｎＯ 一ＺｎＯ—ＳｉＯ 结晶釉的研制【Ｊ］＿ 陶瓷学报，２０１２，３３（３）：３５４—３５７． ＬＩＵ Ｘｉｎ，ｅｔ ａ１．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｅｒａｍｉｃｓ，２０１２，３３（３）：３５４—３５７． ［４】王欣颖．ＭｎＯ—ＺｎＯ—ＳｉＯ 系结晶釉的研究［Ｄ］．北京：中国地质 大学，２００８． 【５］刘洋，唐大海，李志科，等．定位锌结晶釉的析晶动力学分析 ［Ｊ］．人工晶体学报，２０１２，４ｌ（６）：１６９１—１６９５． ＬＩＵＹａｎｇ，ｅｔａ１．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｙｎｔｈｅｔｉｃＣｒｙｓｔａｌｓ，２０１２，４ｌ（６）：１６９１—１６９５． 【６］马铁成，缪松兰，林绍贤．陶瓷工艺学【Ｍ】．北京：中国轻工业 出版社，２０１１：２０１． 【７］颜汉军．试论陶瓷结晶釉的应用【Ｊｊ．陶瓷科学与艺术，２００２（６）： ２６－３０． ＹＡＮ Ｈａｎｊｕｎ．Ｃｅａｍｉｃｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ａｒｔ，２００２，（６）：２６－３０． ［８】李莉，张培志．结晶釉工艺研究［ＪＪ＿陶瓷科学与艺术，２０１２（３）： ３９－４１． Ｌｉ Ｌｉ．ｅｔ ａ１．Ｃｅａｍｉｃｓ 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