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黑色滲彩?；u生產(chǎn)技術(shù)的研制
2005-12-16
來源：陶城報 梁和平 田志安 李勇民
責(zé)任編輯：admin
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近年來，瓷質(zhì)磚滲彩生產(chǎn)技術(shù)在國內(nèi)得到了迅速的推廣和應(yīng)用，同時，一些困擾行業(yè)的相關(guān)技術(shù)難題也得到了解決。但是，就黑色滲彩?；u生產(chǎn)技術(shù)而言，由于技術(shù)開發(fā)難度相對較大，產(chǎn)品價位較高，其推廣應(yīng)用受到了一定的限制。因此，筆者擬結(jié)合自己的開發(fā)實踐，談?wù)劺勉t元素進(jìn)行的一種廉價黑色滲彩?；u生產(chǎn)技術(shù)的研制情況。
１．開發(fā)思路
資料表明，鉻不僅是陶瓷色料中最重要的成分之一，同時，也是黑色系列色料最常用的一種元素，基于此啟示，利用具有滲透功能的鉻離子（包括復(fù)合離子），通過其它有助于鉻呈現(xiàn)黑灰色的添加劑的配合，實現(xiàn)黑色滲彩?；u開發(fā)技術(shù)的突破是有可能的，實驗表明這種基本開發(fā)思路也是切實可行的。
２．坯體配方的設(shè)計及確定
２．１ 坯體原料的要求及選擇
同普通滲彩?；u的生產(chǎn)工藝對原料的要求一樣，通常對原料要求有以下規(guī)定：一是注意天然原料中鐵、鈦、有機(jī)物等雜質(zhì)含量要低，只有這樣才有利于使燒成后的坯體白度良好，有利于滲花效果的體現(xiàn)；二是注意既要保證半成品有足夠的生坯強(qiáng)度以適應(yīng)印花工藝的需要，又要保證坯體具有良好的滲透性；三是注意坯體配方中盡量不用或少用對干燥敏感性較強(qiáng)的原料，以防在坯體水分蒸發(fā)期引起坯體內(nèi)應(yīng)力不勻而產(chǎn)生邊裂缺陷。我們所選用的天然原料及化學(xué)成分見表１。
２．２ 添加劑的選擇
添加劑是黑色滲彩生產(chǎn)開發(fā)能否取得進(jìn)展的核心技術(shù)之一，也是實驗難度和幅度較大的工作，因此，我們根據(jù)陶瓷色料理論及工作實踐，首先界定了可能有益于鉻呈色朝黑色方向發(fā)展的化學(xué)元素，通過這些元素所對應(yīng)物質(zhì)對黑色效果的貢獻(xiàn)情況，經(jīng)過大量的篩選實驗，最終我們確定了一種價格低廉的天然礦物原料Ｔ為添加劑。另外，由于Ｔ在坯體配方中的加入往往對生產(chǎn)燒成工藝產(chǎn)生不良影響，因此，我們在能夠取得開發(fā)效果的前提下，綜合考慮各種因素，一般Ｔ在坯體配方中的加入量控制在８％以下。
２．３．１ 基礎(chǔ)實驗坯體配方的確定
為了取得較為理想的開發(fā)速度，并盡快重點探討Ｔ添加劑在坯體配方中合理的添加量，我們首先確定了一個已經(jīng)投入生產(chǎn)的坯體配方作為基礎(chǔ)實驗坯體配方，基礎(chǔ)實驗坯體配方的組成范圍及其化學(xué)成分如下：
表２基礎(chǔ)實驗坯體配方的組成范圍（質(zhì)量％）
表３基礎(chǔ)實驗坯體配方的化學(xué)成分（質(zhì)量％） ２．３．２ 開發(fā)實驗坯體配方的確定
在基礎(chǔ)實驗坯體配方的基礎(chǔ)上，我們根據(jù)添加劑用量的基本范圍，確定滲彩工藝條件，通過優(yōu)化實驗，確定了Ｔ添加劑在坯體配方中的合適加入量，反過來，由于Ｔ對生產(chǎn)工藝產(chǎn)生不良影響，我們又進(jìn)一步對基礎(chǔ)實驗坯體配方中原料配比進(jìn)行了調(diào)整，最終我們獲得的開發(fā)基礎(chǔ)實驗坯體配方組成范圍如下：
表４開發(fā)實驗坯體配方的組成范圍（質(zhì)量％）
３ 滲彩釉的研制
３．１ 化工試劑的選擇
我們知道，滲彩釉通常由調(diào)粘物、著色劑、助滲劑、溶劑等組成，這些組成因素的選擇不當(dāng)往往達(dá)不到基本效果或者引起釉的性能不穩(wěn)定。就以用于顯色的鉻鹽來說，其種類就很多，根據(jù)試劑溶解度、酸堿度、滲透性、穩(wěn)定性等物化性能的綜合考慮，其中鉻酸鈉、鉻酸鉀最適于用做顯色劑，我們通常采用ＣＭＣ和乙二醇作為調(diào)粘物，自來水作為溶劑。
３．２ 化工試劑用量的確定
確定選擇滲彩釉中所用化工試劑后，各化工試劑尤其著色劑在滲彩釉中量的確定是實現(xiàn)開發(fā)效果的核心部分，實驗表明，著色劑鉻酸鈉（鉀）在釉中比例較低黑色效果就很不理想。通過各化工試劑加入量的對比試驗，我們確定的滲彩釉組成見表５。另外，由于釉中鹽類濃度較大，此釉不易久置，時間長滲彩釉呈果凍狀，可能是纖維素對酸堿度不適應(yīng)引起的粘度變化所致。
４． 助滲劑的研制
印花后的半成品坯體，只有在坯體表面噴施一定量的 助滲劑后，釉中呈色的金屬離子才能通過滲透作用進(jìn)入坯體，最終獲得一定深度的滲彩圖案，助滲劑通常用水或水溶液。實驗發(fā)現(xiàn)，噴施含有一定量Ｔ中金屬元素所對應(yīng)鹽的溶液能夠取得比僅僅噴施自來水獲得更好的呈色效果，同時，助滲劑中加入適量的氯化銨有助于呈色均勻，并能有效緩解呈色分層缺陷，我們所研制的助滲劑組成范圍如下：（見表６）
５． 試驗結(jié)果及討論
５．１ 試驗結(jié)果
（１） 通過開發(fā)實驗坯體配方、滲彩釉、助滲劑三者的有機(jī)結(jié)合，我們在實驗室得到了墨黑色滲花圖案；
（２） 鑒于實驗條件的限制，開發(fā)實驗未進(jìn)行中試，對生產(chǎn)的可行性有待于繼續(xù)探討；
（３） 鉻元素在坯體中呈現(xiàn)黑色，可能與Ｔ加入后影響滲花圖案部分的燒成有關(guān)，其機(jī)理有待于進(jìn)一步實驗探討；
５．２ 討論
５．２．１ 添加劑對基礎(chǔ)實驗坯體配方的影響
（１）實驗表明，少量的Ｔ添加劑（通常在３％以下）一般會提高基礎(chǔ)實驗坯體配方的燒成溫度；
（２） 隨著Ｔ添加劑的增加，（通常在５％以上）基礎(chǔ)實驗坯體配方的燒成溫度又會降低；
（３） 坯體中Ｔ加入量過多，基礎(chǔ)實驗坯體配方的燒成范圍變窄，工藝控制難度加大；
５．２．２ 添加劑對鉻元素呈色的影響
（１） 添加劑Ｔ在坯體中不呈色，而且它有助于坯體增白；
（２） 添加劑Ｔ可使鉻元素在坯體中呈色朝灰黑色方向發(fā)展，而且，在一定范圍內(nèi)，隨著Ｔ添加量的增加，鉻元素在坯體中呈色逐漸加深。
１．開發(fā)思路
資料表明，鉻不僅是陶瓷色料中最重要的成分之一，同時，也是黑色系列色料最常用的一種元素，基于此啟示，利用具有滲透功能的鉻離子（包括復(fù)合離子），通過其它有助于鉻呈現(xiàn)黑灰色的添加劑的配合，實現(xiàn)黑色滲彩?；u開發(fā)技術(shù)的突破是有可能的，實驗表明這種基本開發(fā)思路也是切實可行的。
２．坯體配方的設(shè)計及確定
２．１ 坯體原料的要求及選擇
同普通滲彩?；u的生產(chǎn)工藝對原料的要求一樣，通常對原料要求有以下規(guī)定：一是注意天然原料中鐵、鈦、有機(jī)物等雜質(zhì)含量要低，只有這樣才有利于使燒成后的坯體白度良好，有利于滲花效果的體現(xiàn)；二是注意既要保證半成品有足夠的生坯強(qiáng)度以適應(yīng)印花工藝的需要，又要保證坯體具有良好的滲透性；三是注意坯體配方中盡量不用或少用對干燥敏感性較強(qiáng)的原料，以防在坯體水分蒸發(fā)期引起坯體內(nèi)應(yīng)力不勻而產(chǎn)生邊裂缺陷。我們所選用的天然原料及化學(xué)成分見表１。
２．２ 添加劑的選擇
添加劑是黑色滲彩生產(chǎn)開發(fā)能否取得進(jìn)展的核心技術(shù)之一，也是實驗難度和幅度較大的工作，因此，我們根據(jù)陶瓷色料理論及工作實踐，首先界定了可能有益于鉻呈色朝黑色方向發(fā)展的化學(xué)元素，通過這些元素所對應(yīng)物質(zhì)對黑色效果的貢獻(xiàn)情況，經(jīng)過大量的篩選實驗，最終我們確定了一種價格低廉的天然礦物原料Ｔ為添加劑。另外，由于Ｔ在坯體配方中的加入往往對生產(chǎn)燒成工藝產(chǎn)生不良影響，因此，我們在能夠取得開發(fā)效果的前提下，綜合考慮各種因素，一般Ｔ在坯體配方中的加入量控制在８％以下。
２．３．１ 基礎(chǔ)實驗坯體配方的確定
為了取得較為理想的開發(fā)速度，并盡快重點探討Ｔ添加劑在坯體配方中合理的添加量，我們首先確定了一個已經(jīng)投入生產(chǎn)的坯體配方作為基礎(chǔ)實驗坯體配方，基礎(chǔ)實驗坯體配方的組成范圍及其化學(xué)成分如下：
表２基礎(chǔ)實驗坯體配方的組成范圍（質(zhì)量％）
表３基礎(chǔ)實驗坯體配方的化學(xué)成分（質(zhì)量％） ２．３．２ 開發(fā)實驗坯體配方的確定
在基礎(chǔ)實驗坯體配方的基礎(chǔ)上，我們根據(jù)添加劑用量的基本范圍，確定滲彩工藝條件，通過優(yōu)化實驗，確定了Ｔ添加劑在坯體配方中的合適加入量，反過來，由于Ｔ對生產(chǎn)工藝產(chǎn)生不良影響，我們又進(jìn)一步對基礎(chǔ)實驗坯體配方中原料配比進(jìn)行了調(diào)整，最終我們獲得的開發(fā)基礎(chǔ)實驗坯體配方組成范圍如下：
表４開發(fā)實驗坯體配方的組成范圍（質(zhì)量％）
３ 滲彩釉的研制
３．１ 化工試劑的選擇
我們知道，滲彩釉通常由調(diào)粘物、著色劑、助滲劑、溶劑等組成，這些組成因素的選擇不當(dāng)往往達(dá)不到基本效果或者引起釉的性能不穩(wěn)定。就以用于顯色的鉻鹽來說，其種類就很多，根據(jù)試劑溶解度、酸堿度、滲透性、穩(wěn)定性等物化性能的綜合考慮，其中鉻酸鈉、鉻酸鉀最適于用做顯色劑，我們通常采用ＣＭＣ和乙二醇作為調(diào)粘物，自來水作為溶劑。
３．２ 化工試劑用量的確定
確定選擇滲彩釉中所用化工試劑后，各化工試劑尤其著色劑在滲彩釉中量的確定是實現(xiàn)開發(fā)效果的核心部分，實驗表明，著色劑鉻酸鈉（鉀）在釉中比例較低黑色效果就很不理想。通過各化工試劑加入量的對比試驗，我們確定的滲彩釉組成見表５。另外，由于釉中鹽類濃度較大，此釉不易久置，時間長滲彩釉呈果凍狀，可能是纖維素對酸堿度不適應(yīng)引起的粘度變化所致。
４． 助滲劑的研制
印花后的半成品坯體，只有在坯體表面噴施一定量的 助滲劑后，釉中呈色的金屬離子才能通過滲透作用進(jìn)入坯體，最終獲得一定深度的滲彩圖案，助滲劑通常用水或水溶液。實驗發(fā)現(xiàn)，噴施含有一定量Ｔ中金屬元素所對應(yīng)鹽的溶液能夠取得比僅僅噴施自來水獲得更好的呈色效果，同時，助滲劑中加入適量的氯化銨有助于呈色均勻，并能有效緩解呈色分層缺陷，我們所研制的助滲劑組成范圍如下：（見表６）
５． 試驗結(jié)果及討論
５．１ 試驗結(jié)果
（１） 通過開發(fā)實驗坯體配方、滲彩釉、助滲劑三者的有機(jī)結(jié)合，我們在實驗室得到了墨黑色滲花圖案；
（２） 鑒于實驗條件的限制，開發(fā)實驗未進(jìn)行中試，對生產(chǎn)的可行性有待于繼續(xù)探討；
（３） 鉻元素在坯體中呈現(xiàn)黑色，可能與Ｔ加入后影響滲花圖案部分的燒成有關(guān)，其機(jī)理有待于進(jìn)一步實驗探討；
５．２ 討論
５．２．１ 添加劑對基礎(chǔ)實驗坯體配方的影響
（１）實驗表明，少量的Ｔ添加劑（通常在３％以下）一般會提高基礎(chǔ)實驗坯體配方的燒成溫度；
（２） 隨著Ｔ添加劑的增加，（通常在５％以上）基礎(chǔ)實驗坯體配方的燒成溫度又會降低；
（３） 坯體中Ｔ加入量過多，基礎(chǔ)實驗坯體配方的燒成范圍變窄，工藝控制難度加大；
５．２．２ 添加劑對鉻元素呈色的影響
（１） 添加劑Ｔ在坯體中不呈色，而且它有助于坯體增白；
（２） 添加劑Ｔ可使鉻元素在坯體中呈色朝灰黑色方向發(fā)展，而且，在一定范圍內(nèi)，隨著Ｔ添加量的增加，鉻元素在坯體中呈色逐漸加深。
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