陶瓷工藝學課件：第六章 釉料

1、五彩繽紛的外衣釉 第六章 釉料 釉的定義： 附著在陶瓷胎體表面的一種玻璃或玻璃與晶體的連續(xù)粘著層。 釉的作用: (1) 裝飾：提高藝術(shù)、欣賞價值。 (2) 改善制品的各種性能： 化學穩(wěn)定性、防污性（平滑、表面積減小） 力學性能、電學性能、抗菌性能等等。一、 釉的作用及特點相似點： 各向同性； 無固定的熔點； 具有光澤； 硬度大； 抵抗酸和堿的侵蝕； 質(zhì)地致密，不適水和 不透氣等。 釉的特點（釉與玻璃）：不同點： 顯微結(jié)構(gòu)； 氧化鋁含量； 組成復雜； 二、 釉的分類三、 釉的配方1、玻璃網(wǎng)絡(luò)形成劑2、網(wǎng)絡(luò)變性體（助熔劑）3、網(wǎng)絡(luò)中間體4、乳濁劑： SnO2 ， CeO2 ，ZrO2 ，Sb2O3

2、， ZrO2 SiO2 ，TiO2 5、著色劑： Cr3+、Mn4+、Fe3+、Co3+6、其它輔助劑： BaCO3、BaSO4、BaCl2 、 SrCO31、釉料加熱時的變化 2、釉層冷卻時的變化 四、 釉層的形成過程復雜的物理化學變化：如脫水，有機物、碳酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽等分解和固相反應(yīng)，原料自身熔化、相互熔解形成低共熔物以及坯釉之間在加熱過程中的反應(yīng)等。這些反應(yīng)往往交叉或重復出現(xiàn)。 1 、釉料加熱時的變化575900緩慢升溫，適當保溫！原料的分解化合與固相反應(yīng)氧化物揮發(fā)燒結(jié)熔融原料的分解化合與固相反應(yīng)氧化物揮發(fā)燒結(jié)熔融溫度升高時，易熔氧化物同Al2O3 和SiO2等發(fā)生反應(yīng)，形成新的共

3、熔物。Na2CO3與SiO2在700以下生成Na2SiO3CaCO3與SiO2形成CaSiO3CaCO3與高嶺土800生成CaSiO3PbO與SiO2在600700 PbSiO3ZnO與SiO2 2ZnOSiO2 液相出現(xiàn)會促進上述反應(yīng)進行。 1 、釉料加熱時的變化 釉中所有組分在加熱過程中都有一定程度的揮 發(fā)，其揮發(fā)的大小取決于各組分蒸氣壓、加熱時間、窯爐氣氛等因素。玻璃熔體中，Al2O3揮發(fā)量為0.5-5， 氧化硼為1一5，而Na2O和K2O 的揮發(fā)量可達5 硒鎘紅釉超過1020，顯色效果不佳，包裹釉料1250 仍大紅顏色 硼450；鉛850；鉻1000原料的分解化合與固相反應(yīng)氧化物揮發(fā)燒

4、結(jié)熔融1 、釉料加熱時的變化燒結(jié)是指將粉末狀態(tài)的物質(zhì)經(jīng)過加熱轉(zhuǎn)化為具有一定強度的凝集塊狀物質(zhì)的過程。本質(zhì)：降低顆粒表面能的過程。燒結(jié)溫度和保溫時間的影響。原料粒度的影響。添加劑的影響。原料類型不同。顆粒表面如粘附著熔融物，則有利于燒結(jié)。1 、釉料加熱時的變化原料的分解化合與固相反應(yīng)氧化物揮發(fā)燒結(jié)熔融釉料熔融形成液相，使釉層平整光滑，釉層質(zhì)量高。釉料出現(xiàn)液相有兩個來源：自熔：指釉料中長石，碳酸鹽、硝酸鹽、氧化鉛及熔塊等易熔物的融化；共熔：指釉料中幾種物質(zhì)形成各種低共熔物。影響其熔化速度及均勻程度的因素為： 釉料內(nèi)部的高溫排氣； 釉料吸附水的排出； 原料的狀態(tài)； 釉燒時間和溫度1 、釉料加熱時的變

5、化原料的分解化合與固相反應(yīng)氧化物揮發(fā)燒結(jié)熔融經(jīng)歷的變化和玻璃相似2 、釉料冷卻時的變化凝固析晶產(chǎn)生氣泡從低粘度的流動狀態(tài)冷卻到軟化溫度（Tf）粘度增加，釉處于粘性狀態(tài)；超過轉(zhuǎn)變溫度(Tg)后凝固形成玻璃體，為脆性狀態(tài)；2 、釉料冷卻時的變化釉的析晶：指陶瓷釉層析出各種種類、大小不同的晶體，而產(chǎn)生各種釉面效果或缺陷的現(xiàn)象。如透明釉的失透；結(jié)晶釉、乳濁釉、無光釉、金屬光澤釉的產(chǎn)生等。凝固析晶產(chǎn)生氣泡（1）釉熔體的析晶過程熔體的粘度及冷卻速度是析晶的必要條件。晶核的形成和晶體的生長都是過冷度與粘度的函數(shù)。晶核的形成 速度IV釉層中未完全融化的殘余微晶非均勻成核釉熔體原子重新排列均勻成核晶核長大 速度

6、 uTT釉料的組成 （組成是其析晶的內(nèi)在能力） 促進析晶采取的方法加入晶核劑TiO2、ZrO2、P2O5、Cr2O3、Fe2O3、V2O5等易導致玻璃分相、析晶引入某成分使其與玻璃基質(zhì)中的組分形成化合物析出晶體引入能夠降低粘度的成份（R2O、RO）釉的粘度（2）影響釉熔體析晶的因素 液相分離釉熔體的分相分相提供玻璃成核的推動力玻璃內(nèi)在成分不均勻（2）影響釉熔體析晶的因素對透明釉不利（因希望玻璃相多，晶相少），所以采取急冷方式跨過析晶區(qū)，否則失透。對結(jié)晶釉有利，而且還專門在釉料配方中引入晶核，并緩慢降溫經(jīng)過析晶區(qū)。燒成制度無光：微晶在釉面均勻分布，大小大于光的波長時，則形成絲光或土石狀光澤而無強

7、烈的反射光。高光：晶體某晶面在釉面上定向排列，則可以產(chǎn)生高反射效果。虹彩：析出晶體其折射率與玻璃相的不同，它們對光線產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，使陶瓷釉面產(chǎn)生虹彩效果。乳濁：當釉中析出折射率與玻璃相不同的微晶時，由于其折射率的差異，會使光線發(fā)生散射導致釉層失透而出現(xiàn)乳濁效果。（3）析晶對釉面光學性質(zhì)的影響2 、釉料冷卻時的變化宣德藍釉宣德綠彩元青花瓷釉成化青花瓷釉汝窯瓷釉仿汝窯瓷釉凝固析晶產(chǎn)生氣泡坯釉本身原因碳素形成氣泡工藝因素坯釉燒前內(nèi)部顆粒之間的堆積空隙，形成氣泡坯體釉層 由坯釉化學反應(yīng)產(chǎn)生的氣體 產(chǎn)生氣泡的原因：坯釉中含有CO32-，SO42-，NO3-，Pb3O4、OH-、各種H2O等在高溫下分解、

8、揮發(fā)；粘度小產(chǎn)生氣泡的原因：一方面，燒成氣氛中的CO氣體容易被方石英所吸附，而且CO在高溫下裂解產(chǎn)生CO2和C，CO2氣體在釉層形成氣泡。另一方面，裂解的C沉積在釉表面，在高溫下氧化而形成CO2引起釉層出現(xiàn)氣泡。坯釉本身原因碳素形成氣泡工藝因素產(chǎn)生氣泡的原因：干燥后的釉層透氣性較差。在施釉時將一部分氣體封閉在釉層中，或者在釉中加入一些添加劑而引入氣泡。釉層厚度增加，氣泡增多?？焖贌蓵r，坯釉中氣體來不及排出。坯釉本身原因碳素形成氣泡工藝因素凹凸不平透光度下降光澤度下降 氣泡大小與釉面外觀狀態(tài)關(guān)系表氣泡對釉面性能的影響：外觀性能內(nèi)在性能氣泡對釉面性能的影響：耐酸堿能力下降氣泡釉層氣孔率增加釉面不

9、平增加了酸堿與釉的接觸面積耐磨性下降 機械強度下降：以抗折強度為例，氣泡相當于微裂紋，受力后沿氣泡斷裂。外觀性能內(nèi)在性能(3) 氣泡的克服方法（了解）燒成過程控制配方控制 提高釉的始熔溫度； 增加釉中熔劑含量，降低釉的高溫粘度； 合理選擇原料：選擇不產(chǎn)生氣體的原料或熔塊釉；選擇有利于氣體排除的原料；（排氣溫度低的原料） 低溫階段：加強通風，中火保溫。 高溫階段：均勻升溫，高火保溫。釉漿制備過程工藝控制 釉料不要磨得太細； 在釉漿中加入消泡劑： 例如：在釉漿中加入PVA時，雖然提高了釉漿的施釉性能（粘接作用），但是在攪拌中回出現(xiàn)泡沫；可加入0.01-0.05%(PVA為基準)的辛醇或磷酸三丁酯作

10、為消泡劑。五、釉層的物理化學性質(zhì)熔融特性 粘度與表面張力光學性質(zhì)力學強度和硬度始熔溫度：釉的軟化變形點。（棱角變圓）流動溫度：釉完全熔融的溫度。（扁平，高度降至1/3）熔融溫度范圍：始熔溫度流動溫度。釉的燒成溫度(成熟溫度)：釉料充分熔融并且平鋪在坯體的表面，形成光滑的釉面時即認為達到了釉的成熟溫度。熔融溫度：加熱至形狀變?yōu)榘雸A球形的溫度全熔溫度熔融特性 粘度與表面張力五、釉層的物理化學性質(zhì)太?。?000Pas）則產(chǎn)生橘釉、針孔、釉面不光亮等缺陷燒成溫度下釉的粘度值在200 Pas左右為宜表面張力過大阻礙氣體排除及熔融液均化，不利于潤濕，發(fā)生縮釉或針孔，易產(chǎn)生“縮釉”。表面張力過小形成針孔缺陷

11、，易造成“流釉”。影響表面張力的因素有化學組成、燒成溫度和燒成氣氛。的值約為0.3N/m。光學性質(zhì)力學強度和硬度熔融特性 光學性質(zhì)五、釉層的物理化學性質(zhì)釉的光澤度釉面對可見光的鏡面反射能力。影響光澤度的因素 釉的折射率：折射率愈大，光澤度愈強。大密度元素(Pb、Ba、Sr、Sn)密度大折射率大光澤度高。高折射率使鏡面方向的分量增多 釉面平整度、光滑度。 燒成制度（燒成溫度、冷卻制度）快速冷卻，避免釉層中析晶降低光澤度。粘度與表面張力力學強度和硬度熔融特性 力學強度和硬度五、釉層的物理化學性質(zhì)力學強度 釉面是脆性材料，抗壓強度高于抗張強度?？箟簭姸纫话銥?00-700MPa，抗張強度一般為110

12、-130MPa。表面硬度硬度：一種材料抵抗另一種材料壓入、刻化或磨損的能力。釉面莫氏硬度（7-8），維氏硬度5200-7500MPa。粘度與表面張力光學性質(zhì)1、膨脹系數(shù)對坯釉適應(yīng)性的影響2、中間層對坯釉適應(yīng)性的影響3、釉層厚度對坯釉適應(yīng)性的影響4、釉的彈性、抗張強度對坯釉適應(yīng)性的影響5、吸濕膨脹對坯釉適應(yīng)性的影響 定義：指陶瓷坯體與釉層有互相適應(yīng)的物理性質(zhì)，使釉面不開裂、不剝脫的能力。 影響坯釉適應(yīng)性最本質(zhì)的原因是釉層中存在應(yīng)力。 六、 坯釉適應(yīng)性釉 坯坯體冷卻釉層受力分析釉層開裂坯體負釉釉 坯：冷卻過程中釉的收縮比坯大，釉層受張應(yīng)力，當超過釉的抗張強度時，產(chǎn)生開裂。1 、膨脹系數(shù)對坯釉適應(yīng)性

13、的影響釉 坯坯體冷卻釉層剝落坯體釉層受力分析正釉釉 坯：釉的收縮比坯小，釉層受壓縮應(yīng)力，當超過釉的抗壓強度時，產(chǎn)生圓圈狀的裂紋，甚至剝落。1 、膨脹系數(shù)對坯釉適應(yīng)性的影響釉坯釉坯：使釉中無應(yīng)力或極小應(yīng)力理想狀態(tài)一般來說，脆性材料的耐壓強度遠高于抗張強度，所以開裂的情況較剝落更容易出現(xiàn)。坯體坯體希望釉的膨脹系數(shù)接近于坯體而稍低于坯體冷卻1 、膨脹系數(shù)對坯釉適應(yīng)性的影響中間層：由于坯釉化學組成不同，高溫下相互擴散、溶解、反應(yīng)、結(jié)晶，生成一層組成和性能介于坯釉之間的過渡性物質(zhì)。 釉料與坯體相互作用導致中間層的出現(xiàn)。坯體中間層釉2、中間層對坯釉適應(yīng)性的影響 作用1：緩解坯釉應(yīng)力 正釉：（ 釉 坯 ）

14、中間層作用 釉 中 坯 則： 中- 釉 坯 ） 中間層作用 釉 中 坯 則： 釉 - 中 釉 - 坯 釉層受力減少 總之：良好的中間層可以緩解坯釉應(yīng)力。作用2：擴散使釉的熱膨脹系數(shù)降低，有利于形成正釉 釉中堿性成份滲入坯中，坯中鋁硅成份滲入釉中的結(jié)果。作用3：若中間層生成了合適的晶體，則有利于坯釉結(jié)合；反之，則不利于坯釉結(jié)合。2、中間層對坯釉適應(yīng)性的影響莫來石有利鈣長石方石英等不利薄釉層坯釉結(jié)合性好：薄釉層在鍛燒時組分的改變比厚釉層相對大，釉的膨脹系數(shù)降低也多，使坯釉膨脹系數(shù)相接近，同時中間層相對厚度增加，坯釉結(jié)合良好。釉層過厚易造成釉面開裂：應(yīng)力在釉層厚度中分布是不均勻的，靠近坯體的釉層壓應(yīng)

15、力大些，釉層表面上的應(yīng)力小些，釉層過厚甚至會由壓應(yīng)力轉(zhuǎn)為張應(yīng)力。 3、釉層厚度對坯釉適應(yīng)性的影響注意：釉層太薄，容易發(fā)生干釉現(xiàn)象。一般透明釉厚度為0.10.2mm；乳濁釉、色釉0.20.4mm。彈性好 緩沖應(yīng)力能力強坯釉適應(yīng)性好 抗張強度高 釉面不易開裂坯釉適應(yīng)性好 釉的彈性和抗張強度主要取決于釉的化學組成和釉層厚度。4、 釉的彈性、抗張強度對坯釉適應(yīng)性的影響 氣孔吸水：陶瓷產(chǎn)品（多孔陶瓷）胎體會吸附水分和可溶性鹽類 吸濕膨脹 胎體會膨脹而釉層一般不隨之膨脹，使釉層承受壓應(yīng)力可逐漸變成張應(yīng)力。若超過中間層的緩沖及抗張強度，則引起釉面開裂 即精陶的后期龜裂。 5、 吸濕膨脹對坯釉適應(yīng)性的影響1.

16、根據(jù)坯體的燒結(jié)性質(zhì)調(diào)節(jié)釉的熔融性質(zhì)包括熔融溫度、熔融范圍和釉面性質(zhì)三方面。一次燒成釉，始熔溫度應(yīng)高，成熟范圍應(yīng)寬。避免干釉和起泡。二次燒成釉，生釉的粘附性要強。2. 坯釉的熱膨脹系數(shù)和彈性模量相適應(yīng)要求：釉 坯 （略小于 微正釉 受壓應(yīng)力） E釉 E坯 （釉有較大的彈性對機械應(yīng)力、熱應(yīng)力的適應(yīng)能力強）七、 釉料配方的配制原則（P277）3. 坯釉的化學組成相適應(yīng) 坯釉的化學組成既要相近又要有一定的差別，酸性坯配酸性弱的釉酸性弱的坯配偏堿性釉，常用C.A（酸度系數(shù)CA反映坯釉的酸性程度）控制：瓷坯C.A1 2 瓷釉C.A1.8 2.5陶坯C.A1.2 1.3 陶釉C.A1.5 2.54 合理選擇

17、原料釉料對釉下彩或釉中彩不致溶解或使其變色。選擇考慮其配釉的原料時，應(yīng)全面對制釉過程、釉漿性能、釉層性能的作用和影響。七、 釉料配方的配制原則（P277）既要保證生產(chǎn)工藝性能和釉面質(zhì)量，又要經(jīng)濟合理。八、釉料制備與施釉生料釉配料濕法球磨除鐵、過篩貯漿池備用熔塊釉熔塊的制備原料處理配料熔制水淬成粒貯存?zhèn)溆蜜徨仩t池爐回轉(zhuǎn)爐熔塊釉的制備熔塊生料助劑配料球磨檢查細度出磨過篩除鐵過篩攪拌貯存?zhèn)溆茫惛┦┯裕簩⒂粤细街谂黧w表面的過程。方法：釉漿施釉、靜電施釉和干法施釉。1 釉漿施釉原理：利用坯體的吸水性或釉漿的黏附性使釉漿附著于坯體表面。方法：浸釉、澆釉、蕩釉、涂刷釉、噴釉、甩釉等 。浸釉（蘸釉）坯的

18、吸水性或熱坯的附著作用使釉漿吸附。釉層厚度與坯的吸水性、釉漿比重、浸釉時間有關(guān)。應(yīng)用于日用陶瓷 、高壓電瓷等。澆釉(淋釉) ：釉漿澆于坯體上。 適用于圓盤、單面上釉的扁平磚及坯體強度差的產(chǎn)品。手工澆釉 （大件坯體）機輪澆釉 （日用陶瓷）鐘罩式澆釉 弧形釉幕 （墻地磚）鴨嘴式澆釉 直線釉幕 （墻地磚）噴釉：壓縮空氣將釉漿通過噴槍或噴釉機噴成霧狀。 釉層厚度與坯與噴口的距離、噴釉壓力、噴漿比重有關(guān)。 適用于大型、薄壁、形狀復雜的生坯?？捎糜谧詣踊a(chǎn)。 2 靜電施釉（濕法）原理：將釉漿噴至一個不均勻的電場中，使中性的釉粒帶負電，隨壓縮空氣向帶正電的坯體靠近。特點：霧滴細、速度慢、分布均勻、效率高、產(chǎn)量大、質(zhì)量好、浪費少。缺點：設(shè)備維