3.4.1 釉料配方的制定原则
合理的釉料配方对于获得优质的釉层至关重要。在制定具体釉料配方时,需要遵循以下几个关键原则:
根据坯体性能调整釉料熔融性能:釉料的熔融性能涵盖熔化温度、熔体性质和釉面特征等方面。首先,釉料需在坯体烧结温度下成熟。为确保釉在坯上均匀铺展,釉料的成熟温度应接近坯体烧成温度且略低。为防止釉泡和针孔等缺陷,釉料应具备较高的始熔温度和不小于30℃的熔化温度范围。
选择与坯体相适配的釉膨胀系数:“正釉”可提升产品抗张强度和热稳定性,利于坯釉结合。釉的膨胀系数应接近坯体且略低,两者差异程度取决于坯体种类和特性。
选择与坯体相适配的釉酸碱度:坯釉结合面发生化学反应,形成中间层是确保坯釉紧密联合的关键。酸性坯配碱性釉,碱性坯配酸性釉。酸碱度用系数CA衡量,一般日用瓷器CA为1~2,精陶CA为1.2~1.3,瓷釉CA为1.5~2.5,含硅量高配石灰釉。
关注釉的弹性和抗张强度:坯釉结合与釉的弹性和抗张强度密切相关。釉需具备较高抗张强度和与坯体匹配的弹性模数。
合理选择原料:釉料原料种类繁多,包括天然矿物和化工原料。不同原料在高温下的性能差异显著,如熔融温度、高温粘度、密度和粘附性等。即使化学组成合理,原料选择不当也会影响釉浆性能和釉面质量。
Al₂O₃来源:优先从长石引入,避免由粘土带来熔化不良问题。釉料组分复杂,多数为不同密度瘠性料,需适量粘土改善釉浆悬浮性和坯体结合力,粘土用量控制在10%以内,部分用膨润土。预烧部分粘土或引入少量瓷粉,可防止干燥开裂和烧后缩釉,增强坯釉结合。
MgO应用:用MgO降低釉膨胀系数、提高弹性时,滑石是优质原料,可改善釉浆悬浮性,增宽烧成范围,提升釉抗气能力,克服烟熏和发黄缺陷,强化乳浊作用提高釉面白度。MgO达3%时,釉表面张力过大引发缩釉,白云石引入MgO不会明显乳浊,适合透明釉。
滑石和ZnO处理:滑石预烧(1250~1350℃)并细磨后使用,部分滑石提高釉浆悬浮性。ZnO含量高时,部分ZnO需预烧(1000~1200℃),ZnO助熔,提升釉热稳定性、白度和光泽,扩大烧成范围,但用量过多或全部生ZnO会导致脱釉、晶析和缩釉,影响釉彩,需限制用量。
综上所述,氧化物对釉性能影响复杂,同一氧化物对釉性能影响因原料种类而异。确定釉料配方时,需明确主要矛盾,结合实际操作经验和坯体坯釉系统特性进行调整。
3.4.2 确定釉料配方的方法与步骤
确定釉料配方所需资料
确定釉料配方前,需掌握以下资料:
坯体的烧成温度、烧成范围及烧成气氛、坯体的主要化学组成。
对釉面特征(如光泽、乳浊、透明等)及制品机械强度、热稳定性、釉的耐酸碱能力及硬度等性能的具体要求。
制釉原料的化学组成、含杂质情况及工艺性能等。
利用三元相图确定釉料配方
借助三元相图和有效的经验,将生产用原料换算成相应的三元系统组成。以长石釉和三元相图关系为例:
将生产用长石釉的组成换算成相应的CaO-Al₂O₃-SiO₂三元系统组成。在三元相图中确定组成点的位置。结果表明,优质光泽釉的组成多处于Al₂O₃:SiO₂=1:7至1:11.5的线段间阴影区域内(见图3-11)。其中,a、b、c、d、e为五种标准光泽釉的配方组成(见表3-25)。


对于碱性组成为0.0~0.3K₂O(Na₂O), CaO为0.7~1.0的光泽釉,其组成区域以共晶线XY及其附近为界向斜长石结晶区伸展。由于Al₂O₃:SiO₂=1:7和1:11.5的线段间距离较近,因此只要Al₂O₃略增加,组成点就会进入钙长石结晶区。当Al₂O₃:SiO₂>1:11.5时,即SiO₂含量增多,釉中会析出方石英,釉面失去光泽,釉的烧成温度也应适当提高至1250℃以上。因此,光泽釉的配方组成范围为:
Al₂O₃:SiO₂=1:7~1:11.5
硅酸盐为碱性和中性氧化物总量的2~3倍
Al₂O₃约为8~10倍
在实际釉料配方中,硅酸盐的用量范围大致为:
0~0.2分子数:SK₃O₂O₂
0.2~0.5分子数:SK₂O₃O₃
0.5~1.25分子数:SK₁O₂O₂
少量Al₂O₃虽可增加釉的流动性,但过多会显著提高釉的成熟温度和粘度,过多则使釉面无光或光泽发暗。
氧化物对釉性能的影响
BaO、ZnO、MgO等氧化物对釉性能的影响可归纳如下:
在高温熔融性中,CaO的重要性远较其他碱性成分重要。
添加少量MgO可使CaO-Al₂O₃-SiO₂系统易熔。用ZnO替代CaO时,该系统能在大范围内产生低共熔作用。
以MgO和ZnO为主要碱性成分时,釉中的Al₂O₃:SiO₂比值较以CaO为主的釉大。
不同碱性成分的RO-Al₂O₃-SiO₂系统的最低共熔物具有不同的Al₂O₃:SiO₂比值。例如:
BaO系统中为1:9.2
CaO系统中为1:9.0
MgO系统中为1:5.9
ZnO系统中为1:4.5
以上组成点仅供参考。在将实用釉转换为相应的CaO-Al₂O₃-SiO₂或K₂O-Al₂O₃-SiO₂三元系统时,采用Richters的近似原则,即各氧化物的质量分数分别乘以转换系数,然后在相图中找到相应位置。
利用测温锥图进行配方
根据经验,用标准测温锥测定陶瓷坯体的烧成温度时,两者之间相差4~5个锥温。因此,在配制釉料时,可根据坯体的烧成温度选择适当的测温锥,利用测温锥的组分作为釉料配方的参考。
3.4.3 釉的配方计算
釉的配方计算方法
釉的配方计算是根据釉的化学组成计算出各原料的配合比,这一过程称为釉料配方计算。生料釉的计算方法与坯料相似,可参考相关章节。
熔块釉的计算
熔块釉是先将釉料配方中的部分原料按比例配料混合后,经高温熔融、淬冷制成熔块,再与其他生料配料,混合粉磨而成的釉。关于熔块与生料的比例,存在不同意见。有人认为大部分原料应放入熔块,只留5%~10%的生料配釉;也有人认为应保留较多生料,甚至高达50%。综合各种意见,熔块与生料的比例对釉与坯的适应性和釉的熔融性能有显著影响。熔块中釉料比例较高时,釉对烧成温度的敏感性降低,低温时流动性好,高温时黏度变化小,烧成范围变宽。因此,建议熔块比例控制在80%左右,生料比例控制在20%以内。生料应选择不溶于水或具有良好悬浮性的原料。
熔块配制原则
均匀熔化:在确定酸性氧化物与碱性氧化物的比例时,必须考虑PbO、B₂O₃和碱金属组分在高温时的挥发量。一般要求熔块中(R₂O+B₂O₃)/(R₂O+RO)在(1:1)~(3:1)之间。
原料选择:凡用于引入Na₂O和K₂O的原料通常需置于熔块原料中,长石例外。含硼化合物必须放入熔块中。
化学平衡:熔块中的Na₂O和K₂O的分子数总和必须小于其他碱性氧化物的分子数总和,以制得不溶于水的熔块。
硼化合物:对于含硼熔块,必须使SiO₂:B₂O₃≥2(通常为3),因为硼酸盐溶解度大,增加SiO₂可降低熔块的溶解度。
熔块熔化温度:提高熔块的熔化温度会增加挥发组分的损失,因此需控制Al₂O₃含量,使其小于0.2倍分子数。Al₂O₃过多会增加熔块黏度,使物料不易均匀。
实例计算
例3-9 已知釉式如下,试计算该釉的熔块配料配方和该釉的釉料配方。并验证熔块配方是否符合熔块的配制原则。

解:根据熔块配合原则,所有B₂O₃及可溶性原料必须放入熔块中。B₂O₃最好用硼砂引入。由硼砂引入的Na₂O不得超过所需的Na₂O量,不足部分用硼酸补充。此处K₂O由钾长石引入,Al₂O₃由钾长石引入,不足部分由高岭土引入。由于考虑到釉的悬浮性能,保留部分PbO作为生料。黏土会提高熔制温度,宜少用或不用,一般不超过10%。
第一步:熔块配料的初步分配
根据熔块配制原则,初步分配熔块配料的组成(分子数)为:
熔块的实验式如下:

第二步:计算熔块配料的配合量
根据各氧化物的分子数、相对分子质量和使用原料,计算熔块配料的配合比和熔块分子比。计算结果见表3-27至表3-29。


第三步:验证熔块配方
由此可知,该熔块配方基本符合配制原则。



