学文网摘要 本文采用廉价的铁系氧化物，研究了过渡金属氧化物的组成、气氛、晶核剂等因素对釉面金属光泽的影响。通过铁系金属釉的配方设计和工艺控制的优化，得到了有金属光泽艺术效果的制品。
关键词 铁系金属釉，正交，金属光泽
1前言
金属釉是指在基础釉中加入Ti、Co、Cr、Mn、Fe、Ni、Zn、Cu等过渡金属的氧化物中的一种或多种，并在高温下达到饱和，产生金属光泽艺术效果的釉料。具有金属光泽的釉面砖因其高雅、厚重的气质备受建筑陶瓷行业和消费者的青睐。铁系金属釉中由于具有较高含量的铁，因此可以降低对原料中含铁量的要求，拓宽了釉用原料的范围，降低了釉料成本，同时还能降低釉料的烧成温度，节约能耗。本文采用正交设计的组合金属氧化物添加剂，制备了一系列具有金属光泽的铁系金属釉，丰富了金属釉体系。
2实 验
2.1 金属釉用原料及其化学组成
金属釉用矿物原料及其化学组成见表1（由佛山正大制釉有限公司提供） 。
金属釉用化工原料有三氧化二铁（Fe2O3）、氧化锰（MnO2）、氧化铜（CuO）、氧化镍（NiO）、二氧化钛（TiO2）等，化工原料均为化学纯。
2.2 基础釉料组成
本实验采用佛山正大制釉有限公司的基础釉料，其配方见表2。
采用MBNL07型快速球磨机将釉浆球磨45 min，粒度万孔筛筛余
在基础釉料中添加不同含量、不同种类的过渡金属氧化物和晶核剂，优化工艺，制备出具有不同金属光泽的釉料。
2.3 铁系金属釉的制备
依据相关资料，本实验按照正交法设计各氧化物比较合理的组成范围。设计的过渡金属氧化物含量见表3。
按照设计的配方进行称量、混合、球磨制备金属釉料。具体工艺参数为：料：球：水(wt%)=1:1.8:0.8，快速球磨时间17min，釉浆比重1.65～1.75g/cm3，球磨细度：250目筛筛余0.1%～0.2%,添加剂STPP0.2g，CMC0.1g。
2.4 施 釉
本实验在电炉烧成时采用刮釉器施釉，在陶瓷工厂的辊道窑中烧成时采用钟罩淋釉。施釉厚度为0.3～0.4mm。釉层太薄，则形成的釉面质感和光泽度差；釉层过厚，高温下其流动性增加，易造成产品釉层厚度不均，釉面色差大，影响装饰效果。
2.5 烧 成
烧成曲线见***1。
实验室电炉与工业辊道窑的烧成温度和制度有所不同，在实验室电炉中可适当降低温度而延长保温时间，烧成温度为1160℃，保温时间30min，见***1（a）；在工业辊道窑中可适当提高温度而缩短保温时间，烧成温度为1200℃，保温时间15min，见***1（b）。两者都呈强烈的金属光泽，釉面有许多微小的晶亮颗粒，整个釉面有强烈的反射效果。
3实验结果与分析
3.1 光泽度和透光度
釉面光泽度的测定用光电光泽度计进行，结果见表4。
金属釉面的光泽度与釉中物相折射率、含量及烧成制度有关。物相的折射率愈大，釉面的光泽度相对愈高。其中TiO2的影响最大，成釉过程中，部分TiO2形成金红石。金红石折射率大，同时二氧化钛周围发生钛酸盐的重结晶，这些晶体在釉层表面形成富集，且整齐规则地定向排列，对光线产生镜面反射而产生金属光泽。烧成制度对光泽度的影响主要是保证釉面能充分熔融。同时需选择适当的冷却制度以得到所需要的物相，并避免釉面出现失透或过度析晶。
透光度跟釉的物相有关，各物相折射率差值愈大，光的散射愈大，透光度越差；同时，晶相或气相的大小愈接近入射光的波长，散射也愈大，透光度也越差。釉中物相和釉的烧成制度有密切的关系，余筱勤等对此作了详细研究。由于本实验中金属釉的烧成温度较低，同时为了适应工业窑炉生产的要求，故采用了较快的冷却方式。因此，表4中的透光度值比较接近。
3.2 添加物对釉面金属光泽的影响
本试验采用的主要添加物有：气氛调节剂：碳粉；着色金属氧化物：Fe2O3、MnO2、CuO、NiO；晶核剂：TiO2、ZrO2。
在釉料球磨过程中添加一定比例的碳粉一起球磨。实验过程中，按照碳粉与氧化铜的摩尔比为0.5:1，1:1，1.5:1，2:1和2.5:1进行实验，以便在金属釉中提供还原气氛，考察还原气氛对金属釉的影响。实验中发现，添加碳粉后能够改变不同价态铜的比例从而得到不同金属光泽的釉面。随着碳粉含量的增加，金属光泽逐渐增强，当比例为5:1时，失去金属光泽，合适的比例为1.5:1。
添加不同的过渡金属氧化物在釉料中会形成不同色调的金属光泽，翟新岗、余筱勤等做了比较详尽的研究。由于本实验采用的是组合金属氧化物添加剂，实验现象有所不同：2，7，9，16样品有强烈的金属光泽，颜色逐渐由黄色向粉红色再向深绿色转变，这可能是由于MnO2和Fe2O3的含量增加而导致的。随着TiO2含量的增加，釉的光泽度提高（2，7，9，16）。但当TiO2达到一定含量后光泽度不再提高，反呈下降趋势（4，5，11，14），较合适的含量为4%。
实验发现，在釉料中引入TiO2、ZrO2晶核剂，能够有效地促进晶体的成核和生长，缩短烧成时间。但晶核剂的引入量不能过高，否则釉中得不到所需要的晶相或者是晶体尺寸过大，不能产生良好的金属光泽。本实验选用了TiO2、ZrO2进行对比，在铁系金属釉中引入TiO2的效果比引入ZrO2的效果好。TiO2适宜加入量为4%，ZrO2适宜加入量为6%。
4 结论
(1) 铁系金属釉突破了以前的金属釉的烧成制度，将温度降低至目前墙地砖的烧成温度，能够与墙地砖坯体相适应，并能呈现良好的金属光泽。
(2) 铁系金属釉的最佳烧成温度为：实验室电炉中 1150～1180℃，高温保温时间30min；辊道窑中1180℃～1220℃，高温保温时间15min。
(3) 不同组合的金属氧化物添加量可得到不同金属光泽的铁系金属釉，其中Fe2O3对形成金属光泽影响甚微，只对金属光泽的色泽有较大影响。铁系金属釉中TiO2作晶核剂时，适宜加入量为4%。
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