陶瓷工艺学31536釉料配方与计算-釉层形成过程-坯釉适应性.ppt

3.5釉层形成过程

釉在加热过程中，会发生一系列复杂的物理化学变化，如脱水，有机物、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐等分解和固相反应，原料自身熔化、相互熔解形成低共熔物以及坯釉之间在加热过程中的反应等。

本节主要内容：
一、釉料在加热过程中的变化
二、釉层冷却时的变化
三、釉层内的气泡一、釉料在加热过程中的变化
不同釉料在加热过程中的热分析表明，其发生的物理化学反应有以下几类：
①原料的分解；
②化合与固相反应；
③烧结；
④熔融。
而这些变化往往又重叠交叉出现或重复出现。（一）原料的分解
在575~900℃温度范围内，碳酸盐、硫酸盐、纯碱、菱镁矿、白云石等分解形成氧化物，硝酸盐分解放出氮气和氧气等。由于大量气体的排出，这一阶段应缓慢升温，充分地排除气态产物以防止气泡产生及釉面针孔、裂纹等缺陷形成。
需要注意，杂质的存在会降低化合物的分解温度。例如纯白云石的分解温度为750~760℃，而含5%Na2CO3或K2CO3的白云石分解温度则为630℃，而1%的NaCl会使白云石分解温度降低100℃左右。（二）化合与固相反应
在釉料中出现液相之前除了分解反应发生外，同时还有许多化合物间的固相反应发生。在温度继续升高时，易熔氧化物同Al2O3和SiO2等发生反应，形成新的共熔物。
研究表明，Na2CO3与SiO2在700℃以下能发生完全固相反应，在800℃时能发生少量烧结现象。CaCO3与SiO2固相接触可反应生成偏硅酸钙（CaSiO3），如果加热时间很长，在610℃可以起反应，在800℃时反应剧烈，950℃可完全形成可熔性硅酸盐，1150℃时成为流动性熔体。（三）烧结
烧结是指将粉末状态的物质经过加热转化为具有一定强度的凝集块状物质的过程。
烧结过程受诸多因素的影响。（四）熔融
釉熔融出现液相有两方面原因：一是自熔，即指釉料中长石、碳酸盐、硝酸盐、氧化铅及熔块等易熔物的融化；其次是共熔，是指釉料中几种物质形成各种低共熔物。例如碳酸盐与长石、石英；铅丹与石英、粘土；硼砂、硼酸与石英及碳酸盐等。影响熔融和均化的因素：

①釉料内部的高温排气。在高温下，釉料内气泡的排出会在釉熔体中起搅拌作用。温度愈高，釉粘度下降愈大，搅拌作用愈强，从而使釉层均化较好。
②原料的状态。原料颗粒愈细，混合的愈均匀，愈能降低熔化温度，大大缩短熔化时间，增强均匀程度。
③釉烧时间和温度。釉烧时间长，温度高，会使釉熔化和均化更充分。二、釉层冷却时的变化

熔融的釉层在冷却时要经过三个阶段：
①从低粘度的流动状态冷却到软化温度（Tf）；
②粘度增加，经过粘性状态；
③超过转变温度（Tg）后凝固形成玻璃体。

第一阶段，粘度小于10Pa•s，温度与粘度大致成直线关系，釉处于熔融状态。第二阶段，随温度降低，熔体粘度增加，粘度在10~100Pa•s，为硬化阶段或转变区域，此范围内釉还处于粘性状态。第三个阶段，粘度大于100Pa•s，温度低于转变温度点（Tg）时，釉面由粘性状态进入脆性状态，釉面硬化。三、釉层内的气泡

釉层内普遍存在气泡，即使是表面平滑、光泽良好的釉层，利用显微镜等手段也总是能见到断面上存在着气泡。釉中气泡主要是由N2、水汽、CO、O2、SO2、H2等气体所组成。
1、由于坯釉本身反应产生的气泡
①坯体中存在着很多气孔，可以分为两类：开口气孔和闭口气孔。在温度升高时，开口气孔体积膨胀并进入釉层而排出。另外，随温度升高，釉层熔融将坯体湿润，由于釉对坯体的熔解作用可以打开原来已封闭的闭口气孔，也会使其通过釉层排出而形成针孔、凹坑等缺陷。对于没有排出的气孔，则留在釉层中形成气泡。
②坯釉中含有CO32-、SO42-、NO3-、Pb3O4等，在高温下分解而排出气体，产生气泡。
③熔块中溶入的水分在高温下逸出，形成气泡。
④Fe2O3在高温下发生分解反应生产FeO和O2，O2在釉层中形成气泡或通过釉层产生缺陷。
2、由于碳素形成气泡
包括两方面的原因：
一方面，烧成气氛中的CO气体容易被方石英所吸附，而且CO在高温下裂解产生CO2和C，CO2气体在釉层形成气泡。
另一方面，裂解的C沉积在釉表面，在高温下氧化而形成CO2引起釉层出现气泡。3、由工艺因素影响而形成的气泡
①干燥后的釉层透气性较差，坯体孔隙中的气体不易排出，而在高温时坯中气体通过釉面而产生气泡。
②在施釉时将一部分气体封闭在釉层中，也会产生气泡，或者在釉中加入一些添加剂而引入气泡。
③在烧釉或烧制熔块时，窑炉中的燃烧产物会夹带进入釉层中形成气泡。
④快速烧成时，坯釉中气体来不及排出，被已烧融并硬化的釉层封闭在其中形成气泡。釉中气泡的存在，会给釉面性能带来很大影响。
1）在外观品质上，气泡的存在使釉面透光度降低，同时针孔、凹坑及不平整等缺陷增加，使外观品质下降。釉中气泡的大小也会对釉的外观产生很大影响，其影响见表3