CN111187002B - 一种釉雕刻瓷用琉璃 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及玻璃新材料技术领域，特别公开了一种釉雕刻瓷用琉璃。该釉雕刻瓷用琉璃，其特征在于：所述琉璃由内向外为三层结构，第一层是明料层、第二层是白料层、第三层是色料层，其中，明料层厚度为1.5‑2.0mm，白料层厚度为1.7‑2.5mm，色料层厚度为1.5‑2.2mm。本发明采用人工套料的工艺，分为三层，通过调节各层玻璃的膨胀系数将其降至70×10‑7/℃以下，有利于获得高的玻璃网络联结程度，在此基础上通过调节玻璃的成分及其相对含量可以获得较大摩尔体积，进而提高抗开裂性。

Description

一种釉雕刻瓷用琉璃
（一）技术领域
本发明涉及玻璃新材料技术领域，特别涉及一种釉雕刻瓷用琉璃。
（二）背景技术
中国的刻瓷艺术在世界享有盛誉，所谓刻瓷就是使用天然金刚石、人造金刚石、合金等硬质材料制成的道具，以刀代笔在瓷器釉面上雕刻山水、花鸟、鱼虫、动物、人物、肖像及书法等各类题材的作品，并根据不同釉色敷色或不敷色的一种艺术。刻瓷技法包括钻刀法、双勾法和刮刀法，而刻瓷工艺又分为点刻、线刻、面刻和釉雕工艺。特别地，釉雕工艺是在传统的点刻、线刻和面刻工艺基础上发展起来的，大约在上世纪七十年代初出现并逐步发展成熟。釉雕工艺是主要是在瓷器釉面上利用白色坯体与釉面层，以及釉面层之间的色差，使用合金刀具分层雕刻出丰富、细腻的层次表现立体形象， 无需敷色。其创新的釉雕工艺和技法，增强了作品的艺术表现力，增添了一种新的工艺种类，丰富了刻瓷艺术的表现形式，因而具有较高的艺术价值，成为目前世界上独一无二的一种雕刻工艺。
传统釉雕工艺是在瓷器釉面上进行，为了增强艺术表现力通常要求釉面层颜色多样化，这要求釉面层尽可能厚一些，因此需要进行多次施釉和烧制，这无疑提高了制作工艺的难度。此外，在刻瓷过程中刀具的尖端在对釉面玻璃施加一定的荷载时会造成深浅不一的划痕，而这些划痕的端部则成为应力集中的部位，很容易在该位置继续开裂，形成不可控的裂纹，所以釉面层玻璃的强度，尤其是其抗开裂性决定着釉雕的结果。然而，众所周知，釉面层的膨胀系数需要与坯体相近，否则会出现开裂或龟裂现象。一般地，坯体由长石和石英等矿物构成，膨胀系数在70-80×10-7/℃之间，这意味釉面层玻璃的膨胀系数也应该在这个范围，很显然这给釉面层玻璃的成分设计带来了困扰。具体地，为了满足膨胀系数在70-80×10-7/℃之间，釉面层玻璃的配方中需要有较高含量的修饰体氧化物，这一方面降低了玻璃的网络联接程度，另一方面使得玻璃的致密化程度较高，这都不利于提高釉面层玻璃的抗开裂性。
本发明人的发明专利一种彩色无氟仿瓷琉璃（专利号：ZL201210261973.1）和一种彩色无氟仿瓷琉璃的制造方法（专利号：ZL201210262072.4）曾报道采用人工套料的方式制造多层玻璃（也称“琉璃”）产品。由此可知，当内层玻璃采用乳白料而外层玻璃采用透明色料时可形成不同层之间的色差，进而实现在这类套料的琉璃制品上进行釉雕操作。与传统的釉雕用瓷器相比，套料琉璃制品更容易对各层玻璃成分进行调整，不但使各层间的膨胀系数匹配，同时也能兼顾玻璃的强度，对其抗开裂性进行调控。以往的专利并未涉及釉雕方面的应用，也未涉及抗开裂性的报道。到目前为止，还未见具有良好抗开裂性的釉雕刻瓷用琉璃的报道。
（三）发明内容
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种采用人工成型、抗开裂性高的釉雕刻瓷用琉璃。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种釉雕刻瓷用琉璃，其特征在于：所述琉璃由内向外为三层结构，第一层是明料层、第二层是白料层、第三层是色料层，其中，明料层厚度为1.5-2.0mm，白料层厚度为1.7-2.5mm，色料层厚度为1.5-2.2mm。
本发明的更优技术方案为：
所述明料层的化学组成质量分数为：SiO2 78.1-80.6%，Al2O3 0.6-1.2%，B2O3 4.8-5.5%，Na2O 8.9-10.6%，MgO 2.7-2.8%，K2O 0.7-1.5%，CaO 0.6-1.2%；优选的质量比为SiO279-80.6%，Al2O3 0.7-1.0%，B2O3 5.2-5.5%，Na2O 9.9-10.6%，MgO 2.5-2.7%，K2O 0.8-1.1%，CaO 0.8-1.0%。
所述白料层的化学组成质量分数为：SiO2 62-62.9%，Al2O3 2.7-3.6%，B2O3 4.0-5.0%，P2O5 5.0-6.0%，Na2O 12.2-12.8%，MgO 3.2-4.2%， BaO 6.8-7.8%，F 0.5-1.2%；优选的质量比为SiO2 62.6-62.9%，Al2O3 2.8-3.2%，B2O3 4.6-5.0%，P2O5 5.3-5.6%，Na2O 12.2-12.6%，MgO 3.4-3.7%， BaO 7.0-7.6%，F 0.6-1.0%。
所述色料层是在明料层的基础上外加0.02-1.5%的着色剂制得的，其中，着色剂为CoO、CuO、NiO和Cr2O3中的一种或多种。
所述明料层、白料层和色料层的玻璃具有较低的膨胀系数，膨胀系数均在60-70×10-7/℃之间，优选62-67×10-7/℃之间；且两两之间膨胀系数之差不超过5×10-7/℃，优选不超过3×10-7/℃，即具有高的匹配性，有利于避免两层之间出现应力，导致产品出现裂纹或破裂。此外，当玻璃的膨胀系数在60-70×10-7/℃之间时，一方面不会导致过高的熔融温度，另一方面有利于调节玻璃的显微结构，进而获得较高的摩尔体积和断裂韧性值。
上述釉雕刻瓷用琉璃的制备方法，包括如下步骤：
（1）将原料分别按照明料、白料和色料的组成称量并混合均匀，分别将三种配合料在炉窑中熔融并均化；
（2）将均化的明料溶体经料道流至工作部，并降温至粘度约为102.2Pa·S，使之适合吹制成型；类似地，将均化的白料和色料溶体冷却至适合人工吹制成型的温度和粘度；
（3）采用人工多次套料吹制成型工艺，成型后的琉璃由内到外共有三层，其中第一层是明料层，第二层是白料层，第三层是色料层；
（4）将步骤（3）得到的琉璃制品放入退火窑中，在585℃下退火1小时，之后随炉冷却，得到产品。
其中，上述制备过程中，明料的原料重量组成为石英砂78.89-81.41份、氢氧化铝0.93-1.85份、硼酸8.57-9.82份、纯碱15.37-18.31份、氧化镁2.51-2.81份、碳酸钾1.04-2.24份、碳酸钙1.10-2.19份。
白料的原料重量组成为石英砂62.63-63.54份、氢氧化铝4.17-5.56份、硼酸7.14-8.93份、磷酸氢二铵9.45-11.34份、纯碱21.07-22.28份、氧化镁3.22-4.22份、碳酸钡8.84-10.14份、萤石1.09-2.61份。
色料是在白料的基础上再添加0.02-1.63份着色剂组成。
本发明采用人工套料吹制成型的一种釉雕刻瓷用琉璃，明料、白料和色料玻璃在25-300℃之间的热膨胀系数之差均小于5×10-7/℃，这保证了釉雕刻瓷用琉璃在制造及其日常使用过程中不会出现因膨胀系数不匹配而炸裂的现象；中间层的白料与最外层的色料之间有色差，有利于分层雕刻出丰富、细腻的层次表现立体形象。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的琉璃克服了传统釉雕刻瓷用瓷器的釉面层的膨胀系数较大而固有的弊端（即釉面层玻璃的韧性不高，在釉雕刻瓷过程中容易发生开裂的现象），采用人工套料的工艺，分为三层，通过调节各层玻璃的膨胀系数将其降至70×10-7/℃以下，有利于获得高的玻璃网络联结程度，在此基础上通过调节玻璃的成分及其相对含量可以获得较大摩尔体积，进而提高其抗开裂性；由此同时，表层玻璃的硬度也不会明显提高，即不会增加釉雕的难度。
（四）附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为实施例3中琉璃制品在1公斤荷载保持10秒的维氏硬度压痕图。
（五）具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明一种釉雕刻瓷用琉璃做进一步说明，其中实施例3为最佳实施例。
实施例1-6的制造方法具体步骤如下：
(a)以石英砂、氢氧化铝、硼酸、纯碱、氧化镁、碳酸钾和方解石，Cr2O3等为原料，分别按照明料、白料和色料的化学组成准确称量并混和均匀。其中明料和色料具有相同的熔制条件，即在炉窑中于1550℃-1580℃熔融并均化，而白料则在1560℃-1590℃熔融并均化。
(b)由(a)步骤得到的明料玻璃熔体经料道流至工作部后使之粘度约102.2Pa.s。通过吹杆挑出适量玻璃液，并吹成壁厚约为5mm的小泡（称为1#小泡）。
(c)由(a)步骤得到的白料玻璃熔体逐渐降温使之粘度约为102.2Pa.s。将(b)步骤得到的1#小泡蘸取适量白料玻璃液，使其均匀包覆在1#小泡的表面，此时白料的厚度为约6mm。然后将1#小泡进一步吹大（称为2#小泡）。
(d)由(a)步骤得到的色料玻璃熔体逐渐降温使之粘度约为102.2Pa.s。将(c)步骤得到的2#小泡蘸取适量色料玻璃液，使其均匀包覆在3#小泡的表面，此时色料的厚度为4mm。然后将4#小泡在模具中进一步吹大至需要的规格。
(e)将(f)步骤得到的琉璃制品放入退火窑中在585℃退火1.0小时后随炉冷却。
实施例1：
明料层化学组成质量百分数（wt%）为：
Figure 470638DEST_PATH_IMAGE001
白料层化学组成质量百分数（wt%）为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
明料所用原料的重量份组成为：石英砂78.89 份、氢氧化铝1.55份、硼酸9.28份、纯碱18.31份、氧化镁2.61份、碳酸钾2.24份和方解石1.83份。
白料所用原料的重量份组成为：石英砂62.63份、氢氧化铝5.56份、硼酸8.93份、磷酸氢二铵9.45份、纯碱12.07份、氧化镁3.22份、碳酸钡10.14份和萤石2.61份。
色料所用原料是在明料的基础上外加0.1份三氧化二铬。获得的产品外观为青色，其中明料层厚度为1.6mm，白料层厚度为1.85mm，色料层厚度为1.80mm。由于明料层和色料层玻璃的组成非常相近，二者的工艺参数完全一致，物理性质也非常相近，色料层玻璃的工艺参数和物理性质见表1。白料层玻璃的工艺参数和物理性质见表2。色料层玻璃在维氏硬度测试中，于1公斤荷载保持10秒后并未在压痕尖端出现裂纹扩展的现象。
实施例2：
色料层化学组成质量百分数（wt%）为：
Figure 528724DEST_PATH_IMAGE003
白料层化学组成质量百分数（wt%）为：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
明料所用原料的重量份组成为：石英砂79.80 份、氢氧化铝0.93份、硼酸8.93份、纯碱17.62份、氧化镁2.71份、碳酸钾1.94份和方解石2.19份。
白料所用原料的重量份组成为：石英砂62.93份、氢氧化铝5.10份、硼酸8.75份、磷酸氢二铵9.64份、纯碱21.42份、氧化镁3.42份、碳酸钡9.88份和萤石2.17份。
色料所用原料是在明料的基础上外加氧化钴0.02份。获得的产品外观为蓝色 ，其中明料层厚度为1.5mm，白料层厚度为1.7mm，色料层厚度为1.5mm。由于明料层和色料层玻璃的组成非常相近，二者的工艺参数完全一致，物理性质也非常相近，色料层玻璃的工艺参数和物理性质见表1。白料层玻璃的工艺参数和物理性质见表2。色料层玻璃在维氏硬度测试中，于1公斤荷载保持10秒后并未在压痕尖端出现裂纹扩展的现象。
实施例3：
明料层化学组成质量百分数（wt%）为：
Figure 42882DEST_PATH_IMAGE005
白料层化学组成质量百分数（wt%）为：
Figure DEST_PATH_IMAGE006
明料所用原料的重量份组成为：石英砂80.30 份、氢氧化铝1.24份、硼酸8.75份、纯碱17.79份、氧化镁2.51份、碳酸钾1.64份和方解石1.64份。
白料所用原料的重量份组成为：石英砂63.03份、氢氧化铝4.95份、硼酸8.39份、磷酸氢二铵10.02份、纯碱21.76份、氧化镁3.72份、碳酸钡9.49份和萤石1.74份。
色料所用原料是在明料的基础上外加氧化钴0.03份、氧化镍1.5份和三氧化二铬0.1份。获得的产品外观为黑色 ，其中明料层厚度为1.8mm，白料层厚度为2.2mm，色料层厚度为2.0mm。由于明料层和色料层玻璃的组成非常相近，二者的工艺参数完全一致，物理性质也非常相近，色料层玻璃的工艺参数和物理性质见表1。白料层玻璃的工艺参数和物理性质见表2。色料层玻璃在维氏硬度测试中，于1公斤荷载保持10秒后并未在压痕尖端出现裂纹扩展的现象，如附图1所示。
实施例4：
明料层化学组成质量百分数（wt%）为：
Figure 375775DEST_PATH_IMAGE007
白料层化学组成质量百分数（wt%）为：
Figure DEST_PATH_IMAGE008
明料所用原料的重量份组成为：石英砂81.41 份、氢氧化铝1.08份、硼酸8.57份、纯碱17.10份、氧化镁2.71份、碳酸钾1.04份和方解石1.10份。
白料所用原料的重量份组成为：石英砂63.23份、氢氧化铝4.645份、硼酸8.21份、磷酸氢二铵10.20份、纯碱22.11份、氧化镁4.02份、碳酸钡9.10份和萤石1.30份。
色料所用原料是在明料的基础上外加氧化铜0.4份和三氧化二铬0.1份。获得的产品外观为青色 ，其中明料层厚度为2.0mm，白料层厚度为2.5mm，色料层厚度为2.2mm。由于明料层和色料层玻璃的组成非常相近，二者的工艺参数完全一致，物理性质也非常相近，色料层玻璃的工艺参数和物理性质见表1。白料层玻璃的工艺参数和物理性质见表2。色料层玻璃在维氏硬度测试中，于1公斤荷载保持10秒后并未在压痕尖端出现裂纹扩展的现象。
实施例5：
明料层化学组成质量百分数（wt%）为：
Figure 127830DEST_PATH_IMAGE009
白料层化学组成质量百分数（wt%）为：
Figure DEST_PATH_IMAGE010
明料所用原料的重量份组成为：石英砂81.21 份、氢氧化铝1.39份、硼酸9.28份、纯碱15.72份、氧化镁2.81份、碳酸钾1.34份和方解石1.28份。
白料所用原料的重量份组成为：石英砂63.43份、氢氧化铝4.33份、硼酸7.85份、磷酸氢二铵10.58份、纯碱22.11份、氧化镁4.22份、碳酸钡8.84份和萤石1.30份。
色料所用原料是在明料的基础上外加氧化铜0.3份和三氧化二铬0.2份。获得的产品外观为青色 ，其中明料层厚度为1.8mm，白料层厚度为2.3mm，色料层厚度为2.0mm。由于明料层和色料层玻璃的组成非常相近，二者的工艺参数完全一致，物理性质也非常相近，色料层玻璃的工艺参数和物理性质见表1。白料层玻璃的工艺参数和物理性质见表2。色料层玻璃在维氏硬度测试中，于1公斤荷载保持10秒后并未在压痕尖端出现裂纹扩展的现象。
实施例6：
明料层化学组成质量百分数（wt%）为：
Figure 622396DEST_PATH_IMAGE011
白料层化学组成质量百分数（wt%）为：
Figure DEST_PATH_IMAGE012
明料所用原料的重量份组成为：石英砂80.91 份、氢氧化铝1.85份、硼酸9.82份、纯碱15.37份、氧化镁2.71份、碳酸钾1.19份和方解石1.46份。
白料所用原料的重量份组成为：石英砂63.54份、氢氧化铝4.17份、硼酸7.14份、磷酸氢二铵11.34份、纯碱22.28份、氧化镁4.02份、碳酸钡9.10份和萤石1.09份。
色料所用原料是在明料的基础上外加氧化钴0.03份。获得的产品外观为深蓝色 ，其中明料层厚度为1.6mm，白料层厚度为1.8mm，色料层厚度为1.7mm。由于明料层和色料层玻璃的组成非常相近，二者的工艺参数完全一致，物理性质也非常相近，色料层玻璃的工艺参数和物理性质见表1。白料层玻璃的工艺参数和物理性质见表2。色料层玻璃在维氏硬度测试中，于1公斤荷载保持10秒后并未在压痕尖端出现裂纹扩展的现象。
Figure 827113DEST_PATH_IMAGE013
Figure DEST_PATH_IMAGE014
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种釉雕刻瓷用琉璃，其特征在于：所述琉璃由内向外为三层结构，第一层是明料层、第二层是白料层、第三层是色料层，其中，明料层厚度为1.5-2.0mm，白料层厚度为1.7-2.5mm，色料层厚度为1.5-2.2mm；
所述明料层的化学组成质量分数为：SiO2 78.1-80.6%，Al2O3 0.6-1.2%，B2O3 4.8-5.5%，Na2O 8.9-10.6%，MgO 2.7-2.8%，K2O 0.7-1.5%，CaO 0.6-1.2%；
所述白料层的化学组成质量分数为：SiO2 62-62.9%，Al2O3 2.7-3.6%，B2O3 4.0-5.0%，P2O5 5.0-6.0%，Na2O 12.2-12.8%，MgO 3.2-4.2%， BaO 6.8-7.8%，F 0.5-1.2%；
所述色料层是在明料层的基础上外加0.02-1.5%的着色剂制得的，其中，着色剂为CoO、CuO、NiO和Cr2O3中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的釉雕刻瓷用琉璃，其特征在于：所述明料层、白料层和色料层的膨胀系数均在60-70×10-7/℃之间，且两两之间膨胀系数之差不超过5×10-7/℃。
3.根据权利要求1所述的釉雕刻瓷用琉璃，其特征在于：所述明料层的化学组成质量分数为：SiO2 79-80.6%，Al2O3 0.7-1.0%，B2O3 5.2-5.5%，Na2O 9.9-10.6%，MgO 2.5-2.7%，K2O0.8-1.1%，CaO 0.8-1.0%；该明料层的各化学组成含量之和为100%。
4.根据权利要求1所述的釉雕刻瓷用琉璃，其特征在于：所述明料层的原料重量组成为石英砂78.89-81.41份、氢氧化铝0.93-1.85份、硼酸8.57-9.82份、纯碱15.37-18.31份、氧化镁2.51-2.81份、碳酸钾1.04-2.24份、碳酸钙1.10-2.19份。
5.根据权利要求1所述的釉雕刻瓷用琉璃，其特征在于：所述白料层的化学组成质量分数为：SiO2 62.6-62.9%，Al2O3 2.8-3.2%，B2O3 4.6-5.0%，P2O5 5.3-5.6%，Na2O 12.2-12.6%，MgO 3.4-3.7%， BaO 7.0-7.6%，F 0.6-1.0%。
6.根据权利要求1所述的釉雕刻瓷用琉璃，其特征在于：所述白料层的原料重量组成为石英砂62.63-63.54份、氢氧化铝4.17-5.56份、硼酸7.14-8.93份、磷酸氢二铵9.45-11.34份、纯碱21.07-22.28份、氧化镁3.22-4.22份、碳酸钡8.84-10.14份、萤石1.09-2.61份；色料层是在白料层的基础上再添加0.02-1.63份着色剂组成。
7.根据权利要求2所述的釉雕刻瓷用琉璃，其特征在于：所述明料层、白料层和色料层的膨胀系数均在62-67×10-7/℃之间，且两两之间膨胀系数之差不超过3×10-7/℃。
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