辊道窑快烧铁红釉的研究

    沈荣伟

    

    

    

    摘 要：通过对辊道窑烧制铁红釉的研制，为铁红釉应用在瓷质釉面砖体系开发新产品提供配方基础。试验对铁红釉中主要析晶体“α-Fe2O3”的析出量，从配方角度进行分析研究，对铁红釉的生产具有参考价值。

    关键词：铁红釉;分相剂;高温粘度

    1 前 言

    铁红釉是一种由朱红到深红色的铁结晶釉，亦称铁红花釉或朱斑釉，俗称红桔釉。是我国宋朝时就有的一种传统名釉。铁红釉属铁系结晶釉范畴，釉面呈茶褐色的底色，其上有豌豆大小的圆形分立的红色结晶，是一种引人喜爱的陶瓷釉。

    铁红釉是一种典型的分相花釉。普通陶瓷釉不具有分相性，Al2O3的含量较低（约为10%），在低铝氧的配方中，引入适量的P2O5作为分相剂和适量的Fe2O3作为着色剂与助熔剂。釉熔体在冷却的过程中，磷硅酸盐的玻璃基质中逐渐形成富铁液滴，分散在基质中的这种液滴表面张力小，能够聚集成团形成朱斑。高温下，这种聚集体继续产生液相分离，从而形成更加富铁的高铁相与低铁的贫铁相，在连续的高铁相中析出α-Fe2O3构成大红花。

    铁红釉一般以长石、高岭土、石灰石、滑石和骨灰（磷灰石）等为原料，以Fe2O3为结晶呈色剂，制成釉浆后施于坯胎上，在1260～1360℃左右的温度范围内烧成。在软质瓷的1150 ～ 1200℃左右温度未曾有报道。本研究利用铁红釉的液相分离原理，在Tmax=1200℃、t=55 min的辊道窑烧成制度下，于CaO-SiO2-P2O5系分相釉中引入适量的P2O5作为分相剂、适量的Fe2O3作为着色剂和结晶剂配制出铁红釉。该研究的成功，为瓷质釉面砖产品提供了新的产品效果。

    2 试 验

    2.1 釉用原料

    釉用原料有钠长石、高岭土、玻璃粉、石英、方解石、烧滑石、冰晶石、磷酸铝、氧化铁红等，磷酸铝、氧化铁红等均为工业纯。其主要原料的化学成分见表1。

    2.2 所用陶瓷砖坯体的化学组成

    化学组成见表2。

    2.3 釉料制备与工艺参数

    釉料制备工艺流程：配料→球磨→喷釉→干燥→烧成。

    球磨参数：按配方计量称量釉料。以料球水比为1：1.5：0.8的比例在快速球磨罐里球磨到细度为325目筛余0.3%，釉浆比重1.5备用。

    喷釉参数：釉浆比重1.5，施釉量分别为5.0 g/dm2，6.5 g/dm2作对比。

    2.4 釉料配方

    配方组成见表3。

    2.5 窑炉烧成参数

    各区间温度见表4。

    窑炉烧成周期：T= 61 min;频率：35.5 HZ;

    最高烧成温度：1235℃。

    3 试验结果与讨论

    3.1 氧化硅、氧化铝组成的影响

    不同的硅铝含量会影响α-Fe2O3的析出。

    当Al2O3含量增大时，釉面无光，铁红不容易析出，釉面发暗。因此，高岭土在保证釉浆悬浮性能的前提下，尽量少些。

    当SiO2含量增大时，釉料的高温粘度增大，釉层在高温下不容易发生液相分离，釉面光泽度提高，颜色变黑，α-Fe2O3不容易析出甚至是不析晶，见图2。

    当SiO2含量减少時，釉层在高温下粘度小，容易发生液相分离，但是釉料的耐腐蚀性将大为降低。因此，对应于软质瓷的辊道窑烧成制度而言，合适的硅铝含量以及高温下釉层中液相分离能力，是保证釉层中α-Fe2O3顺利析出的必要条件。见图3，红色的α-Fe2O3被掩藏在釉层中间。

    当SiO2、Al2O3同时足够小时烧制的釉面，在阳光或射灯照射下会有熠熠生辉的反光出现，如同金星闪耀。相信若继续深入，将能调制出辊道窑条件下快烧的铁金星釉。

    对于SiO2、Al2O3、R2O 的含量而言，釉层随着高温粘度的变化导致液相分离的程度变化，从而导致铁红釉都有一个红花较小→红花适中→红花连成片的演变过程。

    3.2 碱金属与碱土金属氧化物含量的影响

    碱金属氧化物主要是K2O与Na2O，由长石与玻璃粉引入，是釉中玻璃相的主要成分。在一定范围内增加碱金属的含量、甚至是导入强熔剂冰晶石，有利于降低熔体的粘度，有利于晶体的析出。

    铁红釉中碱土金属氧化物主要是CaO、MgO，它们是熔融能力不如碱金属强的助熔剂，适当的方解石可以提高釉的透明度与光泽度，烧滑石的引入有助于提高釉的热稳定性。铁红釉中，方解石与烧滑石的引入量不能多，但是也不能没有，其质量比对晶体析出有较大影响，一般为1：3比较好。

    3.3 P2O5含量的影响

    P2O5引入的矿物种类对液相分离有显著的影响。在本釉料配方系统中，加入磷酸钙不容易析出铁红晶体，釉面偏向发黑，估计是棕色的Ca-Fe2O3生成较多且富集所致。而使用磷酸铝则能获得较好的铁红效果。

    P2O5的含量对液相分离也有着显著的影响。随着磷酸铝含量的增加，釉层中α-Fe2O3晶体的含量也增多，甚至连成一片。

    3.4 釉层厚度的影响

    随着釉层的增厚，釉面趋于平整，釉中的结晶由少逐渐增多变大。图5是三组配方在不同厚度下的结晶对比图。

    3.5 Fe2O3含量的影响

    配方中Fe2O3的加入量不同，对铁红釉的釉面效果有较大的影响。当加入量较低时，釉面呈黄棕色，随着Fe2O3的加入，釉面颜色逐渐向红棕色过度，显微镜下可观察到，Fe2O3少时，25#配方中的圆形黄色晶体多，Fe2O3逐渐增多时，23#配方中不规则的红色晶体增多，并随着釉层高温下液相分离能力的增强而逐渐连成片。

    3.6 烧成制度的影响

    同样的配方，不同的烧成制度会直接影响釉的熔融状态、液相分离能力等。因试验条件的限制，该影响并没有进行系统的研究。但是从配方调整的情况看，相同的配方，若适当提高烧成温度及高火保温时间，将令α-Fe2O3的析出量增多并连成片。传统的铁红釉制品，比辊道窑烧制出来的效果要好，除了配方因素之外，其窑炉烧制条件的配合，也是密不可分的。

    4 结 论

    （1） 通过合适的配方调整，可以在辊道窑里烧制出传统的铁红釉效果。其中P2O5的含量是液相分离的关键原料，引入的方式不同，其在釉料中的分相能力有差异。

    （2） 不同的硅铝含量会影响釉料的高温粘度，从而影响釉面的颜色与α-Fe2O3的析出，但是随着配方调整，其液相分离能力的不同，α-Fe2O3析出情况不同，导致釉面质感与颜色也会不同。工艺人员可根据效果需要，进行硅铝含量的调整。

    （3） 铁红花釉的析出量，与釉层厚度、釉料中CaO、MgO比例及含量、冰晶石的加入量也有关系，可根据釉面效果需要进行调整。

    参考文献

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    [2] 素木洋一.釉及色料[M].北京：中国建筑工业出版社，1982

    [3] 谢春波. 铁经红结晶釉的研制[J]. 河北陶瓷， 1997（4）：19-20.

    [4] 石小涛， 章婷， 范学运. CaO-SiO2-P2O5系铁红花艺术釉制备工艺研究[J]. 陶瓷学报， 2010， 31（3）：507-511.