1、陶瓷工艺学第五章 釉料的组成,主讲人：于岩 吴任平,要 目,5.1 釉及其作用 5.2 釉的分类 5.3 制釉原料 5.4 釉料组成表示法 5.5 釉配方确定的依据 5.6 釉料配方计算 习 题,5.1 釉及其作用,釉的概念： 附着在陶瓷坯体表面的一种玻璃或玻璃与晶体的连续粘着层。 釉的作用: (1) 装饰： 提高艺术、欣赏价值。 (2) 改善制品的各种性能： 化学稳定性、防污性（平滑、表面积减小） 力学性能、电学性能、抗菌性能等等。,五彩缤纷的外衣釉,什么是釉 汉字中的“釉”，其含义是指有油状的光泽，所以古代用“油”字表示陶瓷制品表面的光泽，但又因为“油”字这个字代表食物，后人经过种种考虑，
2、修改结果就取表示光彩的“采”合成为“釉”。陶瓷制品表面多半穿着一件光滑、平滑、漂亮的外衣，“赤膊上阵”的很少。这件五彩缤纷的外衣就是我们所要介绍的”釉“。,五彩缤纷的外衣釉,五彩缤纷的外衣釉,五彩缤纷的外衣釉,五彩缤纷的外衣釉,五彩缤纷的外衣釉,五彩缤纷的外衣釉,五彩缤纷的外衣釉,五彩缤纷的外衣釉,五彩缤纷的外衣釉,五彩缤纷的外衣釉,五彩缤纷的外衣釉,五彩缤纷的外衣釉,五彩缤纷的外衣釉,五彩缤纷的外衣釉,五彩缤纷的外衣釉,五彩缤纷的外衣釉,五彩缤纷的外衣釉,五彩缤纷的外衣釉,五彩缤纷的外衣釉,五彩缤纷的外衣釉,五彩缤纷的外衣釉,五彩缤纷的外衣釉,五彩缤纷的外衣釉,五彩缤纷的外衣釉,五彩缤纷的外
3、衣釉,五彩缤纷的外衣釉,五彩缤纷的外衣釉,五彩缤纷的外衣釉,五彩缤纷的外衣釉,五彩缤纷的外衣釉,什么是釉 什么是釉?釉的本质是什么? 。这些问题却不是每一个人都能回答出来的，它是“陶瓷“这门学科所要回答和解决的问题。“釉“的配制与烧成，是一门很神秘、很具挑战性的学问，古代的许多名窑、名瓷都是以独特的釉来命名的：祭红、郎窑红，美人醉、唐三彩、兔毫、油滴、窑变花釉、。万变不如其宗，我们可以用一句简要的话进行概括：釉是熔融在陶瓷制品表面上一层很薄的、均匀的玻璃质薄层。,五彩缤纷的外衣釉,施釉的作用 光滑、明亮、美观不透水、不透气 易洗涤、耐污染 提高陶瓷的其他各种性能(强度、耐热、电性能),五彩缤纷
4、的外衣釉,陶瓷制品对釉的基本要求 有均匀的、光润的、有玻璃光泽的表面 （特殊效果的釉除外） 不可发生开裂或剥落现象（特殊效果的裂纹釉除外）高温流动性好，釉面易于平滑 耐酸碱腐蚀 其他特殊要求,五彩缤纷的外衣釉,釉的种类 按釉的组成：石灰釉、长石釉、铅釉、硼釉 按坯体类型：瓷器釉、陶器釉、炻器釉 按烧成温度：低温釉(1250) 按釉面特征：透明、乳浊、颜色、无光、结晶、裂纹、花釉、变色 釉。,五彩缤纷的外衣釉,颜色釉装饰颜色釉装饰源于陶器，在商代便有了青黄釉陶器出现，到汉末晋初年间就有青釉瓷器了。唐代的唐三彩，宋代的影青、粉青、钧红、黑釉等闻名于世，经明清发展成颜色釉。颜色釉多以金属氧化物的天然
5、矿石为着色剂配制而成，如铁、铜、锰、钛、铬、锌、钻、锑等。它有高温、中温和低温之分。高温色釉以景德镇和河南禹县的色釉瓷为代表，采用还原焰烧成，烧成温度为1320左右；中温色釉以河北邯郸、山东淄博、江苏宜兴的色釉为代表，采用氧化焰烧成，温度在1200左右。,五彩缤纷的外衣釉,颜色釉装饰颜色釉色彩丰富，光泽莹嫩，具有独特的装饰艺术效果。特别是一些名贵的釉色，如景德镇的祭红、美人醉，建窑的鹧鸪斑、兔毫、油滴色釉，异常难得。其装饰形式广泛，可作器皿表面的色釉装饰，如景德镇的钧红、郎红、祭红、祭蓝、茶叶末、美人醉、窑变花釉等，可用一些流动性小的颜色制作较细腻的装饰；还可用几种不同的色釉作绘画装饰，利用高
6、温色釉在高温下流淌性大的特点，流淌出自然的山水风景，有自然天成之妙 。,釉的特点,大多数釉是玻璃体，具有普通玻璃的物理化学性质。,釉与玻璃的不同点,釉层中含有气泡和晶体。釉化学组成中氧化铝的较玻璃高。釉的熔融温度范围较宽。,产生差异的原因,配方不同。烧成制度不同。釉与坯体之间的扩散和反应。,5.1 釉及其作用,釉与玻璃的不同点及产生差异的原因,5.2 釉的分类,5.2.1 分类方法： 釉的分类按不同基准有不有的名称，一般可按坯体的种类、制造工艺、组成、性质、显微结构、用途进行分类，参见下表。 我国生产中习惯以主要熔剂种类及外观特征命名釉料，如铅釉，石灰釉，长石釉，乳浊釉，无光釉，颜色釉等。,5
7、.2.2 几种常见釉举例,5.2.2.1 长石釉和石灰釉,原料 石英 长石 粘土 石灰石 滑石 湖南建湘（长石釉） 30 55 5 / 10 唐山某厂（石灰釉） 22 52 12 14 /,(1) 釉式中K2O和Na2O的mol 数之和不小于0.5。,(2) 硬度大，光泽度较高，略带乳白色，烧成范围宽。,(3) 与氧化硅含量较高的坯结合较好（南方瓷)。,(1) 釉式中CaO的mol 数不小于0.5。,(2) 弹性好，透明度好，还原气氛易烟熏，烧成范围窄。,(3) 与氧化铝含量较高的坯结合较好（北方瓷)。,5.2.2.2 镁质釉及其特点,由滑石等镁质原料引入的熔剂性氧化物MgO在釉式中的含 量不
8、小于0.5 mol。,(2) 热膨胀系数小，不易烟熏，有利于白度和透光度的提高， 烧成范围宽。,(3) 对坯体的适应性强。,5.2.2.3 熔块釉,低温熔块釉（添加含PbO、B2O3等强熔剂的原料）高温熔块釉 （添加含ZnO、BaO、SrO等熔剂的原料）,天然原料：石英、钾钠长石、粘土、滑石、石灰石、 白云石、硅灰石、锂辉石、锆英石、萤石等 。,制釉原料：天然原料和化工原料,化工原料：ZnO、 SnO2、 ZrO2、Pb3O4、BaCO3、Al2O3、 SrCO3、硼砂、硼酸、铅白、密陀僧（PbO）等。,5.3 制釉原料,5.4 釉料组成表示法,原料 石英 长石 粘土 石灰石 滑石 湖南建湘（
9、长石釉） 30 55 5 / 10 唐山某厂（石灰釉） 22 52 12 14 /, 氧化物重量百分组成 组成 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O ZnO 灼减 合计 Wt 69.19 14.63 0.12 0.79 3.43 6.32 1.68 1.50 1.96 100,分子式、釉式、实验式、摩尔组成表示式,常, 氧化物重量百分组成,5.5.1 釉配方的网络化学基础5.5.2 釉中各氧化物的作用5.5.3 釉料配方的配制原则5.5.4 釉料配方的确定5.5.5 试验方案的设计,5.5 釉配方确定的依据,5.5.1 釉配方的网络化学基础,（一）网络形成剂（二）
10、网络变性体（助熔剂）（三）网络中间体（四）乳浊剂（五）着色剂,5.5.1 釉配方的网络化学基础,（一）网络形成剂的特征,（A）氧化物阳离子场强大（电荷数/半径平方） 规律：Z/r21420 能形成玻璃,（B）氧化物键强大 （单键强度分解能 / 阳离子配位数） 规律：单键强度 335KJ/mol 是网络形成剂,（C）氧化物化学键为极性共价键（混合键） 键角易变，键长不易变。 规律：离子键成份占3955能形成稳定的玻璃。,（D）熔体结构 规律：阴离子聚合程度大；阴离子团对称性低；熔点粘度大的熔体易形成玻璃。,5.5.1 釉配方的网络化学基础,（一）网络形成剂的特征,（A）氧化物阳离子场强大 氧化物
11、阳离子场强 = 阳离子电荷与其离子半径平方之比 一般来说，电荷较高，离子半径较小的阳离子及其化合物是玻璃网络形成剂。如：SiO2-硅酸盐玻璃，B2O3 ，P2O5。各氧化物的阳离子场强参见下页表5-2。 规律：Z/r21420 能形成玻璃。,表5-2 阳离子场强与其形成玻璃的能力,5.5.1 釉配方的网络化学基础,（一）网络形成剂的特征,（B）氧化物化学键强大 单键强度化合物分解能 / 阳离子配位数。 规律：单键强度 335KJ/mol 是网络形成剂。 单键能/ 熔点0.21 （Rawson）易形成玻璃。 网络形成氧化物单键能参见表53。,5.5.1 釉配方的网络化学基础,（一）网络形成剂的特
12、征 表5-3 网络形成氧化物单键能,（C）氧化物化学键为极性共价键（混合键） 极性共价键离子键向共价键过渡的氧化物易形成玻璃。 既具有离子键，易改变键角形成不对称变形的趋势远程无序。 又具有共价键的方向性与饱和性，不易改变键角与键长的倾向远程有序 键角易变，键长不易变。 规律：离子键成份占3955能形成稳定的玻璃。 氧化物的键性与玻璃形成能力 参见表5-4。,5.5.1 釉配方的网络化学基础,（一）网络形成剂的特征,（C）氧化物化学键为极性共价键（混合键） 表5-4 氧化物的键性与玻璃形成能力,5.5.1 釉配方的网络化学基础,（一）网络形成剂的特征,（D）熔体结构 熔体中阳离子团聚合程度大，
13、形成玻璃倾向大，因高聚合的阳离子团难以位移和重排， 结晶激活能大，不易组成晶体，阳离子团的对称性低，也容易形成玻璃玻璃。 熔点粘度大的熔体易形成玻璃。,5.5.1 釉配方的网络化学基础,（一）网络形成剂的特征,特征： 单键强度 Na2O K2O,Li2O 在无铅釉中使用可使釉的热膨胀系数降低，光泽度高，强度和耐酸性有一定的提高。,Na2O 降低弹性和抗张强度，提高热膨胀系数，光泽度差。,K2O 常由钾长石引入，比钠长石熔融温度范围宽，粘度大， 其他性能都优于钠长石，但用量也不能太大。,（6）ZnO 少量（2左右）降低成熟温度，加宽成熟范围，改善釉 的力学性能，提高釉的光泽度和白度（乳浊作用）。
14、在结晶釉和大红釉也有重要的作用。,5.5.2 釉中各氧化物的作用,（7）PbO 最强的熔剂。硅酸铅玻璃折射率高，光泽度高。适量的 引入与碱金属氧化物相比可以降低高温粘度，加宽熔融范围； 提高强度、光泽度和弹性；降低热膨胀系数。在低温釉中大 量使用釉的强度和热稳定性降低。,（8）B2O3 强熔剂，降低釉的熔融温度，温度升高粘度降低大，有利 于釉面的铺展，提高釉玻璃的折射率（光泽度），适量加入 可以降低热膨胀系数，提高化学稳定性。过量导致釉的各种 性能变差。1000C以上易挥发。,（9）BaO 助熔剂，少量引入可以提高釉的光泽度和力学强度，代替CaO和ZnO能提高釉的弹性。,5.5.2 釉中各氧化
15、物的作用,（10）SrO 助熔剂，具有BaO所有的优点。在改善坯釉适应性、提 高釉面硬度、加宽石灰釉的烧成范围等方面都有很好作用。,（11）骨灰、瓷粉、乳浊剂、色料等 骨灰 可提高光泽度，促进釉料分相，提高白度。 瓷粉 取代长石调节釉料，可提高釉的熔融温度， 降低釉的高温粘度。减少釉面针孔，提高白度。 乳浊剂 SnO2、TiO2、ZrO2、ZrSiO4、锑化物、磷酸盐 着色剂 Mn、 Cr 、Co 、Fe、Ni 、Cu 、V 、Pr 等的 氧化物、化合物或合成颜料。,5.5.2 釉中各氧化物的作用,5.5.3 釉料配方的配制原则,（1）满足制品对釉面的性能要求,日用瓷、墙地砖、卫生洁具、电瓷等
16、。,（2）釉的成熟温度在坯的烧成范围之内,一次烧成釉，始熔温度应高，成熟范围应宽。避免干釉和起泡。二次烧成釉，生釉的粘附性要强。,（3）坯釉的热膨胀系数及弹性模量相适应,要求：釉 坯 （略小于 微正釉 受压应力） E釉 E坯 （釉有较大的弹性对机械应力、热应力 的适应能力强）,（4）坯釉的化学组成相适应,坯釉的化学组成一般应有一定的差别，酸性坯配碱性釉-碱性坯配酸性釉，常用C.A（酸度系数CA反映坯釉的酸性程度）控制：瓷坯C.A1 2 瓷釉C.A1.8 2.5陶坯C.A1.2 1.3 1 2） Al2O30.178 2,根据熔块组成计算熔块配料wt；计算熔块釉配料wt。,5.6.4 釉料配方的计算机辅助计算,景德镇陶瓷学院已经完成有关软件的设计。,习 题,分别论述Al2O3和SiO2、RO及R2O对釉料成熟温度、高温粘度和热膨胀系数的影响。何为乳浊釉？能够作为乳浊剂的物质有哪些？影响乳浊效果的因素有哪些？,
