结晶釉之结晶原理与影响因素

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1、结晶釉之结晶原理与影响因素刘钦志【摘 要】本文通过分析结晶釉所用原料、配方与烧成,结合实验情况来分析结晶釉 的结晶原理,以及结晶釉中可能影响其结晶的各种因素,并提出了在传统升、顿、追 降、保、降的六字烧成法的基础上增加再升、再降、再保三道工序的新烧成方 法.期刊名称】佛山陶瓷年(卷),期】2010(000)004【总页数】3页(P18-20) 【关键词】 结晶釉;结晶原理;烧成制度;晶体生长【作 者】 刘钦志【作者单位】 广东省大埔陶瓷工业研究所,大埔,514247【正文语种】 中 文结晶釉是一种人工晶体花釉，是在基础釉上引入了结晶剂，通过对其进行烧成控制， 在釉层中形成各种形状花纹晶体的釉料

2、。古往今来，美观大方的结晶釉产品一直都 是许多学者研究的对象。早在宋代我国就成功研制出了“星盏”、“茶叶末”、 “铁锈花”等结晶釉，但直至二十世纪五六十年代以后，结晶釉才进入了商品化生 产的发展阶段。本文从结晶釉的使用原料、结晶釉配方和烧成方法三个方面来研究 结晶釉的结晶原理。2.1 结晶釉的成分结晶釉一般是在含氧化铝较低的釉料中加入结晶剂（如 ZnO、MnO2、TiO2 等）， 使之达到过饱和析晶而获得的。由于釉的基本组成是铝硅酸盐，可用通式ROXAI2O3 YSiO2表示，当AI2O3和SiO2含量都较少而且SiO2/AI2O3比例较大时，就容易析晶，可得到辉石类矿物和正硅酸盐的橄榄石类等

3、矿物晶体。一般 控制SiO2含量为40% 50% , AI2O3含量为10%以下，SiO2：AI2O3 = 12：115:1。2.2 结晶釉配方 釉的高温粘度对结晶的影响很大，高温粘度越大，则越不易析晶，晶体长大也很困 难。因此，宜选用高温熔体粘度低的釉料，以促进析晶及晶体长大，如可采用以下 配方：玻璃粉33%、石英5%、长石10%、白云石5%、R2熔块20%、氧化锌 25%、高岭土2%。釉料组成直接影响着釉面析晶的效果。结晶釉料常用玻璃粉，它主要用于调节釉的 高温粘度与析晶温度，粘度的大小直接束缚着成晶质点在熔体中的扩散迁移。在不 同的粘度下，晶体的生长速度是不同的，由式（1）可以推算出晶体

4、大小： 式中：R晶体半径；D扩散系数；K温度常数；t时间；C成晶物质在熔体中的溶度。但是，当粘度小到泰曼析晶理论的T晶以下对应的粘度以后，则随熔体粘度的减 少，晶体不但不长大，反而会因溶解于玻璃质熔体中而变小。由此，所需要晶体的 大小，可以通过改变保温时间，或改变保温温度从而改变成晶物质在熔体中的溶度 来控制晶体的生长发育。由改变保温温度来控制，容易发生晶核熔融或产生大量晶 核的现象，不利于研究控制，所以，通常是设定一个最为合适的温度，通过延长或 缩短保温时间来控制晶体的生长发育。如上述配方中，在1160工保温时，晶体大 小和保温时间的关系如表 1 所示。从泰曼析晶理论可知：任何釉熔体的析晶，

5、首先要形成一定尺寸大小（临界尺寸） 的晶核，如果是达不到临界尺寸的小核（核胚），即使形成了也是很不稳定的。要 形成大的晶核，则需要相当的原子或离子，从熔体中一个个排列到核胚的一定位置 上来。一般来讲，晶核数量越多则晶花越多，但当数量太多时，因为每个晶核都按 照自己的结晶习性生长，会形成众多的小晶体，互相重叠、拥挤，无法长大为晶花 因此，只有当晶核数量适中时，才可以长成完整美丽的晶花。结晶釉中的结晶剂，一般在釉熔体中的溶解度小，溶解速度较慢，所以其在釉中含 量不高时，就可以达到过饱和状态而形成晶核，长大为晶花。不同种类的结晶釉所 用的结晶剂是不同的，例如：硅锌矿结晶釉的结晶剂是ZnO ;辉结晶釉

6、的结晶剂 是金属氧化物，如 TiO2、ZnO、Fe2O3 等；当然还有一些是金属元素的盐类，如 MgCO3、石灰石（CaCO3 ）等。笔者经过多次研究实验，发现当釉式为式（1）所示时，此时SiO2/AI2O3大概在13.5 左右，使用白云石、碳酸钡来调节釉的性能和烧成温度，所得釉料的高温流 动性很好。结晶剂的含量则需要根据结晶釉的结晶方式的不同而改变，如硅酸锌结 晶釉，若要得到较好的定位结晶时则少加，氧化锌加入量大概为23%28% ;如 要得到无规则大量结晶时则可以多加，氧化锌添加量甚至可以在40%以上。2.3 结晶釉的烧成大部分结晶釉的烧成都采用传统的“升、顿、追、降、保、降”六字烧成法，其

7、掌 握较为困难，在保温阶段常因为晶体内含有的潜热的散发，往往达不到预期的效果 同一配方，采用不同的烧成曲线，晶花形状是不同的。如硅酸锌结晶釉，当温度降 至结晶温度范围，并有足够的结晶保温时间时，由于结晶潜热的放出，使局部温度 波动太大，忽而达到熔点，忽而降到熔点以下，结果局部釉面回升到熔点，使一部分晶体被釉熔解，所得到的晶花只是晶体碎片。这种晶花往往呈树枝状、针状，若要得到放射状、蜘蛛网状的晶花，则需在结晶温度范围稍为偏高的温度下，把保温时间拉长；而若要得到圆形晶花，须在结晶温度范围偏下限的温度下进行保温，保 温时间拉长。一般来说，达到最高温度时须尽快降温至保温温度，降温速度越快越 好，快速降

8、温有利于晶核的产生。笔者经多次实验，在结晶釉以往的烧成基础上增加了“再升、再降、再保”三道烧 成工序，即：升、顿、追、降、保、再升、再降、再保、降。主要是针对晶核内残 余的潜热的散发，通过再升、再降、再保三道工序，可以进一步减少晶核内多余潜 热的发散。同时，可以熔解一部分较小的晶核，使晶核数量不至于太多，以免晶核 拥挤而使晶花长不大，如本实验中硅酸锌的烧成曲线与传统烧成曲线的对比见图 1。3.1 高温粘度对晶体长大的影响 晶体的生长受熔体粘度制约，粘度的大小直接束缚着成晶质点在熔体中的扩散迁移， 粘度越大，扩散速度越慢，但当粘度小到泰曼析晶理论的T晶以下对应的粘度以 后，则随着熔体粘度的减小，

9、晶体不但不长大，反而会因溶解于熔体中而减小。3.2 杂质对晶体长大的影响由于杂质的存在，产生相界面，晶体的长大就会受到异相界面的制约。只有能量足 够大、运动速度足够时成晶质点才有可能穿过相界面粘附到晶核上去。如杂质对晶 核是润湿的，则会将晶核包裹起来，使成晶质点无法粘附到晶核上去，则晶核无法 长大。3.3 釉层厚薄不匀对晶体的影响 由于釉层厚薄不匀使得部分釉面热能相对集中，而溶解少量的新生成的晶花边缘， 从而呈现网状晶花。使用浸釉法釉浆较为均匀，只要操作得当，一般很少出现厚薄 不均的现象；而使用淋釉法釉浆极易产生厚薄不均的现象，从而影响釉面的结晶。3.4 烧成对晶体的影响烧成对晶体的影响主要体

10、现在两个方面：（1）最高烧成温 度对晶体的影响 最高烧成温度对晶体的生长影响很大，尤其是对结晶剂均匀分布于釉中的结晶釉。若温度偏高，由于结晶剂均匀存在与釉中，其烧成范围很小，只有1OC左右，很 容易造成晶核熔于釉中，无法得到晶体。而若温度过低，则烧成后釉面粗糙亚光， 晶体很小。（2）保温温度对晶体的影响 如保温温度过高，则刚形成的晶核会随之熔于釉中或部分熔于釉中，造成无晶花或 不完整的晶花碎片；而保温温度过低，则会使得釉面稠化，结出的晶花小，而且， 温度过低还会形成许多晶核，产生晶花重叠现象。（1）结晶釉一般都是在含铝量相对较低的基础釉中加入结晶剂（如 ZnO、MnO2、 TiO2 等），使之达到过饱和而获得的；（2）结晶釉一般都要求是高温粘度较低的釉料，便于晶体长大；（3）结晶釉的烧成一般采用“升、顿、追、降、保、降”的六字烧成法，在传统 的六字烧成法的基础上，增加“再升、再降、再保”三道工序后，有利于散发晶体 内的潜热，从而得到发育良好的晶花。【相关文献】1 李家驹陶瓷工艺学M.北京：中国轻工业出版社，1999.2 张玉南陶瓷艺术釉工艺学M.江西景德镇陶瓷学校，2009.