輥道窯快燒鐵紅釉的研究

2019-08-07 07:34:46 佛山陶瓷2019年6期

沈榮偉

摘 要:通過對輥道窯燒制鐵紅釉的研制,爲鐵紅釉應用在瓷質釉面磚體系開發新産品提供配方基礎。試驗對鐵紅釉中主要析晶體“α-Fe2O3”的析出量,從配方角度進行分析研究,對鐵紅釉的生産具有參考價值。

關鍵詞:鐵紅釉;分相劑;高溫粘度

1 前 言

鐵紅釉是一種由朱紅到深紅色的鐵結晶釉,亦稱鐵紅花釉或朱斑釉,俗稱紅桔釉。是我國宋朝時就有的一種傳統名釉。鐵紅釉屬鐵系結晶釉範疇,釉面呈茶褐色的底色,其上有豌豆大小的圓形分立的紅色結晶,是一種引人喜愛的陶瓷釉。

鐵紅釉是一種典型的分相花釉。普通陶瓷釉不具有分相性,Al2O3的含量較低(約爲10%),在低鋁氧的配方中,引入適量的P2O5作爲分相劑和適量的Fe2O3作爲著色劑與助熔劑。釉熔體在冷卻的過程中,磷硅酸鹽的玻璃基質中逐漸形成富鐵液滴,分散在基質中的這種液滴表面張力小,能夠聚集成團形成朱斑。高溫下,這種聚集體繼續産生液相分離,從而形成更加富鐵的高鐵相與低鐵的貧鐵相,在連續的高鐵相中析出α-Fe2O3構成大紅花。

鐵紅釉一般以長石、高嶺土、石灰石、滑石和骨灰(磷灰石)等爲原料,以Fe2O3爲結晶呈色劑,制成釉漿後施于坯胎上,在1260~1360℃左右的溫度範圍內燒成。在軟質瓷的1150 ~ 1200℃左右溫度未曾有報道。本研究利用鐵紅釉的液相分離原理,在Tmax=1200℃、t=55 min的輥道窯燒成制度下,于CaO-SiO2-P2O5系分相釉中引入適量的P2O5作爲分相劑、適量的Fe2O3作爲著色劑和結晶劑配制出鐵紅釉。該研究的成功,爲瓷質釉面磚産品提供了新的産品效果。

2 試 驗

2.1 釉用原料

釉用原料有鈉長石、高嶺土、玻璃粉、石英、方解石、燒滑石、冰晶石、磷酸鋁、氧化鐵紅等,磷酸鋁、氧化鐵紅等均爲工業純。其主要原料的化學成分見表1。

2.2 所用陶瓷磚坯體的化學組成

化學組成見表2。

2.3 釉料制備與工藝參數

釉料制備工藝流程:配料→球磨→噴釉→幹燥→燒成。

球磨參數:按配方計量稱量釉料。以料球水比爲1:1.5:0.8的比例在快速球磨罐裏球磨到細度爲325目篩余0.3%,釉漿比重1.5備用。

噴釉參數:釉漿比重1.5,施釉量分別爲5.0 g/dm2,6.5 g/dm2作對比。

2.4 釉料配方

配方組成見表3。

2.5 窯爐燒成參數

各區間溫度見表4。

窯爐燒成周期:T= 61 min;頻率:35.5 HZ;

最高燒成溫度:1235℃。

3 試驗結果與討論

3.1 氧化硅、氧化鋁組成的影響

不同的硅鋁含量會影響α-Fe2O3的析出。

當Al2O3含量增大時,釉面無光,鐵紅不容易析出,釉面發暗。因此,高嶺土在保證釉漿懸浮性能的前提下,盡量少些。

當SiO2含量增大時,釉料的高溫粘度增大,釉層在高溫下不容易發生液相分離,釉面光澤度提高,顔色變黑,α-Fe2O3不容易析出甚至是不析晶,見圖2。

當SiO2含量減少時,釉層在高溫下粘度小,容易發生液相分離,但是釉料的耐腐蝕性將大爲降低。因此,對應于軟質瓷的輥道窯燒成制度而言,合適的硅鋁含量以及高溫下釉層中液相分離能力,是保證釉層中α-Fe2O3順利析出的必要條件。見圖3,紅色的α-Fe2O3被掩藏在釉層中間。

當SiO2、Al2O3同時足夠小時燒制的釉面,在陽光或射燈照射下會有熠熠生輝的反光出現,如同金星閃耀。相信若繼續深入,將能調制出輥道窯條件下快燒的鐵金星釉。

對于SiO2、Al2O3、R2O 的含量而言,釉層隨著高溫粘度的變化導致液相分離的程度變化,從而導致鐵紅釉都有一個紅花較小→紅花適中→紅花連成片的演變過程。

3.2 堿金屬與堿土金屬氧化物含量的影響

堿金屬氧化物主要是K2O與Na2O,由長石與玻璃粉引入,是釉中玻璃相的主要成分。在一定範圍內增加堿金屬的含量、甚至是導入強熔劑冰晶石,有利于降低熔體的粘度,有利于晶體的析出。

鐵紅釉中堿土金屬氧化物主要是CaO、MgO,它們是熔融能力不如堿金屬強的助熔劑,適當的方解石可以提高釉的透明度與光澤度,燒滑石的引入有助于提高釉的熱穩定性。鐵紅釉中,方解石與燒滑石的引入量不能多,但是也不能沒有,其質量比對晶體析出有較大影響,一般爲1:3比較好。

3.3 P2O5含量的影響

P2O5引入的礦物種類對液相分離有顯著的影響。在本釉料配方系統中,加入磷酸鈣不容易析出鐵紅晶體,釉面偏向發黑,估計是棕色的Ca-Fe2O3生成較多且富集所致。而使用磷酸鋁則能獲得較好的鐵紅效果。

P2O5的含量對液相分離也有著顯著的影響。隨著磷酸鋁含量的增加,釉層中α-Fe2O3晶體的含量也增多,甚至連成一片。

3.4 釉層厚度的影響

隨著釉層的增厚,釉面趨于平整,釉中的結晶由少逐漸增多變大。圖5是三組配方在不同厚度下的結晶對比圖。

3.5 Fe2O3含量的影響

配方中Fe2O3的加入量不同,對鐵紅釉的釉面效果有較大的影響。當加入量較低時,釉面呈黃棕色,隨著Fe2O3的加入,釉面顔色逐漸向紅棕色過度,顯微鏡下可觀察到,Fe2O3少時,25#配方中的圓形黃色晶體多,Fe2O3逐漸增多時,23#配方中不規則的紅色晶體增多,並隨著釉層高溫下液相分離能力的增強而逐漸連成片。

3.6 燒成制度的影響

同樣的配方,不同的燒成制度會直接影響釉的熔融狀態、液相分離能力等。因試驗條件的限制,該影響並沒有進行系統的研究。但是從配方調整的情況看,相同的配方,若適當提高燒成溫度及高火保溫時間,將令α-Fe2O3的析出量增多並連成片。傳統的鐵紅釉制品,比輥道窯燒制出來的效果要好,除了配方因素之外,其窯爐燒制條件的配合,也是密不可分的。

4 結 論

(1) 通過合適的配方調整,可以在輥道窯裏燒制出傳統的鐵紅釉效果。其中P2O5的含量是液相分離的關鍵原料,引入的方式不同,其在釉料中的分相能力有差異。

(2) 不同的硅鋁含量會影響釉料的高溫粘度,從而影響釉面的顔色與α-Fe2O3的析出,但是隨著配方調整,其液相分離能力的不同,α-Fe2O3析出情況不同,導致釉面質感與顔色也會不同。工藝人員可根據效果需要,進行硅鋁含量的調整。

(3) 鐵紅花釉的析出量,與釉層厚度、釉料中CaO、MgO比例及含量、冰晶石的加入量也有關系,可根據釉面效果需要進行調整。

參考文獻

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