CN110092580A - 一种陶坯结晶釉及制备工艺 - Google Patents

一种陶坯结晶釉及制备工艺 Download PDF

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    • C04B41/85—Coating or impregnation with inorganic materials
    • C04B41/86—Glazes; Cold glazes

Abstract

本发明提供了一种陶坯结晶釉，并公开了能够在中温处理的制备工艺，只需玻璃粉、氧化锌、钾长石、方解石四种原料按比例配合，并在含铁量高的陶坯上施釉烧成。由于石英和黏土的弃用以及缓冷保温烧成制度的配合，使在釉玻璃相中易形成长程无序、短程有序的非晶光子晶体结构，釉层中分相产生多量亚稳态微纳米级球形颗粒以及不稳态海绵状架构，并产生物理着色，使陶胎釉面呈现美丽的蓝、紫或蓝紫复色的底釉效果。着色离子在硅酸锌晶体的选择性富集、掺杂或取代，使晶花呈现蓝绿色、亮金色等突出效果。本发明在1200℃‑1230℃最高烧成温度下烧制而成，晶花有明显边界，内部呈放射状，直径大小可达3‑4cm，多色配合，异常美丽。

Description

一种陶坯结晶釉及制备工艺
技术领域
本发明涉及一种中温结晶釉及其生产工艺，特别是一种采用离子着色和结构着色复合效果的陶坯结晶釉及其制备工艺。
背景技术
最早的结晶釉陶瓷产品在宋代就有生产及应用，如宋瓷名贵色釉“茶叶末”、“铁锈花”、“鳝鱼黄”及各种“天目、油滴”茶盏。但绝大多数属于铁系微晶釉，即肉眼无法观察到明显晶花，而在电子显微镜下能够被完整观察到。
结晶釉泛指肉眼能观测到、晶花完整、晶形明显的陶瓷釉料品种，可按照产品用途、硅酸盐矿物种类、结晶剂种类、烧成温度、人工处理方法等进行分类，种类繁多。金色结晶釉制作难度大，少见有相关报道。结晶釉商业化程度不高，追其原因：釉料成熟温度范围窄、温度制度特别高、高温熔体黏度低而易流釉、成品率和重复率低，晶花颜色和晶体形态往往处于不可控制，往往有些精品只在博物馆中陈设，无法量产。市面上，全国陶瓷结晶釉产品主要以江西景德镇、福建德化生产为主，瓷坯白胎，高温烧制 (1300℃以上)，釉流动性大，底部需后期处理。
为了提高结晶釉的成功率，有研究往往采用人为预设、预埋晶花在坯体上，即定位结晶的方法。该方法虽能有效产生晶花，但需对坯体进行抠挖破坏；从艺术性而言，失去了艺术品的自然美感，晶花的位置大小往往呆板、生硬。
蓝色陶釉滋润厚重，素雅大方，气韵优雅，深受消费者亲睐，特别是江苏宜兴均釉陶，属历史名釉，不添加人工着色剂，但深蓝釉色饱满大方。“均釉”不同于“钧釉”，虽有部分蓝色釉面的相似，但宜兴均釉在烧成温度、气氛、坯体等与河南钧釉截然不同。目前关于含铁量高陶胎蓝色釉面效果的产生仍没有定论。
光子晶体由晶体概念类似而来，光子晶体结构色来源于光子晶体和非晶光子晶体两种结构。有学者认为，结构色起源于自然光与微结构的相互作用，通常呈现于诸如干涉、衍射和散射等光学现象之中。不混溶分相(或称亚稳不稳分相)是实现光子非晶结构的最优途径。利用不混溶现象，能够在陶瓷体系中廉价而批量地制备出非晶光子晶体材料。 (出自：殷海玮.结构色成色机理与制备方法研究[D].复旦大学.2008.)
王芬认为钧瓷蓝青系列色釉的着色机理，是特殊工艺条件下化学色与结构色的复合着色。(出自：钧瓷釉与乳光、窑变及结构色[J].中国陶瓷.2015.51(5)：1-6.)
陶坯表面较瓷坯粗糙，吸水率好，毛细管作用力强，可有效吸附釉料，同时提高高温釉熔体流动阻力，降低流釉风险。同时，陶泥高硅低铝特性可有效提高坯釉中间层质量。以陶为坯体的中低温成熟结晶釉及坯体适应性研究较少，专利、论文等可查阅文献不多。
一种表面具有蓝色结晶釉层的陶瓷及其制备方法(公开号104909569A)公开了一种表面具有蓝色结晶釉层的陶瓷，但晶花细小，不完全属于粗晶结晶釉，选用的着色剂为价格昂贵且大量的氧化钨和氧化钴，成本高。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于解决现有的结晶釉存在的如下问题：
1)传统高温结晶釉在瓷坯上应用广泛，烧成温度在1300℃以上，由于坯釉温度差异，无法应用于陶坯(紫砂坯、红泥陶)；
2)陶坯由于含铁量高、坯体表面粗糙等，釉面着色效果差；
3)传统高温结晶釉烧成过程中易流釉，产品的底部易出现堆釉、粘底问题，需二次切割、磨底加工，后期处理繁琐、成品率低；
4)蓝色釉面过度依赖价格昂贵的氧化钴，成本高，寻求更加廉价的釉着色方法；金黄色粗晶效果报道较少，难度较大；
5)为降低中低温结晶釉的熔融温度，传统釉料中往往会添加含重金属铅和镉，易产生危害，不环保。
技术方案：为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
一种陶坯结晶釉，按照重量份数仅包含以下组分：
玻璃粉：20-30份
白色纯氧化锌：20-26份
特级钾长石：35-45份
方解石：8-12份
着色剂：4-6份。
进一步地，所述着色剂为着色剂A、着色剂B、着色剂C或着色剂D中至少两种的任意组合。
进一步地，着色剂A为铁的氧化物；着色剂B、着色剂C和着色剂D分别为镍、锰、铜中任意一种的氧化物或碳酸盐类。
一种陶坯结晶釉的制备工艺，包括以下步骤：
1)原料按配方称取后，除氧化锌外，其余原料倒入球磨罐，按料：球：水＝1：1.5：1.1快速球磨6分钟，转速180-300r/min；
2)再往步骤1)球磨好的釉料中加入已称取的氧化锌，继续球磨2分钟；结束后，倒出釉料，过80目筛，备用；
3)陶坯用海绵擦拭干净，在陶坯表面采用一次浸釉或一次喷釉工艺；
只需一次施釉，无需埋晶，晶体自然，没有人工干预。
4)氧化气氛下在电炉中分五阶段烧成。
进一步地，所述步骤3)中釉层厚度为0.5-1.5mm。
进一步地，所述步骤3)中，陶坯为紫砂坯体或瓷坯或含铁量高的陶坯。
进一步地，所述步骤4)中，五阶段烧成具体为第一阶段：室温至900℃，速率 130-280℃/小时，不保温；第二阶段：900℃-最高烧成温度，速率70-130℃/小时，不保温；第三阶段：快速降温至1080-1120℃，速率300-330℃/小时，保温2-4小时；第四阶段：降温至800℃，速率100-150℃/小时，不保温；第五阶段：随炉冷却，烧成结束。
进一步地，所述步骤4)中，二阶段最高烧成温度为1200℃-1230℃。
制备原理：该工艺的主要思路是放弃使用石英和黏土原料，以减少釉层中游离石英、莫来石、铝尖晶石对硅酸锌晶体生长的阻碍作用。通过调配方解石、玻璃粉、长石的比例，控制高温熔体黏度，降低流釉风险，并在高硅低铝铁含量高的陶坯上附着，促进玻璃相中分相结构的产生。通过加入复合着色剂并在高温区保温缓冷，以含铁量高的陶坯为釉附着载体，从而在贫锌区域产生长程无序、短程有序非晶光子晶体结构，使釉面底色呈现蓝、紫等结构着色，并配合着色离子的选择性集聚或掺杂，从而产生了绚丽多彩的中温结晶釉效果。
有益效果：本发明与现有技术相比：
本发明公开的中温结晶釉配方可在含铁量高陶胎上应用，釉面平整光亮，不开裂，结晶效果好，晶体可呈现美丽的花型，最高烧成温度1230℃。
本发明公开的工艺制度成品率高，能基本解决流釉风险，不需要二次磨底加工，工艺简单易操作。
本发明公开的工艺配方采用复合着色，即离子着色+结构着色，可在不使用氧化钴的条件下，在无着色离子富集的釉层中产生亚稳微纳米颗粒或不稳海绵状通孔结构，使釉面呈现异常美丽的蓝紫色底釉、金黄色晶花等绚丽效果。
本发明不含Co、Pb、Cd，成本降低，原料简单，绿色环保，且特别适用于含铁量高的陶坯，如紫砂泥、红泥陶等，应用前景广泛，产业化价值高。
本发明采用严格的降温保温制度，晶花宏观尺寸直径可达3-4cm。
附图说明
图1为蓝色底釉试片SEM示意图；
图2为蓝色底釉试片SEM示意图；
图3为蓝色底釉试片EDS示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步地阐述。
着色剂A为铁的氧化物，如：氧化铁；着色剂B、着色剂C和着色剂D分别为镍、锰、铜中任意一种的氧化物或碳酸盐类，如：氧化亚镍，氧化锰和氧化铜。
实施例1
一种陶坯结晶釉，按重量份数仅包含玻璃粉20份，氧化锌20份，长石45份，方解石10份，另添加4份着色剂A，2份着色剂C。施釉于含铁量8-12％的坯体。
1)原料按配方称取后，除氧化锌外，其余原料倒入球磨罐，按料：球：水＝1：1.5：1.1快速球磨6分钟，转速180-300r/min；
2)再往步骤1)球磨好的釉料中加入已称取的氧化锌，继续球磨2分钟；结束后，倒出釉料，过80目筛，备用；
3)陶坯用海绵擦拭干净，在陶坯表面采用一次浸釉或一次喷釉工艺，釉层厚度1.0mm；只需一次施釉，无需埋晶，晶体自然，没有人工干预。
4)氧化气氛下在电炉中分五阶段烧成，具体地：第一阶段：室温至900℃，速率130-280℃/小时，不保温；第二阶段：900℃-最高烧成温度，速率70-130℃/小时，不保温；第三阶段：快速降温至1080-1120℃，速率300-330℃/小时，保温2-4小时；第四阶段：降温至800℃，速率100-150℃/小时，不保温；第五阶段：随炉冷却，烧成结束。二阶段最高烧成温度为1200℃-1230℃。
烧成后产品呈现均蓝、紫底色，晶花为金黄色，花型多样，多量晶体为花状，少量为带状或蝴蝶状，宏观尺寸可达3-4cm，立体感强，异常美丽。
实施例2
一种陶坯结晶釉，按重量份数仅包含玻璃粉30份，氧化锌22份，长石35份，方解石12份，另添加2份着色剂B，2份着色剂D。施釉于含铁量10-12％的红陶坯上。
1)原料按配方称取后，除氧化锌外，其余原料倒入球磨罐，按料：球：水＝1：1.5：1.1快速球磨6分钟，转速180-300r/min；
2)再往步骤1)球磨好的釉料中加入已称取的氧化锌，继续球磨2分钟；结束后，倒出釉料，过80目筛，备用；
3)陶坯用海绵擦拭干净，在陶坯表面采用一次浸釉或一次喷釉工艺，釉层厚度0.5mm；只需一次施釉，无需埋晶，晶体自然，没有人工干预。
4)氧化气氛下在电炉中分五阶段烧成，具体地：第一阶段：室温至900℃，速率130-280℃/小时，不保温；第二阶段：900℃-最高烧成温度，速率70-130℃/小时，不保温；第三阶段：快速降温至1080-1120℃，速率300-330℃/小时，保温2-4小时；第四阶段：降温至800℃，速率100-150℃/小时，不保温；第五阶段：随炉冷却，烧成结束。二阶段最高烧成温度为1200℃-1230℃。
烧成后产品呈现均蓝、均绿底色，有少量拉丝纹，蓝色易出现在垂直面。釉晶花有明显浅白色边界，与底色分明，花瓣为蓝绿色，内部花心呈蓝色放射状，少量晶体为带状或蝴蝶状，宏观最大尺寸可达3.8cm，立体感强，异常美丽。
实施例3
一种陶坯结晶釉，按重量份数仅包含玻璃粉20份，氧化锌26份，长石45份，方解石8份，另添加4份着色剂A，2份着色剂B。施釉于含铁量8-15％的紫砂坯体上，按如下工艺烧成：
1)原料按配方称取后，除氧化锌外，其余原料倒入球磨罐，按料：球：水＝1：1.5：1.1快速球磨6分钟，转速180-300r/min；
2)再往步骤1)球磨好的釉料中加入已称取的氧化锌，继续球磨2分钟；结束后，倒出釉料，过80目筛，备用；
3)陶坯用海绵擦拭干净，在陶坯表面采用一次浸釉或一次喷釉工艺，釉层厚度1.5mm；只需一次施釉，无需埋晶，晶体自然，没有人工干预；
4)氧化气氛下在电炉中分五阶段烧成，具体地：第一阶段：室温至900℃，速率130-280℃/小时，不保温；第二阶段：900℃-最高烧成温度，速率70-130℃/小时，不保温；第三阶段：快速降温至1080-1120℃，速率300-330℃/小时，保温2-4小时；第四阶段：降温至800℃，速率100-150℃/小时，不保温；第五阶段：随炉冷却，烧成结束。二阶段最高烧成温度为1200℃-1230℃。
产品呈现均蓝乳浊底色，晶花由蓝、黄两种颜色组成，有明显淡黄色边界，内部花心呈蓝色放射状，宏观尺寸可达4cm，立体感强，异常美丽。
对比例4
施釉对象发生改变，由含铁量8-12％的坯体变更为景德镇产高白瓷坯，其余组分及工艺步骤均与实施例1相同。
产品呈现晶花少，流釉状态，黄底黄花，底面黄色光亮透明，完全没有在陶坯上出现的蓝紫底色搭配金色花复合效果。
综上所述，并通过场发射扫描电子显微镜对本发明的结晶釉蓝色底色进行了SEM表征进一步验证说明，如图1-3所示，釉层中确实大量存在微纳米级微球以及海绵状架构，这些分相结构与文献(殷海玮.结构色成色机理与制备方法研究[D].复旦大学.2008)报道的鹦鹉羽毛海绵体的构型、非晶金刚石结构、钧瓷汝瓷的着色结构极为相似，表现出非晶光子晶体结构特征，并真实存在于发明的陶坯结晶釉中。EDS能谱表明，非晶光子晶体结构中未含有着色离子组成成分，可能含量太低无法测试到，又或此结构中确实不含有着色离子。本发明中的陶坯结晶釉底色为蓝、紫色的特征原因与结构色原理、陶坯的使用密切相关，而在瓷坯上均未发现类似效果。釉层中大量的微纳米甚至纳米非晶光子晶体结构，其特征落在可见光波段，对光线造成相干性特征，从而使结晶釉底色出现了美丽的蓝色或紫色效果，与晶体配合形成绚丽多彩的突出效果。

Claims (8)

1.一种陶坯结晶釉，其特征在于：按照重量份数仅包含以下组分：
玻璃粉：20-30份
白色纯氧化锌：20-26份
特级钾长石：35-45份
方解石：8-12份
着色剂：4-6份。
2.根据权利要求1所述的陶坯结晶釉，其特征在于：所述着色剂为着色剂A、着色剂B、着色剂C或着色剂D中至少两种的任意组合。
3.根据权利要求2所述的陶坯结晶釉，其特征在于：着色剂A为铁的氧化物；着色剂B、着色剂C和着色剂D分别为镍、锰、铜中任意一种的氧化物或碳酸盐类。
4.一种如权利要求1所述的陶坯结晶釉的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
1)原料按配方称取后，除氧化锌外，其余原料倒入球磨罐，按料：球：水＝1：1.5：1.1快速球磨6分钟，转速180-300r/min；
2)再往步骤1)球磨好的釉料中加入已称取的氧化锌，继续球磨2分钟；结束后，倒出釉料，过80目筛，备用；
3)陶坯用海绵擦拭干净，在陶坯表面采用一次浸釉或一次喷釉工艺；
4)氧化气氛下在电炉中分五阶段烧成。
5.根据权利要求4所述的陶坯结晶釉的制备工艺，其特征在于：所述步骤3)中釉层厚度为0.5-1.5mm。
6.根据权利要求4所述的陶坯结晶釉的制备工艺，其特征在于：所述步骤3)中，陶坯为紫砂坯体或瓷坯或含铁量高的陶坯。
7.根据权利要求4所述的陶坯结晶釉的制备工艺，其特征在于：所述步骤4)中，五阶段烧成具体为第一阶段：室温至900℃，速率130-280℃/小时，不保温；第二阶段：900℃-最高烧成温度，速率70-130℃/小时，不保温；第三阶段：快速降温至1080-1120℃，速率300-330℃/小时，保温2-4小时；第四阶段：降温至800℃，速率100-150℃/小时，不保温；第五阶段：随炉冷却，烧成结束。
8.根据权利要求4所述的陶坯结晶釉的制备工艺，其特征在于：所述步骤4)中，二阶段最高烧成温度为1200℃-1230℃。
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