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1、第3章 釉料3.1 釉的作用及特点一、釉的作用使坯体对液体和气体具有不透过性，提高了其 化学稳定性。 覆盖于坯体表面，给瓷器以美感。如将颜色釉 （大红釉、橄榄绿釉等）与艺术釉（铜红釉、 铁红釉、闪光釉等）施于坯体表面，则增加了 瓷器的艺术价值与欣赏价值。 防止沾污坯体。平整光滑的釉面，即使有沾污 也容易洗涤干净。使产品具有特定的物理和化学性能。如抗菌性 能、生物活性等。 改善陶瓷制品的性能。釉与坯体高温下反应， 冷却后成为一个整体，正确选择釉料配方，可 以使釉面产生均匀的压应力，从而改善陶瓷制 品的机械性能、热性能、电性能等。二、釉的特点1、具有与玻璃相似的物理化学性质n各向同性（折射率、弹性
2、系数、硬度等在不同方向上具 有同样数值）；n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；n具有光泽；n硬度大；n能抵抗酸和碱的侵蚀（氢氟酸和热碱除外）；n质地致密，对液体和气体均呈不渗透性质。2、具有和玻璃不同的特点 釉不是单纯的硅酸盐，经常还含有硼酸盐、磷酸 盐等。 大多数釉中含有较多的Al2O3，而玻璃中Al2O3的 含量相对较少。 从釉层的显微结构上看，其结构中除了玻璃相外 ，还有少量的晶相和气泡。 釉的熔融温度范围比玻璃要宽一些。一、釉的化学性质 二、釉的熔融特性三、机械强度和硬度 四、化学稳定性 五、膨胀系数和弹性模量 六、光学性质3.2 釉层的性质一、釉的化学性质釉的
3、化学性质直接影响坯与釉之间的反应及釉面形 成状态。釉的化学组成应与坯体的化学组成既要接近，但又 要保持适当的差别。这样，釉与坯体在高温下相互 作用，使釉中的组分，特别是碱性氧化物和坯体充 分反应而渗入坯体；同时也促进坯体中的成分进入 釉层，形成晶体。釉在坯体表面熔融过程中，会发生一系列物理和化 学变化。其中包括：釉本身的物化反应，如制釉原料脱水、分解、氧 化、熔融等。釉与坯接触处的物化反应。釉料中某些组分 渗入坯体，坯体中成分与釉料反应，形成坯釉 中间层。一般坯釉中间层从坯体中引入SiO2、 Al2O3等成分，而从釉内引入RO和R2O等成分 。坯釉中间层的化学组成和性质介于坯釉之间 ，并逐渐由
4、坯过渡到釉，无明显界限。 为了获得良好的坯釉中间层，在坯体酸性较高 的情况下，即SiO2 / RO的摩尔比高，则应该采 用中等酸性的釉料；如果坯体的酸性弱，则釉 应该是接近中性或弱碱性。否则由于两者之间 化学性质相差过大，由于作用强烈，会使釉被 坯体吸收，出现“干釉”现象。二、釉的熔融特性1、熔融温度范围概念：釉的熔融温度范围指始熔融到完全熔融之间的 温度范围。始熔融温度指釉的软化变形点，称为熔融 温度的下限；釉的完全熔融温度，称为熔融温度上限( 流动温度)。釉的烧成温度在熔融温度范围内选取，一 般选釉充分熔化并在坯上铺展成为平整光滑的釉面时 的温度。影响釉熔融温度范围的因素主要与釉的化学组成
5、、细度、混合均匀程度、烧 成温度、烧成时间等有关。组成对釉熔融温度范围的影响主要取决于釉式中的SiO2、Al2O3和碱组分的含量和配比以及碱组分的种类。其中以熔剂的种类和配比影响最大。v助熔剂在瓷釉中的作用能力有如下关系：1molCaO相当于1/6mol K2O 1molCaO相当于1/2mol ZnO1molCaO相当于1/6mol Na2O 1molCaO相当于1mol BaOvAl2O3的含量增加，釉的熔融温度和粘度增加。 vSiO2也是釉中重要的组分，含量也最多，其主要 作用是调节釉的熔融温度和粘度。SiO2的含量愈 多，釉的烧成温度愈高。 n釉料的颗粒细，混合得均匀，其熔融温度和始熔
6、 融温度都相应越低。n烧成时如温度不足或时间不足，则釉层熔融不良 ，光泽差，坯釉中间层形成不良；相反温度超过釉 的成熟温度范围，会使坯料过多地熔入釉料，而使 釉的膨胀系数小于坯，能使釉层产生剥釉现象，严 重时使釉沸腾，造成釉泡、流釉或某些组分的挥发 等缺陷。釉的熔融温度的获得：实验方法、酸度系数法、熔融温度系数法。实验方法。把磨细的釉料制成3mm高的小圆柱体，用高温显微镜观察，当其受热至棱角变圆 时的温度为始熔温度；当软化至与底盘面形成半 球时的温度为熔融温度；其高度降至1/2半球高度时的温度称为流动点，亦称为釉的成熟温度（烧 成温度）。酸度系数法。采用酸度系数法只是用来间接比较瓷釉的烧 成温
7、度的高低。酸度系数愈大，则烧成温度愈高。酸度系数 是指组分中的酸性氧化物与碱性氧化物的摩尔比，一般以 C.A表示。2n(R2O) n(R2O) . =2n(RO)+ 2n(R2O)+ 6n(R2O3) n(RO)+ n(R2O)+ 3n(R2O3)表3-2（P154）为计算酸度系数时，各氧化物的分类情况。 熔融温度系数法。首先计算釉的熔融温度系数K，根据计算所得K，再由表3-4查出釉的相应熔融温度t。参见P155。2、釉熔体的高温粘度、表面张力、润湿性釉熔体能否在坯体表面平滑的铺展，与其粘度、表面 张力和润湿性有关。粘度。在成熟温度下，釉的粘度过小，流动性大 ，则容易造成流釉、堆釉及干釉等缺陷
8、；釉的粘度过 大，流动性差，则容易引起橘釉、针眼、釉面不平滑 、光泽不好等缺陷。流动性适当的釉，不仅能填补坯 体表面的一些凹坑，而且还有利于釉与坯之间的相互 结合，生成中间层。影响釉粘度的最重要因素：釉的组成和烧成温度。c）三价及高价氧化物，如Al2O3、SiO2、TiO2等都会提高釉的 粘度。而B2O3对釉粘度的影响比较特殊，常出现“硼反常”现象 ，当加入量较小（一般Na2OK2O表面张力。釉的表面张力对釉的外观质量影响 很大。表面张力过大，阻碍气体排除和熔体均化 ，在高温时对坯的润湿性不利，容易造成“缩釉 ”(滚釉)缺陷；表面张力过小，则容易造成“流釉” （当釉的粘度也很小时，情况更严重）
9、，并使釉 面小气泡破裂时所形成的针孔难以弥合。润湿性。釉熔体对坯体的润湿性可以用釉熔体 与坯体的接触角来表示。其测定方法可将干釉制成 直径10mm、高10mm的圆柱形试样，置于坯体上 ，烧后测定其接触边角，以此来判别它的润湿性。l 从图3-1（P160）可以看出熔融釉与坯体接触 边角90o时，熔体不能将坯体润湿；90o时， 则坯表面被完全润湿；=0o时，熔体扩散开。值 愈大，润湿性愈不好。三、机械强度和硬度机械强度也是釉的重要性质。通常釉抵抗张应力的 能力比抵抗压应力能力小许多倍，因此，必须使釉 受压应力而不受张应力。可以通过调整坯釉的膨胀 系数来达到(釉坯) 。釉的抗张强度为110350MP
10、a，抗压强度为 400700MPa。划痕硬度就是餐具瓷釉面能否承受刀叉的经常磨刻而不致出 现刻痕的一种性能。为了提高划痕硬度，釉成分可以作如下 调整： 减少B2O3的含量。 用Li2O置换部分K2O，用Li2O和BeO置换Na2O。 用ZnO、BaO及MgO置换PbO。此外，适当的B2O3含量以及增加Al2O3、BeO、MgO都对 划痕硬度有利。釉面硬度一般采用莫氏硬度和显微硬度（维氏硬度）来表示 。瓷器釉面的硬度为：莫氏硬度78，维氏硬度 520750kgf/mm2。四、化学稳定性在使用过程中，施釉的陶瓷制品常和水、酸液或碱液 接触。釉的表面不同程度地和这些介质发生离子交换 、溶解或吸附效应
11、，结果降低釉面光泽，甚至溶出釉 中的一些阳离子。因此，设计合适的釉的组成以提高其化学稳定性十分 重要。可以适当的引入B2O3制成无铅熔块，可使釉的 化学稳定性增强；此外，氧化铝、氧化锌会提高釉的 耐碱性，氧化钙、氧化镁、氧化钡能有效地提高釉的 化学稳定性，含大量的锆的釉特别耐酸和碱的侵蚀。五、膨胀系数和弹性模量n釉中的膨胀系数大小主要决定于釉结构中离子之间的键力。键力愈大，热膨胀系数愈小；键力愈小，热膨胀系数愈大。n釉的膨胀系数与温度也有一定关系，在不同温度范围内，测得的膨胀系数值是不相同的。n釉料弹性模量是影响釉面开裂的重要因素之一。釉的弹性 可以补偿坯和釉之间的接触层所发生的应力，同时也补
12、偿 了机械力作用下所产生的应力。n弹性：当物体受外力时，其体积或形状发生变化，同时在其内 部产生抵抗外力的应力，外力解除后，即恢复到原来状态。n如果釉的弹性很小，尽管坯与釉的膨胀系数一致，但仍难免 有碎纹产生；相反，如果釉的弹性大，即使釉与坯的膨胀系 数相差较大，也不一定会产生碎纹。n釉的组成对弹性模量的影响非常复杂，一般认为碱金属氧化物 能降低釉的弹性模量，碱土金属氧化物能提高釉的弹性模量。 B2O3的含量不超过12%能提高弹性模量，若含量增加，则弹 性模量降低。六、光学性质1、光泽度光泽度就是镜面反射方向光线的强度占全部反射光线强度的 比例系数。我国国标规定，测定釉面光泽度时，用黑色平板玻
13、璃作为标 准板。釉面对黑玻璃平板的相对反射率（釉面反光量与黑玻 璃反光量之比）即为釉面的光泽度，用百分比表示。釉的光泽与其折射率有直接的关系。折射率愈大，釉面的光 泽愈强，因为高折射率使镜面方向的反射分量增多。而折射 率与釉层的密度成正比，TiO2能强烈地提高釉的光泽度。2、白度u对于日用瓷、卫生瓷和釉面砖，白度是评价其外观性能的 重要指标。对于高级日用细瓷，白度要求达到70%以上， 而一般细瓷则要求达到65%以上。u物体呈白色是由于它对白光的选择吸收少，透过率也小， 散射量大而造成的。白度可以用下面的公式表示：W=（ IR/IO ）100%式中： IR漫反射光强IO入射光强u影响白度的因素主
14、要有以下几方面：第一，坯釉的化学组成。着色氧化物的含量高，则 白度低。一般说来，如果着色氧化物的含量小于 0.5%，则白度能达到80%左右。第二，烧成气氛的影响。原料中如果Fe2O3含量多而 TiO2少，用还原气氛烧成会使白度增加（如南方日 用瓷）。反之，原料中Fe2O3含量少而TiO2多，则用 氧化气氛烧成会使白度增加（如北方日用瓷）。补充材料：为什么Fe2O3含量多用还原气氛烧成， TiO2多用 氧化气氛烧成有利于白度的增加？1、烧成气氛的概念n陶瓷产品的烧成气氛是指在烧制的过程中，窑炉内的燃烧 产物中所含的游离氧与还原成分的百分比。n一般将烧成气氛分为氧化气氛和还原气氛两种。游离氧含量在
15、8%以上的称为强氧化气氛；游离氧含量在 4%5%的称为普通氧化气氛；游离氧含量1%1.5%的称为中性气氛；当游离氧的含量小于1%，并且CO含量在3%以下时，称 为弱还原气氛；CO含量在5%以上的称为强还原气氛。 2、铁钛含量与烧成气氛的控制n氧化铁含量偏多时，当氧化气氛烧成时，釉料中 的Fe2O3在含碱量较低的玻璃相中熔解度很低，可 析出胶态的Fe2O3使制品显黄色；当还原气氛烧成 时，形成的FeO熔化在玻璃相中呈淡青色。 n对含钛较高的料应避免用还原气氛烧成，否则部 分TiO2会变成蓝色至紫色的Ti2O3，形成色差，还 可能形成黑色2FeOTi2O3尖晶石和一系列铁钛混合晶体，从而呈色加深。 u为了增加白度，可采用以下措施：u降低釉中着色氧化物的含量。u加入适量的磷酸盐、滑石等原料。u在烧成中，应控制烧成气氛，同时还要防止碳的沉 积。
