陶瓷色料在滑石质日用细瓷坯料中的应用研究＊

翟新岗聂保民

(1淄博福禄新型材料有限公司 山东淄博 255086) (2咸阳陶瓷研究设计院 陕西咸阳 712000)

陶瓷色料在滑石质日用细瓷坯料中的应用研究＊

翟新岗1聂保民2

(1淄博福禄新型材料有限公司 山东淄博 255086) (2咸阳陶瓷研究设计院 陕西咸阳 712000)

研究了陶瓷色料在滑石质日用细瓷坯料中的发色问题,结果发现:在高镁的坯体中,铬绿和棕色色料变色,铬锡红色料褪色,含钴的蓝色料色调明显偏红为紫红色,其余色料发色基本正常。

色料 滑石瓷 坯料 发色

前言

滑石质日用细瓷(或称镁质强化瓷、滑石瓷)是20世纪70年代末在山东淄博地区研制成功的新瓷种。该瓷以烧滑石作为主要坯用原料,具有高白度、高透明度、高强度等特点,是一种新的高级日用细瓷。随着生产技术的不断改进和提高,目前该瓷种在淄博当地及广东等其他地区得到广泛推广,产品质量优异,主要用作高档宾馆用瓷。

滑石质日用细瓷坯体具有高白度、较好的透明度,可作薄胎产品。鉴于此,能否使用陶瓷色料来制作高档镁质色坯瓷?经检索国内文献资料,未见相关报道,所以本研究具有一定的现实意义。现将实验过程和结果叙述如下,供业内同仁参考。

1 实验

1)实验仪器及设备:电子天平、快速球磨机、烘箱、烧杯、石膏模具、高温箱式电炉、色度仪。

2)实验用坯料:实验所用坯料为山东淄博某高档宾馆瓷厂提供的泥浆,该泥浆已球磨至合适细度并过筛、除铁,可直接使用。该泥浆的含水率为33.71%。坯体所用原料为烧滑石、长石、大同土、莱阳土、碳酸钡等,坯体的化学组成见表1。

表1 坯料的化学组成(质量%)

3)实验用陶瓷色料:实验所用色料为山东淄博某公司生产的釉用色料,该公司的色料发色好、质量稳定,细度为325目筛余小于0.5%,水分小于0.5%。色料加入比例见表2。需要说明的是:色料是以100 g釉浆为基准外加的。

4)实验过程:按配方仔细称量色料,倒入玛瑙罐中,然后加入100 g泥浆,快速球磨机混合10 min,倒出备用。

石膏模具选用特殊的平板状,以方便测量比较颜色。将色浆倒入模具中,置于60℃烘箱中慢慢脱模。色坯脱模充分干燥后,放于大生产隧道窑中烧成,烧成周期为16 h,烧成温度为1 310℃,高温段保温1 h,高温段采用还原气氛烧成。

烧后试片采用色度仪测量Hunter系统L、a、b值,结果取3次测量的平均值。

2 结果与分析

2.1 实验结果

烧成后,各色料在滑石质坯体中的发色情况及色度测量值,见表2。

表2 各色料在坯体中的发色情况及色度测量值

2.2 实验结果分析

2.2.1 绿色色料的发色

在实验所用坯料中,含钴的孔雀绿和蓝绿色料发色正常,颜色也较深,说明这两种色料的稳定性很好,对坯釉的适应性较强。Cr-A l铬绿色料则变色为较浅黄褐色,究其原因是因为坯体中氧化镁含量较高,氧化铬和氧化镁发生化学反应生成褐色物质。

2.2.2 含钴的蓝色色料的发色

由于坯体中氧化镁的影响,所有含钴的蓝色色料发色均发生了一定变化。其中海蓝色料的色调变化相对较小,钴蓝(Co-A l-Sn-Zn)色调为偏红的紫蓝色,深蓝(Co-A l)发色为偏蓝的紫红色,宝蓝(Co-Si)色料则为偏红的紫红色,均不是含钴的蓝色料的正常蓝色调。含钴的蓝色料之所以色调发生变化,是因为坯体中氧化镁含量高,在高温下氧化钴与其发生反应,生成紫红色物质,从而破坏了原有发色结构。实验同时发现,坯体和棚板上氧化铝粉接触的部分,却生成较深的蓝色,应该是形成了Co-A l蓝颜色。

2.2.3 锆基色料的发色

从实验结果看,在高镁质坯体中,锆铁红色料的发色能力明显要弱一些,而钒蓝、镨黄和钒黄色料则发色较好。其中钒蓝色料的色调比正常颜色稍偏绿一些。虽然坯体的烧成温度较高,但镨黄和锆铁红色料却并未过烧起泡。

2.2.4 灰色和棕色色料的发色

在滑石质日用细瓷坯体中,银灰色料发不出正常灰色,外观看为稍偏黄的白色;蓝灰色料发色正常。棕色除黄棕外,均发色不好,因为氧化铁易和氧化镁发生反应,进而影响色料发色。另外,棕色色料中铁和锌的引入,对坯体成熟温度也会有影响。

2.2.5 铬锡红色料的发色

由于坯体中氧化镁的影响,所有铬锡红色料均出现严重的褪色现象,外观呈现近似白色。在高温下,氧化镁易和氧化铬反应,从而破坏榍石型发色结构,导致褪色。其中,加入紫色色料的坯体比桃红色的白,加入桃红色料的坯体比玛瑙红的白。另外对比发现,加入铬锡红色料后,坯体的瓷化程度明显比加入其他色料的要高。其原因可能是色料中所含氧化钙和氧化锡起到降低坯体成熟温度的熔剂作用。

2.2.6 包裹色料的发色

包裹色料在镁质坯体中发色出现分化:橘黄发色较好,而红色则发色较暗,颜色不鲜艳。同时实验发现,烧成温度偏高时,包裹色料极易导致坯体过烧起泡,因此需控制最高烧成温度。

2.3 坯体加入色料后对烧成温度的影响

实验发现,滑石质日用细瓷坯体中加入色料后,对坯体的成熟温度有一定影响。大部分色料会使坯体成熟温度略有升高(为10～20℃)。本实验中,所有试片都是放在大生产窑炉中窑车的下部,温度偏低,所以色坯的瓷化程度稍差。

将相同的试片放于电炉中,氧化气氛烧成,烧成温度为1 330℃,结果是:加入包裹色料(桔黄和大红色)和栗棕色料的坯体明显起泡;加入其余色料的坯体正常,瓷化较好。

在坯体烧成温度范围内,选择低的烧成温度或者在温度下限时,加入色料的陶瓷坯体,其瓷化程度会降低,甚至会成为炻瓷质,所以应适当提高烧成温度或者选择在窑炉的高火位烧成。但对于包裹色料和棕色色料,需注意控制适当的烧成温度。

2.4 烧成气氛对色料在坯体中发色的影响

通常来说,除绿色和蓝色外,很多色料是不适合在还原气氛中烧成的。但本实验在高温还原气氛下,大部分色料的发色却基本正常。究其原因,可能是因为坯体不同于釉,高温时并未形成液相,从而未破坏色料发色结构。

将氧化气氛与还原气氛烧成的试片作对比,发现色料的发色情况与还原气氛下基本相同,颜色也比较近似,只是色调和鲜艳度稍有区别。不过,钴蓝色料在不同气氛下色调差别较大,在氧化气氛下色调明显比还原气氛下偏红偏紫。可见,在滑石质日用细瓷坯料中,烧成气氛对大多数色料的发色影响较小。

2.5 色料加入量对呈色的影响

在本实验中,为获得满意的颜色效果,所有色料的加入比例相对较高。一般来说,色料在坯体中加入量越高,通常发色也就越深。但同时也要注意加入色料对烧成温度的影响,比如铬绿、钒黄等色料。当加入量超过8%时,会明显导致坯体烧成温度升高。另外,与坯料相比色料的成本比较高,在坯体中色料的加入量也不宜太高,一般控制在4%以下。含钴的绿色和含钴的蓝色,加入量可在2%以下;其余色料加入量可在3%～4%。

2.6 复合色的调配

除铬绿和铬锡红色料因褪色不适合调色外,其余色料均可以互相混合以得到中间色。实验发现,在坯体中多种色料可以互相调配以得到复合色,颜色稳定,坯体正常。在釉中的调色规律在坯体中同样应用,但颜色深度和鲜艳度会明显降低。

3 结论

1)在滑石质日用细瓷坯料中,1 310℃还原气氛烧成,结果除铬绿变色、铬锡红褪色、含钴的蓝色料色调变紫红外,其余色料均能发出正常颜色。

2)在高镁质坯体中,烧成气氛对色料的发色影响不大。

3)坯体加入较多色料后,一般会提高坯体的成熟温度;对棕色色料和包裹色料需注意控制烧成温度,以免过烧。

4)在坯料中,色料之间可以互相调配以得到丰富的中间色。

1 张儒岭,等.镁质高强无铅高级日用细瓷的研究.山东陶瓷,2007(1):3～7

TQ174

:A

:1002-2872(2010)10-0029-03

翟新岗(1978-),本科,工程师;研究方向为陶瓷色釉料。E-mail:jiayupioyang@163.com