陶瓷坯釉相适应原理浅析

    关键词：陶瓷坯釉   相似相溶

    一、引言

    从所周知，陶瓷坯釉相适应是指陶瓷制品胎、釉紧密结合成不裂也不脱落的整体的能力。人们在进行坯、釉料配方设计时，就注意到影响坯釉相适应的诸多因素。首先，应使釉的膨胀系数略低于坯，使之成为压缩釉层；其次，应使釉具有较大的弹性和抗张强度；第三，釉层厚度及釉熔体对坯的润湿程度等等。然而，无论是坯、釉的膨胀系数，还是弹性、抗张强度，都必须首先清楚地知道坯、釉的化学组成，再通过加和性公式计算出来。

    原料、釉、坯的化学组成，就要由化学分析来确定。这对于大多数陶瓷生产企业，尤其是中、小型企业来说，几乎不可能现场做到。同时，计算值也是概数，与实际值相差很大，导致有时即使按计算值进行设计的配方，也会产生坯、釉不相适应的状况。

    为便于适应广大陶瓷技术人员设计出质量优的坯、釉的配方和进行坯、釉调整。研究了坯、釉相适应的相似相溶原理，现将此原理作些肤浅的认识供同行们磋商。

    二、实验过程

    笔者曾用白云坯、绢云母质坯，施不同组成的釉，用不同时间升到釉烧烧温度，坯、釉相适应的结果列入下表：

    三、实验结果分析：

    1、从实验四、五、七都证明，釉中含有坯体组份，坯、釉相适应程度好，坯、釉能结合为一整体；

    坯、釉是组份不同的两种物质，只有在煅烧时，发生化学反应，形成在化学组成和组织结构上相似于坯、釉的“中间过渡层”时，坯、釉才有可能结合成为整体。坯、釉适用性就好，釉不出现开裂，也不脱落。

    实验三虽然是白云坯施硼熔块釉，但由于煅烧时间长，使釉熔融后，靠近坯的釉层溶解了坯的组份，釉熔体中的碱离子又借助坯中的液相向坯内扩散，从而使靠近坯的釉层中Al₂O₃、SiO₂含量提高，碱成分降低。坯中碱成分增加，使坯、釉接触层的组成和结构既相似于釉，又相似于坯。因而，使坯、釉能结合牢固。

    日本学者稻田博采用高温偏光显微镜，测量了大量国内外陶瓷制品和试样中的釉应力后，指出：无论是加热还是冷却，过程中釉应力的变化是极为复杂的。釉应力消失的最终温度不是釉的玻化温度，而是比玻化温度更高的温度。稻田博还用光学显微镜测定到，沿着釉层横断面，紧靠素坯部分的釉层折射率最低，与坯接近。

    从稻田博的测定结果来看，也证明坯、釉接触层的性质既具有釉的一面，又具有坯的一面。这就说明，坯、釉接触层组成和结构既相似于釉，又相似于坯。坯、釉接触层是坯、釉的“中间过渡层”。根据坯、釉的组成，可以有晶须从坯的液相中向釉层生长。这样坯、釉就会相适应结合牢固。釉熔体就和坯中液相能互相混溶，互相渗透而成为一体。如图所示：

坯内液相和釉熔体混溶为一体示意图

    从结晶化学知，任何晶体从熔体析出，除要一定的过冷度外，最主要的是熔体的组成中必须要有与晶体组成相同的过饱和组份。

    景德镇的瓷器之所以质量上乘，坯、釉结合牢固。其主要原因是高温瓷，易实现坯、釉接触层的组成和结构既相似于坯，又相似于釉。绢云母质坯胎的液相中含有过饱和的SiO₂、Al₂O₃和一定CaO、Na₂O、K₂O而与之匹配的是石灰质釉或长石-石灰混和釉的釉熔体中含有过饱过和的CaO、Na₂O、K₂O和一定的Al₂O₃、SiO₂，因而，坯、釉的液相中有相似的组份。坯内液相和釉熔体易互相混溶。坯内的固体颗粒，气相和液相之间存在着异相面。斜长石晶核报易在坯内异相面形成。斜长石晶须就易从坯体的液相向釉层生长。这些晶须就象一个个钉子将坯、釉牢牢的钉在一起，便可形成一定厚度的所谓“中间过渡层”。使坯、釉相适应结合牢固。

    2、当施用不含坯内组份的釉，则坯、釉不相适应。实验六是绢云母质坯，配与滑石质釉。虽然高温烧成，但坯内液相组成与釉熔体的组成是不同的。坯内液相中过饱和的是SiO₂、Al₂O₃，几乎没有MgO，而釉熔体中过饱和的是MgO。坯内可形成莫来石晶体，但不能很好地向釉熔体中生成，故釉层易脱落。

    同时，由于坯内液相组成和釉熔体组成不同的，这两种液相不能相互混熔，而是互相分离的。MgO对液相分离起着促进作用。由于液相分离，釉内的组份不易向坯内扩散，坯内的组份也不易向釉熔体渗透，因而坯、釉之间的“中间过渡层”不易形成，釉层易从坯上脱落。

    在绢云母瓷上施钛釉，也有脱落现象。

    3、釉烧成时间和烧成温度也是影响坯、釉相适应的重要因素。

    实验一、二、三虽然是同样的坯上施同样的釉，但由于实验一是在短时间内就升温到达止火温度，坯内的SiO₂、Al₂O₃还没有来得及向釉熔体内渗透，釉内的碱成分也没有来得及向坯内扩散，坯、釉中间层几乎没有形成，故而，釉层象蛋壳一般从坯上脱离下来。实验三则釉烧时间较长，所以，延长釉烧时间或重复釉烧有利于坯、釉结合。这是由于坯、釉中间层变厚和中间层均匀化的缘故。

    三、实验结论

    1、坯、釉是否相适应，结合是否牢固，主要决定于釉烧过程中，坯、釉是否能发生化学反应，形成在组成和结构上既相似于坯，又相似于釉的“中间层”。

    2、为了能形成一定厚度的中间层，配釉时，可以添加一定量与坯具有相同组份的原料；或向坯内引入少量釉中的成分，使坯、釉组成相似；那么，烧成时，坯内液相与釉熔体就能互相混溶，互相渗透，成为一体，中间层能较快形成。

    长石质瓷宜施长石釉或长石―石灰混合釉；滑石质瓷宜施滑石釉；铅釉、硼釉、铅硼釉宜施在含有少量CaO（10%左右）的坯上。这是因为精陶坯中的CaO、Fe₂O₃、SiO₂易被熔体溶解的缘故。

    这就是笔者认为的坯、釉相似相溶原理，可以指导进行坯、釉配方和配方的调整。

    3、影响中间层的因素除坯、釉的组成外，还有釉烧温度的高低和时间的长短。

    适当提高釉烧温度有利于坯、釉结合，延长釉烧时间或重复釉烧有利于坯、釉结合。