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瓷砖各类釉用原料及作用大揭密
来源 : 陶瓷资讯网     阅读 : 13809    作者 :     2014-10-31 瓷砖釉用原料
    釉用原料的种类很多,既有长石、石英、粘土等各类天然矿物原料,也有不同类型的化工原料。各种原料都能为釉的组成提供一种或几种氧化物组分,而这些组分决定了釉的性质。因此,要合理的选用制釉原料,必顺了解并掌握釉中各氧化物的作用及各种原料的性能特点。
1、引入SīO2(硅)原料
    SīO2是玻璃生成体氧化物,在绝大多数釉组成中,SīO2含量占50%以上,在日用陶瓷釉中一般含有60%-70%。在釉中SīO2含量增加能影响釉的许多性质,如提高熔融温度、提高釉的粘度、增加釉对水溶性和化学侵蚀的抵抗能力、增加釉的机械强度和硬度、降低釉的膨胀系数等。但上檺和用也受其他因素的影响,不能独立地只考虑SīO2的作用。
    SīO2组分除由长石、粘土等硅酸盐原料提供外、主要由石英原料满足。釉用石英原料的种类与坯料相同,但纯度要求更高,通常要求烧后呈白色,容易粉碎,其化学组成为:SīO2>99%,AI2O3<0.1%,F?2O3<0.05%,CaO<0.1%,MgO<0.1%,K2O+Na2O<0.15%.
2、引入AI2O3(铝)原料
    AI2O3原料是网络中间体氧化物,在釉熔融过程中,通常能夺取游离氧形成四配位而进入硅氧网络,加强玻璃网络结构,在釉中的主要作用是:提高釉的硬度机械强度、提高釉的耐化学侵蚀能力、降低釉的膨胀系数、提高玻化能力,但含量过多会明显增大釉的难熔程度和釉熔体的粘度。
    AI2O3主要由粘土提供,长石或瓷石也带入一部分AI2O3。在釉中引入粘土原料,除满足AI2O3组分要求外,更重要的是提高釉浆的悬浮性、稳定性及增加釉层在坯体上的附着力和强度。因此,都选用优质高岭土,而不选用含F?2O3量高、结合性差的粘土。
3、引入K2O、Na2O、Lī2O(钾、钠、锂)原料
    K2O、Na2O和LīO均系网络外体氧化物。在釉熔融过程中,它们都具有极强的“断网”作用,能显著降低釉在熔融温度和粘度,是釉的主要熔剂组分。所不同的是K2O和Na2O都明+显增大釉的膨胀系数,降低釉的热稳定性、化学稳定性和机械强度,而Lī2O的助熔作用更强,用锂置换钠则降低热膨胀系数,提高釉的光泽度、化学稳定性和弹性。
    引入K2O、Na2O的原料主要是钾、钠长石和釉用瓷石。钠长石与钾长石比较,釉易于熔融但光泽不佳,釉的最佳钾钠比较<K2O/Na2O>应不低于2。K2CO3、Na2CO、KNO3、Na NO3等化工原料仅在某些熔块釉中部健釆用。Lī2O虽然价格贵一些,但由于其特殊的优点,广为应用于釉中,可用锂辉石引入Lī2O,此外还锂云母、透锂长石等,在我国的新疆、江西等地均有含锂矿物原料。
4、引入CaO(钙)原料
    CaO是二价网络外体氧化物,能在高温下入出游离氧,破坏网络结构,使熔体粘度降低,有助于釉熔融,是良好的高温熔剂组分。但温度较低是,Ca2+离子力求满足自己的配位要求,又能连接网络断点,使结构紧密、黏度增加,而加速熔体的固化。与碱金属氧化物相比,CaO能降低釉的膨胀系数,提高釉面硬度、化学稳定性和机械强度,并能促进与坯体的良好结合。
    在某些釉配方中如含有一定成分的CaO,在赤热温度作用下将立即与黏土中SīO2强烈化学反应,当温度超过1150℃更为明显,CaO用量不得超过18%。否则将提高釉的耐火度,并在釉中析出微小结晶,导致釉层失透。这也是形成无光釉的方法之一。
    CaO通常以石灰石、方解石、大理石、白垩等钙质碳酸盐或硅灰石引入。采用白云石、小白矸等原料时要考虑所带入的MgO含量。用石灰石等碳酸盐类原料满足釉料中的CaO组分虽然应用已久,且价格低廉,但其高温分解所放出的气体往往对烧成操作和釉面质量有一定影响。近几年来,对硅灰石的开发和研究结果表明,用硅灰石取代碳酸盐原料有很多优点,因为硅灰石本身不带灼碱,釉烧过程中,不仅避免了分解气体对釉面质量的影响,而且使干釉层的收缩降低,有利于与坯更好附着。、
5、引入MgO(镁)原料
    MgO也是二价网络外体氧化物,在釉中的作用与CaO类似,高温下提供游离氧,是强助熔剂,增加釉的流动性,温度降低时则提高黏度,只是在程度上较CaO弱些。但它能增大助熔范围,降低釉的膨胀系数,促进中间层的形成,从而减弱釉的发裂倾向。
    引入MgO的原料有菱镁矿、滑石、白云石和其他含镁的原料。采用菱镁矿时,用量不宜过多,最好不要超过6%,否则将明显产生缩釉缺陷。以滑石引入MgO是既可克服缩釉现象,同时又可提高釉的抗气氛能力,还可以获得一定的乳浊度,从而提高右面白度。但生滑石的鳞片状结构及高温下分解排气对釉料研磨、釉浆使用及釉面质量也会产生一些不良影响。因此,通常都将滑石煅烧后使用。用白云石引入MgO时,不会产生乳浊,能提高其透光性,常被用于透明釉配方中。小白矸是产于华北的一种富含SīO2的镁、钙质碳酸盐原料,由于知底细腻,结构松散,能使釉浆获得良好的悬浮性和稳定性,还可以增强釉与坯的附着。因此,在我国北方瓷釉中已被普遍应用,加如量在5%~12%。
6、引入ZnO(锌)原料
    在许多类型的釉中,如炻器釉、建筑陶器釉、瓷器釉等,ZnO是很重要的成分,它是一种强熔剂,能在较大范围内起到良好的助熔作用,并可增加釉的光泽,提高釉面白度,降低膨胀系数,提高折射率,促进乳浊。由于ZnO在釉熔体中有很强的结晶倾向,价格较高,因而在透明釉中引入不宜过多,一般控制在5%以下。但作为结晶剂可作为结晶釉的主要成分。
    ZnO由锌白引入。锌白呈白色或淡黄色,颗粒较细。使用前必须煅烧,因为生锌白细毒大、活性高,与水接触后在颗粒表面生成一层胶凝的氢氧化锌,使釉浆稠化,严重影响其性能。经煅烧处理后,颗粒聚集变大,活性降低,限制了氢氧化锌的生成,从而消除了对釉浆性能的影响。同时还能减少釉在烧成过程中的收缩,并减少了因收缩而出现的秃釉及起泡等缺陷。
7、引入PbO原料
    PbO是最强的助熔剂,能与SīO2和B2O3化合形成玻璃。它的特点是能显著增大釉的折射,率赋于釉百极好的光泽,增加釉的抗张强度和弹性。但会大大降低釉百硬度,并需在氧化气氛下釉烧,因有毒性,其使用受到一定限制或必顺制成熔块。
    引入PbO的原料主要是铅丹(Pb3O4)、密佗僧(PbO)和铅白[2 PbO·Pb(OH)2]。铅丹为橙红色粉未,又称为红丹,加热至500℃以上则为解放出氧气:
2 PbO→6 PbO+ O2↑
    密佗僧又称黄丹,是一种黄色粉未,常含有Pb,且易被还原,不常粉未,亦称为碱式碳酸铅,加热时于400℃分解:
2 PbCO3·Pb(OH)2→3 PbO+H2O↑+2CO2↑
    由于铅白易于分解,价格较贵,又无氧化性,所以也少釆用。
8、引入B2O3原料
    B2O3是强助熔剂,适量引入釉中能显著降低釉的熔融温度,降低釉的膨胀系数,增大釉对淘折射率,提高光泽度,提高釉面硬度和弹性,熔融物不但本身不结晶,还能阻其他化合物结晶倾向,故可避免釉失透现象发生,对着氧化物的溶解性很强。
    引入B2O3的原料为硼酸、硼砂和含硼矿物。
    硼酸(H3BO3)鳞片状白色结晶粉未,相对密度为1。44,易溶于水,185℃熔融并分解,300℃完全失水变成B2O3。
    硼砂(Na2 B4O7·10 H2O)为白色菱形结晶粉未,相对密度1。72,易溶于水。加热时于320℃失去全部结晶水,成为无水硼砂。无水硼砂熔点为741℃,沸点为1575℃,同时分解。由于含水硼砂在空气中即能风化,因此应在密闭状态下储藏,否则会因失去部分结晶水而导致成分的变化,影响配料的准确性。含硼矿物主要有:硼镁石(MgHBO3),钠硼解石(Na CaB5O9·8 H2O)和硅钙硼石[Ca2B2(SīO4)2(OH)2。
9、引入BaO(碳酸钡)原料
    BaO在碱土金属氧化物中的助熔作用最强,并能显著提高釉的折射率,增加釉面光泽。
BaO主要由硫酸钡引入。BaCO3为白色粉未,有毒,相对密度为4。43,不溶于水而溶于酸,即使有少最胃酸也会溶解,因此吸入人体内极为危险。BaCO3本身的分解温度在1360℃左右,但在SīO2和其他碱性组分存在时,于700℃以下即能分解,并重成硅酸盐。天然的硫酸钡(BaSO4)、氢氧化钡[Ba(OH)2或硝酸钡[Ba(NO3)2等引入BaO。由于含钡原料均有毒性,所以使用时应特别注意。
10、其他原料
    除上面所讨论的几种原料以外,在瓷釉中常用的原料还有骨灰、锆英石、硫酸锶、瓷粉等。
    在瓷釉中加入ZrO2或锆英石(Zr SO4)可提高釉面白度和耐磨性,而且能增大抗釉面龟裂性和釉面硬度,实验证明引入7%锆英石可提高白度8%左右。
    在釉中引入煅烧骨灰可提高光泽度,并使釉面润。
    碳酸锶对降低釉的熔融温度,提高光泽度,扩大烧成范围有利。例如在日用瓷釉中以氧化锶代替氧化钙,可增加釉的流动和溶解度,降低软化温度,少许提高膨胀系数。在含锆釉中,以锶化合物代替CaO或BaO将促进坯、釉中间层的化学反应。
    瓷粉加入釉中,以取代少部分长石,可以提高釉的熔融温度和降低釉的粘度,还可以减少釉面针孔,提高白度。在我国南北方瓷区均有较成功的经验。
    此外,釉中常釆用一些乳浊剂如SnO2、Tī2O、ZrO2、锑化合物、氟化物、磷酸盐等,也使用一些着色剂以增加艺术感,如锰、铬、钴、铜的氧化物或化合物等。
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