陶艺基础知识

[知识]陶艺基础知识2008年04月21日星期一08:55粘土：粘土类（Clay）粘土是多种微细的矿物混合物，其矿物粒径多小於2μm。粘土矿物主要是一些含水铝矽酸盐类，其晶体结构是由［SiO4］四面体组成的(Si2O5)n层和一层由铝氧八面体组成的ALO(OH)2层，相互以顶角连接起来的层状结构烧造陶瓷所用的泥土，不是一般的泥土，是地壳含长石类岩石经过长期风化与地质作用而生成的。在自然界中分布广泛，种类繁多，藏量丰富，是一种宝贵的天然资源。粘土具有独特的可塑性与结合性，即成型性能与烧成性能。粘土加水调拌成为软泥，经塑造成型、施釉加彩、高温焙烧等工艺过程即成为致密坚硬的陶瓷器皿。这种性能，构成了陶瓷生产工艺基础。所以粘土是制造陶瓷的基本原料。陶瓷工业常用的粘土有高岭土(Kaolin)，球土(BallClay)，皂土(Bentonite)。高岭土：高岭土又名瓷土（ChinaClay）是由钾长石风化水解而来。高岭土是由钾长石风化水解之后，生成高岭土、石英、和可溶性盐类；在随雨水、河川漂流转于它处并再次沉积，这时石英和可溶性盐类已分离，即可得高岭土。高岭土在瓷坯中所占的份量最大，是生产瓷器的良好原料。高岭土火度高（Cone34～35）(1750～1770℃),质地细腻，纯者为白色，含少量杂质者呈淡黄色。高岭土名称的由来时很有趣的，据说十八世纪初，法国神父雷·得徒莱柯雷在他的《中国瓷器的制造》一书中，首先用景德镇附近的一个名叫“高岭”的村庄的名称命名中国瓷土，并转译为“kaolin”，后来逐渐被人们广泛引用，传播开来，就成了一个国际的名词。我国高岭土的储量极大，分布极广，品种繁多。其中比较著名的有江西星子高岭、江苏苏州高岭、湖南大德岭高岭。皂土：皂土又名膨润土（Al2O3•4SiO2•nH2O）。皂土含较多有机物，颜色呈浅灰色，可塑性极佳，干燥后强度大。又因吸水性大，干燥收缩也大。釉药中加入粘土，在于利用其悬浮性与粘性，使釉浆不易沉淀；施釉后生釉与坯体粘著性更佳，尤其在不吸水的金属坯体（珐琅器）上，更显重要。釉浆中，高岭土的加入量一般在5%左右，皂土不得大于3%。化妆土：化妆土质地细腻，呈奶白色，它敷在胎外，可填充胎坯表面的小孔，凹点和其它病瓷，使胎面光滑；同时能将胎的各种呈色盖住，为坯料开辟广阔的来源。瓷器上用化妆土始于西晋。长石：长石类（Feldspars）长石是陶瓷生产中的主要熔剂性原料。在成瓷过程中，长石溶融形成乳白色的粘稠玻璃体。这种玻璃体的特点是冷却后不再折晶，并能在高温下溶解一部分高岭土分解物与石英颗粒，促进成瓷反应的进行，并可降低烧成温度（在其它条件相同的情况下，可降低温度100℃左右）,这种作用通常称为助熔作用。此外，由于高温下的长石溶体具有较大的粘度，可以起到高温热塑作用与高温胶结作用，防止高温变形。冷却后的长石溶体以透明玻璃体状态存在于瓷体中，构成了瓷的玻璃态基质，增加透明度，提高光泽与透光度，改善瓷的外观质量与使用效能。长石在陶瓷生产中用作坯料、釉料、色料熔剂等。用量很大，作用很重要。所谓长石类矿物是指碱金属或碱土金属的铝矽酸盐。自然界长石约占地壳总重量的50%是岩石中主成分。可分为四种：①钾长石K2O•Al2O3•6SiO2、②钠长石Na2O•Al2O3•6SiO2、③钙长石CaO•Al2O3•2SiO2、④钡长石BaO•Al2O3•2SiO2。钾长石中含钾较多的一般呈粉红色，通常钾长石为白色、灰色或淡黄色等，密度为2.56一2.59，硬度6一6.5，断断呈玻璃光澤，解理清楚。钠长石与钙长石，一般呈白色或灰白色，密度2.62，其它一般物理性質与钾长石近似。石英：石英是构成地壳的主要成分。部分以硅酸盐化合物状态存在，构成各种矿物岩石；另一部分则以独立状态存在，成为单独的矿物实体。石英是硅酸盐工业主要的不可缺少的基本原料。矽灰石：矽灰石(Wollastonite，CaO·SiO2)矿源多在石灰岩与酸性岩浆的接触带，由CaO与Si02反应生成。在坯体快速烧成时(入出窑时间约40分)，因矽灰石不含挥发成份，如结晶水、碳酸物，所以不会分解出气体成分，而且乾燥收缩，烧成收缩都很小。矽灰石之热膨胀系数小而且平缓直线增加。这些都有利於快速烧成。莫来石：有称富铝红柱石，无色，晶体呈柱状或针状，熔融温度约1910℃，是陶瓷制品的主要组分。因为它首先在苏格兰莫来岛发现，故称莫来石。降低烧成温度矽酸铝类原料，莫来石主要生成物为(Mullite，3A1203·2Si02)，反应温度须1250～1300℃。若加入矽灰石，生成矽酸铝钙系统之钙长石与方石英，反应温度只要900～1000℃。这在瓷砖坯中为非常重要的既省能源方法。滑石：滑石(Talc，3MgO·4SiO2·H20)滑石常与透闪石(2CaO·5MgO·8Si02·H20)，绿泥石(9MgO·3A1203·5Si02·8H20)、蛇纹石(3MgO·2Si02·2H20)、菱镁矿、白云石等矿物共生。因此纯净滑石很少见，滑石比重2.7～2.8，硬度只有1。在600℃～850℃开始脱水，到1000℃结晶水完全分离，由层状结构变为链状结构，釉中加入滑石可改善釉层弹性；抗热震，白度、透明度也可提高；又因釉流勤性增加，针孔可降低。白云石：白云石(Dolomite，CaCO3·MgCO3)白云石是沉积岩中广泛分布矿物之一。在800℃先分解出MgO与C02，到950℃再分解出CaO与C02。陶釉使用白云石可同时导人CaO与MgO，在高温特有助熔作用，促进石英的分解和莫来石的生成。也能助釉透明，不易乳浊，但冷却过慢时会析出少量针状莫来石晶体。碳酸钙：碳酸钙(CaCO3)天然石灰石(Lime)和大理石(Marble)都为碳酸钙成份。在860℃～970℃时分解成Cao与C02，是一种高温助熔剂。碳酸钡：碳酸钡(BaCO3)碳酸钡比重适达4.43。加热时有晶型转变。BaCO3的分解温度较高，达1400～1450℃。钡在釉中折光率高，使釉面光亮。钡无光釉，釉面柔和十分悦目。在还原火焰下，有利青瓷、铁青色的生成。碳酸锶：碳酸锶(SrCO3)由碳酸鳃矿或天青石（Celesite，SrSO4）装造而得。碳酸锶在粉釉中類似钙的作用。菱镁矿：菱镁矿(Magnesite，MgCO3)碳酸镁在釉中只在高温才有助熔活性。膨胀系数極低只有0.048x10-7／℃。碱式碳酸镁或轻质碳酸镁是化工合成的原料，为氢氧化镁与碳酸镁之复盐。骨灰：骨灰[BoneAsh，4Ca3(PO4)2·CaCO3]牛骨等骨骼經煆燒水洗乾燥而得。骨灰多用於坯體，釉中很少用，只限於低温失透劑和琺瑯鈦白釉内，用作防止锐鈦礦變為黄色之金红石。磷酸鈣：磷酸鈣[Ca3(PO4)2]作用同骨灰。胎泥：制瓷胎的泥是用高岭土瓷石二类原料配合而成。这二类原料的配方是以制品的形状、大小、厚薄以及烧成温度等条件决定。配方的成分可以从30%高岭，70%的瓷石，到60%高岭，40%瓷石。高岭成分愈多，所需的烧成温度也愈高，成品的变形则少。大件的盘的碗，薄胎器皿都采高岭成分较高的配方。外国瓷器胎的配方一般是粘土、石英、和长石三类原料配成的，而我国瓷胎则用二类原料配成，这是我国传统制瓷工艺的一个特征。如果釉浆沉降，可加入2%的澎润土，增加釉浆悬浮性。胎：未涂釉的瓷骨称为胎，因为做胎的泥有精粗之分，故胎也有各种名目。用普遍瓷泥所作的为瓷胎；用泥捣水中，取其未沉的细粉澄之而做的为浆胎；粗的为瓦胎；笨重而坚朴的为石胎；胎质呈现铁色的叫铁胎。陶瓷坯体：陶瓷坯体的组成原料基本上由三个部分组成，即粘性物质、减粘性物质、溶剂这三部分组成的坯体原料。粘性物质：主要成分是粘土，粘土主要功能在于它可塑性，这是坯体成型的主要条件。减粘性物质：主要成分分为天然的和人造的，天然成分主要是石英，人造成分主要是指熟料。（熟料是由煅烧后的耐火粘土制成的。熟料又分为硬烧熟料和轻烧熟料，硬烧熟料的烧成温度为1250C～1320C，轻烧熟料的烧成温度为700C～900C。）减粘性物质也成为瘠性物。适当加入减粘性物质是为了减少粘土的粘性，使干燥过程较容易进行，可降低坯体的收缩率使坯体成型更方便。加入减粘性物质的另一原因是为了减少粘性物在干燥和烧成时由于水分排出过多而产生的变形和开裂。溶剂物质：主要成分是长石，由于粘性物质和减粘性物质的烧成温度较高，会浪费燃料和消耗窑炉使成本增加。坯体原料中加入溶剂后，可降低烧成温度，使烧成坯体的密度增加，增强坯体的强度减少吸水性，降低了燃料的消耗。釉料：最常见的方法。有透明釉、乳浊釉、半乳浊釉、亮釉、白亮釉、无光釉、结晶釉、裂纹釉等等。釉料组成：釉料组成不同而有长石釉、石灰釉、铅釉、无铅釉、铁红釉、铜红釉、铁青釉等等。烧成温度区分：低温釉（1000℃）中温釉（1000～1200℃）、高温釉（1200℃）。烧成速度或方式区分：快速烧成釉（1hr）、传统釉、一次烧成釉（坯与釉同时一次烧成）、二次烧成釉（坯先素烧，施釉后再一起烧成）。釉浆制备方式不同区分：生料釉、熔块釉、盐釉。矽酸锆：矽酸锆(ZrO2·Si02)矽酸锆是目前白色釉主要的乳白剂。几乎99％以上的面砖釉、卫生瓷釉，都使用矽酸锆作为乳白剂。它是由锆英石或锆砂研磨精制而得。矽酸锆的白度取决自二个因素，纯度与粒度。锆英石或锆砂矿中多少会含铁及钛等杂质，氧化铁和氧化钛(高温时成金红石)都会使矽酸锆偏黄。选矿或精制时可用静电、磁铁和酸洗等方法去除。另外矽酸锆之粒度也合影响其白度。因为粒度愈细，其表面程愈大，遮盖力也愈大，白度自然增强。氧化铜：是一种较强的发色原料，在一般施釉中加入1％～4％能产生绿色釉，加入量超过10％时会产生金属效果的墨绿石铜色。氧化铁：在施釉中的用量一般5％～10％生成颜色呈黄色、褐色、棕色、铁红色等。在还原焰火气氛中1％的氧化铁会生成灰绿色。氧化钴：是一种强着色剂，在施釉中用量只要加入0.5％～2％的量可以产生不同深浅的蓝色。氧化铬：在1040C～1165C的烧成中，以2％～5％用量在无铅或很少用铅的釉中会产生绿色，在870C左右的低温烧成中有含铅量高的釉里会产生亮红色，釉中有氧化锡的情况下还会生成粉红、深绿、茶色等。氧化铝：氧化铝（Al2O3,Alumina）釉式中Al2O3成分，一般取之长石或高岭土。通常，外加入氧化铝单种原料，是为了特殊物性要求，如耐磨、高温、增大熔融粘度等。氧化铝可以从铝礬土制成γAl2O3，由于晶格松散，堆积密度小，比重也较小，约3.42～3.62。在950℃～1500℃下会转变为十分安定的α-Al2O3。α-Al2O3又名金刚玉（Corundum）是氧化铝各晶形中最稳定者，具有高熔点（2040℃）、高硬度（莫氏9°）、高比重（3.92～4.0）的特性。主要作用，具有调节釉的融熔温度，加强坯釉的结合度并增加釉的高温粘度作用。如果施釉中用量过多容易产生开裂、秃釉、堆釉及釉面多孔现象。氧化硅：釉的基本成分，常用的二氧化硅是石英，在釉中起到增高融熔温度，加大融熔温度范围，减少釉的流动性，增大釉的高温粘度，降低热膨胀系数，增大釉面硬度的作用。氧化硼：低温釉和陶瓷颜料的主要原料。硼酸和硼砂都是溶于水的，因此，使用前最好作熔块釉后使用。硼砂：硼砂是水溶性硼酸盐，用於釉药时最好先制成熔块(Frit)再使用。硼砂加热到60℃脱水成五水硼砂，90℃变为二水硼砂，130℃变为一水硼砂，350～460℃失去全部结晶水成无水硼砂。热至741℃熔化成透明玻璃状物。熔融状之硼砂易熔解各重金属氧化物，与氧化铜反应呈蓝色，与氧化鉻呈绿色，与氧化锰呈紫色，与氧化铁呈棕色。因为硼砂助熔与助发色效果很好，硼砂成为釉药主要原料之一。硼砂(Borax)(Na20·B203·10H2O)硼酸：使用硼砂会导入氧化钠，如欲降低釉中之钠成分，可以改用不含钠之硼酸。硼酸(H3BO3)100℃160℃300℃450℃H3B03→HB02→H2B4O7→B203→硼玻璃硼酸偏硼酸焦硼酸硼酐硬硼酸钙：这是一种天然含结晶水矿物，不溶放水。硬硼酸钙会使乳白釉微带蓝色。与铅合用时，烧火范围广，釉面也较平滑有光泽。硬硼酸钙(Coleman