陶瓷工艺学第3章

第三章釉料陶瓷工艺原理要目3.1釉及其作用3.2釉的分类3.3制釉原料3.4釉料组成表示法3.5釉配方确定的依据3.6釉料配方计算习题釉的概念：附着在陶瓷坯体表面的一种玻璃或玻璃与晶体的连续粘着层。釉的作用:(1)装饰：提高艺术、欣赏价值。(2)改善制品的各种性能：化学稳定性、防污性（平滑、表面积减小）力学性能、电学性能、抗菌性能等等。3.1釉及其作用五彩缤纷的外衣——釉•什么是釉汉字中的“釉”，其含义是指有油状的光泽，所以古代用“油”字表示陶瓷制品表面的光泽，但又因为“油”字这个字代表食物，后人经过种种考虑，修改结果就取表示光彩的“采”合成为“釉”。陶瓷制品表面多半穿着一件光滑、平滑、漂亮的外衣，“赤膊上阵”的很少。这件五彩缤纷的外衣就是我们所要介绍的“釉”。五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉五彩缤纷的外衣——釉•什么是釉什么是釉?釉的本质是什么?……。这些问题却不是每一个人都能回答出来的，它是“陶瓷“这门学科所要回答和解决的问题。“釉“的配制与烧成，是一门很神秘、很具挑战性的学问，古代的许多名窑、名瓷都是以独特的釉来命名的：祭红、郎窑红，美人醉、唐三彩、兔毫、油滴、窑变花釉、……。万变不离其宗，我们可以用一句简要的话进行概括：釉是熔融在陶瓷制品表面上一层很薄的、均匀的玻璃质薄层。五彩缤纷的外衣——釉•陶瓷制品对釉的基本要求有均匀的、光润的、有玻璃光泽的表面（特殊效果的釉除外）不可发生开裂或剥落现象（特殊效果的裂纹釉除外）高温流动性好，釉面易于平滑耐酸碱腐蚀其他特殊要求.•一般认为釉是玻璃体，具有与玻璃相似的物理化学性质。如各向同性；由固态到液态或相反的变化是一个渐变的过程，无固定的熔点；具有光泽；硬度大；能抵抗酸和碱的侵蚀(氢氟酸和热破除外)；质地致密，不适水和不透气等。五彩缤纷的外衣——釉•釉的均匀程度与玻璃不同。釉有气泡，晶体•釉不是单纯的硅酸盐，还含有硼酸盐、磷酸盐或共它盐类。•大多数釉中含有较多的氧化铝，而玻璃中氧化铝的含量则相对较少。•釉的熔融温度范围比玻璃要宽一些。釉与玻璃的不同五彩缤纷的外衣——釉•釉本身的化学组成和矿物组成。•高温反应过程中，釉中组分挥发•坯釉之间相互反应。•烧成制度对釉熔融的影响。•P165页釉与玻璃差异的原因五彩缤纷的外衣——釉•颜色釉装饰颜色釉装饰源于陶器，在商代便有了青黄釉陶器出现，到汉末晋初年间就有青釉瓷器了。唐代的唐三彩，宋代的影青、粉青、钧红、黑釉等闻名于世，经明清发展成颜色釉。颜色釉多以金属氧化物的天然矿石为着色剂配制而成，如铁、铜、锰、钛、铬、锌、钴、锑等。它有高温、中温和低温之分。高温色釉以景德镇和河南禹县的色釉瓷为代表，采用还原焰烧成，烧成温度为1320℃左右；中温色釉以河北邯郸、山东淄博、江苏宜兴的色釉为代表，采用氧化焰烧成，温度在1200℃左右。五彩缤纷的外衣——釉•颜色釉装饰颜色釉色彩丰富，光泽莹嫩，具有独特的装饰艺术效果。特别是一些名贵的釉色，如景德镇的祭红、美人醉，建窑的鹧鸪斑、兔毫、油滴色釉，异常难得。其装饰形式广泛，可作器皿表面的色釉装饰，如景德镇的钧红、郎红、祭红、祭蓝、茶叶末、美人醉、窑变花釉等，可用一些流动性小的颜色制作较细腻的装饰；还可用几种不同的色釉作绘画装饰，利用高温色釉在高温下流淌性大的特点，流淌出自然的山水风景，有自然天成之妙。3.2.1分类方法：釉的分类按不同基准有不有的名称，一般可按坯体的种类、制造工艺、组成、性质、显微结构、用途进行分类，参见下表。我国生产中习惯以主要熔剂种类及外观特征命名釉料，如铅釉，石灰釉，长石釉，乳浊釉，无光釉，颜色釉等。3.2釉的分类五彩缤纷的外衣——釉•釉的种类按釉的组成：石灰釉、长石釉、铅釉、硼釉按坯体类型：瓷器釉、陶器釉、炻器釉按烧成温度：低温釉(1100℃)中温釉(1100·1250℃)、高温釉(1250℃)按釉面特征：透明、乳浊、颜色、无光、结晶、裂纹、花釉、变色釉……。分类的依据釉的名称坯体的种类瓷器釉、炻器釉、陶器釉制造工艺釉料制作方法烧成温度烧釉速率烧成方法生料釉、熔块釉、挥发釉(食盐釉)、自释釉、渗彩釉低温釉(1120ºC)、中温釉(11201300ºC)、高温釉(1300ºC)、易熔釉、难熔釉慢速烧成釉、快速烧成釉一次烧成釉、二次烧成釉组成主要熔剂主要着色剂长石釉、石灰釉（石灰—碱釉、石灰—碱土釉）、锂釉、镁釉、锌釉、铅釉(纯铅釉、铅硼釉、铅碱釉、铅碱土釉)、无铅釉(碱釉、碱土釉、碱硼釉、碱土硼釉)铜红釉、镉硒红釉、铁红釉、铁青釉、玛瑙红釉性质外观特性物理特性透明釉、乳浊釉、虹彩釉、无光釉、半无光釉、金属光泽釉、闪光釉、偏光釉、荧光釉（发光釉）、单色釉、多色釉、变色釉、结晶釉、金星釉、裂纹釉、纹理釉、水晶釉、抛光釉低膨胀釉、半导体釉、耐磨釉、抗菌釉显微结构玻璃态釉、析晶釉、结晶釉、分相釉用途装饰釉、粘接釉、丝网印花釉、商标釉、电瓷釉等3.2.2几种常见釉举例•3.2.2.1长石釉和石灰釉原料石英长石粘土石灰石滑石湖南建湘（长石釉）30555/10唐山某厂（石灰釉）22521214/0.4408K2O0.1070Na2O0.0642CaO0.3880MgO0.7188Al2O30.0114Fe2O37.1480SiO2（湖南建湘）0.2128K2O0.1013Na2O0.5133CaO0.1724MgO0.3161Al2O30.0057Fe2O33.0149SiO2（唐山某厂）(1)釉式中K2O和Na2O的mol数之和不小于0.5。(2)硬度大，光泽度较高，略带乳白色，烧成范围宽。(3)与氧化硅含量较高的坯结合较好（南方瓷)。(1)釉式中CaO的mol数不小于0.5。(2)弹性好，透明度好，还原气氛易烟熏，烧成范围窄。(3)与氧化铝含量较高的坯结合较好（北方瓷)。长石釉特点石灰釉特点•3.2.2.2镁质釉及其特点(1)由滑石等镁质原料引入的熔剂性氧化物MgO在釉式中的含量不小于0.5mol。(2)热膨胀系数小，不易烟熏，有利于白度和透光度的提高，烧成范围宽。(3)对坯体的适应性强。•3.2.2.3熔块釉(1)低温熔块釉（添加含PbO、B2O3等强熔剂的原料）(2)高温熔块釉（添加含ZnO、BaO、SrO等熔剂的原料）•天然原料：石英、钾钠长石、粘土、滑石、石灰石、白云石、硅灰石、锂辉石、锆英石、萤石等。制釉原料：天然原料和化工原料•化工原料：ZnO、SnO2、ZrO2、Pb3O4、BaCO3、Al2O3、SrCO3、硼砂、硼酸、铅白、密陀僧（PbO）等。3.3.2制釉原料原料石英长石粘土石灰石滑石湖南建湘（长石釉）30555/10唐山某厂（石灰釉）22521214/②氧化物重量百分组成组成SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2OZnO灼减合计Wt％69.1914.630.120.793.436.321.681.501.96100③分子式、釉式、实验式、摩尔组成表示式aR2ObRO}cR2O3dRO2（1）SiO2釉玻璃的主体（50％以上），提高釉的熔融温度和粘度赋予釉高的力学强度，良好的热稳定性、化学稳定性，高的白度和透明度。引入矿物：石英、长石、粘土。（2）Al2O3网络中间体，在釉中的作用类似于SiO2，但是提高熔融温度和高温粘度的能力更强。引入矿物：光泽釉（釉式）中Al2O3/SiO2＝1:6~10无光釉（釉式）中Al2O3/SiO2＝1:3~43.2.3釉中各氧化物的作用（3）CaO釉中是主要熔剂，在Sk4(1160℃)温度以上，它可以降低釉的粘度，提高釉的流动性和釉面光泽度，对有些色釉可增强釉的着色能力（如铬锡红釉），一般其用量不超过18%，过多会使釉结晶，形成无光釉。CaO与碱金属氧化物相比，能增加釉的抗折强度和硬度，降低釉的膨胀系数，能提高釉的化学稳定性。另外，CaO可改善坯釉结合性。配料中常采用石灰石，其密度小，能增强釉的悬浮性。硅灰石。（4）MgO釉中是主要熔剂，高温性质及对釉面性能的作用与CaO类似。特点是由滑石引入时具有乳浊作用，特别是在与锆英石共同引入时。3.2.3釉中各氧化物的作用（5）Li2O、Na2O、K2O都是强熔剂，降低熔融温度和高温粘度，降低化学稳定性和力学强度。助熔能力：Li2ONa2OK2OLi2O在无铅釉中使用可使釉的热膨胀系数降低，光泽度高，强度和耐酸性有一定的提高。Na2O降低弹性和抗张强度，提高热膨胀系数，光泽度差。K2O常由钾长石引入，比钠长石熔融温度范围宽，粘度大，其他性能都优于钠长石，但用量也不能太大。（6）ZnO少量（2％左右）降低成熟温度，加宽成熟范围，改善釉的力学性能，提高釉的光泽度和白度（乳浊作用）。在结晶釉和大红釉也有重要的作用。3.2.3釉中各氧化物的作用（7）PbO最强的熔剂。硅酸铅玻璃折射率高，光泽度高。适量的引入与碱金属氧化物相比可以降低高温粘度，加宽熔融范围；提高强度、光泽度和弹性；降低热膨胀系数。在低温釉中大量使用釉的强度和热稳定性降低。（8）B2O3强熔剂，降低釉的熔融温度，温度升高粘度降低大，有利于釉面的铺展，提高釉玻璃的折射率（光泽度），适量加入可以降低热膨胀系数，提高化学稳定性。过量导致釉的各种性能变差。1000ºC以上易挥发。（9）BaO助熔剂，少量引入可以提高釉的光泽度和力学强度，代替CaO和ZnO能提高釉的弹性。3.2.3釉中各氧化物的作用（10）SrO助熔剂，具有BaO所有的优点。在改善坯釉适应性、提高釉面硬度、加宽石灰釉的烧成范围等方面都有很好作用。（11）骨灰、瓷粉、乳浊剂、色料等骨灰可提高光泽度，促进釉料分相，提高白度。瓷粉取代长石调节釉料，可提高釉的熔融温度，降低釉的高温粘度。减少釉面针孔，提高白度。乳浊剂SnO2、TiO2、ZrO2、ZrSiO4、锑化物、磷酸盐着色剂Mn、Cr、Co、Fe、Ni、Cu、V、Pr等的氧化物、化合物或合成颜料。3.2.3釉中各氧化物的作用3.3.1釉配方的网络化学基础3.3.2釉中各氧化物的作用3.3.3釉料配方的配制原则3.3.4釉料配方的确定3.3.5试验方案的设计3.3确定釉配方的依据3.3确定釉配方的依据3.3.1釉配方的物理化学基础•釉由酸性氧化物和碱性氧化位组成，高温为液态，低温凝固，釉与玻璃相似之处，釉与玻璃又有的本质区别。•将釉的组份归纳如下：3.3.1釉配方的物理化学基础（一）网络形成剂（二）网络变性体（助熔剂）（三）网络中间体（四）乳浊剂（五）着色剂网络形成剂SiO2B2O3网络变性体R2ORO网络中间体Al2O3釉(玻璃)结构无规则网络3.3.1釉配方的网络化学基础（一）网络形成剂的特征（A）氧化物阳离子场强大•氧化物阳离子场强=阳离子电荷与其离子半径平方之比•一般来说，电荷较高，离子半径较小的阳离子及其化合物是玻璃网络形成剂。如：SiO2-硅酸盐玻璃，B2O3，P2O5。各氧化物的阳离子场强参见下页表5-2。•规律：氧化物阳离子场强大（电荷数/半径平方）Z/r21420能形成玻璃。SiO2、B2O3在釉层中以四面体的形式相互结合为不规则网络。氧化物阳离子半径r（nm）阳离子电荷z阳离子场强z/r2形成玻璃的能力SiO2B2O3P2O5GeO2Li2ONa2OK2OCaOMgOSrOBaOZnOPbO0.0420.0230.0350.0530.0680.0970.1