威豪特陶瓷輔料、嘉博陶瓷原料、陶衛網冠名


文/江西陶瓷工藝美院材料學院馮利利

陶瓷色料的發色程度和色調變化非常複雜,影響發色的因素主要有色料本身的純度,色料中各種氧化物及添加物如所用原料和礦化劑等組成和結構,色料的燒成溫度、氣氛、燒成保溫時間,所用燃料及操作方法等都對陶瓷色料呈色有很大影響。

例如:純氧化鈷的顏色是黑色的,在高溫下和Al2O3反應後會呈海碧(CoO.Al2O3),鈷處於四配位數和Mg,SiO2反應呈蔚和SiO2單獨反應呈紺青色(ZCo.SiO2)鈷處於六配位數時泛紫色鈷和ZnO反應呈綠色,和MgSiO2反應呈黃綠色,和ZnTiO2反應呈青綠色鈷和Fe2o3,u2o3,mno2反應呈黑色。為此,對某一種呈色原料添加不同氧化物及礦化劑其呈色變化是很複雜的。同樣是CoO,如果釉中含CoO較高時,在氧化焰氣氛中燒成,Cou呈黑,在強還原氣氛中燒成則呈紫。

釉用色料是以顆粒狀態分散在釉層中,靠其對可見光線的選擇性和吸收和反射而呈色的一類無機物質。因此,色料的最終呈色受其本身的性能(即色料質量)所用基礎釉的成分及工藝過程的影響。可以說,色料和基礎釉是決定色料釉最終呈色的內因,而工藝過程是決定色料最終呈色的外因。

一、 色料質量對呈色穩定性的影響

色料組成的影響

大多色料是通過高溫的固相反應得到的。要使固相反應加速、均勻、徹底的進行並得到品位上佳的色料,必須嚴格控制各工藝參數,如:窯爐氣氛、保溫溫度、升溫速度等,不同的色料有不同工藝參數,合理的工藝條件是製備穩定色料的外在因素,一是配方是否合理,包括化學組成和礦物組成;二是各原料間的反應是否完全徹底。配方不合理或反應不完全,再好的原料也不能製備出好的色料。

在產品配方與工藝條件確定後,所用原材料也是重要的決定因素。

對燒成物的處理

對燒成物的後序處理主要包括細碎、洗滌、粉碎的目的是使色料保持一定的粒度分佈,而洗滌的目的是除去色料中未完全反應的多餘物質,以免造成釉面缺陷,這些未完全反應的多餘物質主要來自下列幾個方面。

只發揮礦化作用,本身不構成載色礦物的礦化劑,大家知道,色料的固相反應常要借助於礦化劑以降低反應溫度。如硅酸色料,通常要加入Li、na、k、等鹼金屬的鹽類。而這些離子與色料原料形成低溫共熔物一般為水熔性物質,如果不將其除去,不僅會影響色調,還會引起釉漿酸鹼度的變化,影響使用性能。

不僅發揮礦化作用同時本身構成載色,礦物的礦化劑。典型的例子就是鋯釩藍中V2O5在鋯釩藍的形成中V2O5既是著色劑,又是礦化劑。如果不把未反應的V2O5除去,在反應中形成V3+(綠色)會把色調變臟、變暗。

未徹低反應的鐵離子和鉻離子。這類離子主要來自於黑棕綠及鉻錫紅紅等品種,這類離子極易與釉中的ZrO等反應形成實晶石等礦物污染顏色。

未反應完全的Co3O4.典型的例子是寶藍。大家知道優質寶料的外色應該是粉紅色。而有的寶料外色發黑,小樣檢驗,可能色調也不錯,但在大生產中,由於窯爐溫度不像實驗室電爐那樣穩定,可能會因為Co3O4s本身的變化,導致針孔的產生。

色料粒度的影響

對於色料粒度,經過大量的實踐,有如下幾點:黑色料,特別是含鈷的黑色料,粒度越小,黑色越好;

棕色料粒度減小,一般紅,黃調增大,但顏色深度會明顯變大。因為的眼對棕色的色差敏感,在E很小的情況下,也能觀察出來,因此要保證色調的穩定,除色料粒度要嚴格控制以外,在釉料中的研磨時間也必須嚴格控制;

Co-Si 系統的寶藍料屬離子著色,在乳濁釉中粒度越小,呈色越均勻;在透明釉中,隨著粒度減小,游離到釉中的Co2+轉化為四配位的機會增多,其紫紅色調減小,藍調增大;

鋯釩黃色料(Zr-V)屬“媒染型”色料,結構穩定性差,粒度化對色調影響明顯,因此,一般應在釉料中基本磨好之後再加入混合;

包裹色料雖然也屬於硅酸鋯型,但對粒度非常敏感,長時間研磨易使硅酸鋯晶格受到破壞,導致發色變淺、缺陷增多。

釉料成分與之色料系統的匹配性

要獲得呈色穩定、顏色上佳的色調,除了選用質量穩定的色料以外,基礎釉的配方設計也是很重要的。然而釉料中不同化學組分對各種色料的影響也是不一樣的,需要根據不同情況分析。以下是關於色料與基礎釉的匹配性說明:

含鉻的黑色色料在使用時,釉中的鋅、鎂含量要低,心免引起色調偏綠或偏紅。含鋇的石灰釉有利於黑色料的發色。黑色料在乳濁釉中使用時色調偏灰非黑色。

對於鉻綠(Cr-Cl)色料,釉料中應避免,使用鋅、錫、鎂等成分,以免影響呈色;墨綠(Cu-Cr-Al)色料在含少量鋅的釉中發色更好,孔雀綠(Cu-Cr-Al-Zn)藍綠(Co-Cr)不適合於用於高鋅、高錫、高鎂的釉中,所有含鉻的綠色在釉明釉中呈色鮮艷、鉻綠不適合在乳濁釉中使用,灰色料非常適合在乳濁釉中使用,發色穩定,呈色均勻。鋯灰(Zr-Si-Ca)a色料對釉燒溫度和釉料組成比較敏感,在含鋅釉中偏藍,在高鉛釉中偏綠。藍灰(Sn-Sb)色料在各種釉中發色均勻。棕色色料適合在含鋅釉中使用鉻錫系列色料,如桃紅、瑪瑙紅、紫色色料等,不適合在高鋅、高硼釉中使用,也不適合在高鋰釉和高鎂釉中使用。否則會導致顏色變淺或褪色。在釉中添加少量石灰石、氟化錫有利於鉻錫系列色料的呈色。

鉻基三原色在透明釉,鋯乳濁釉中發色很好,穩定性也很好。但是釩藍(Zr-Si-V)色料不適合於高鉛、高鹼金屬釉;鐠黃(Zr-Si-Pr)色料使用時不能超過1250度;鋯鐵紅(Zr-Si-Fe)色料不適合用於高鉛、高鋅、高鈣、銅鎂和高硼的釉,其在透明釉和乳濁釉中均發色良好。

使用工藝過程

使用色料製作色釉產品過程中,其使用的條件(包括施釉原度、色料加入量、釉料類型、窯爐氣氛、燒成和冷卻制度等等)對色料的呈色也有很大的影響。

比如鈷釉既可用氟化焰燒成,也可用還原焰燒成,也可用還原焰燒成,而用鉻錫紅色料製備的紅色釉則只能用氟化焰燒成,不能在還原焰氣氛中燒成,還原氣氛中燒成會使該色料褪色變白。

鈷黑鉻錫紅、棕色色料對燒成曲線很敏感。在同一基礎釉中,在同一溫度下,保溫時間長短、升溫、冷卻速度快慢均可對其發色產生明顯影響。

再如釩黃色料包裹色料均不適合長時間球磨,否則釩黃易出現釉面缺陷,包裹色料易發生變淺,出現黑心缺陷。

各實驗得出的結論

在中溫高鋇透明釉中,含鉻含量高的色料會導致釉面起泡不適合在液釉中使用。

1)含鈷的料,在高鋇透明釉中發色非常艷麗、純凈;2)錫基色料在高鋇釉中穩定性良好;3)鉻錫紅色料在高鋇釉中褪色明顯,而鉻錫紫色料發色正常;4)包裹色料不適合在中溫高鋇透明釉中使用;5)具熔塊釉粒度分佈對鋯基色料發色影響探究所得如下:6)試對於低溫快燒熔塊釉,粒度分佈控制D10在18-26um之間較合適,太粗或太細都對生產不利。7)鋯基色料的穩定性比較勻,熔塊粒度分佈的不同對其在釉中發色的影響較小;8)要獲得優良的彩色色釉產品,選擇合適的燒成和冷卻制度很重要;

9)包裹型鎘硒紅在三種不同基礎釉中的發色影響探討如下:氧化鋅對發色有利,但是同時會降低燒成溫度,考慮到成本因素,合理的引入量為2%-4%;鈣和鎂的引入對紅色的發色很不利,即使少量的引入也會使釉面潔白,趨於結晶;硅的引入對發色的影響有兩面性,但是不管是促進還是阻礙作用不是很明顯;鈉的引入對發色稍有利,但作用效果不明顯。

燒成溫度的影響

試驗證實,快速冷卻有利於提高熔塊釉面質量,也有利於色料的正常發色,採用慢速冷卻時,色釉的顏色除鋯基色料相對變化較小外,其餘色料均變化較大,而且保溫時間不宜過長,一般控制在5-10min。過長的保溫時間對色料有不得影響。

如何調控各類影響色料發色的因素

選擇合適的礦化劑,礦化劑種類和數量直接影響基發色,氧化物的礦化效果最差,複合礦化劑效果最差。

同一配方,適當提高其合成溫度,有利於顏色的加深。

適當延長原料的球磨時間,使各種氧化物盡可能充分地緊密接觸、擴大其接觸面加快反應速遞。

避免色基礎釉中有其他有色氧化物存在,防止遮羞色料原本顏色

原料的純度要求較高,避免原料帶入的雜質而導致發色。

控制適當的顆粒粒度,不僅有利於呈色,而且對於降低燒成溫度和保溫時間也有明顯的效果。

合成溫度對呈色的影響,制定升溫制度必須考慮到晶格形成速度不能太快,必須保證足夠時間,讓色基進入晶格中,若升溫過快則會導致顏料無色或呈色差。

著色元素的引入形式,在鋯鐵紅中,引入氧化鐵作為著色劑呈色效果差,而鐵鹽的呈色效果較好,因為鐵鹽易溶於水,有較好的濕潤性,分解後顆粒活性較大,易進入晶格之中。

著色元素所對應引入物的多少,若流到引入物含量較多,則呈色較深,若含量較少,則呈色較淺。

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