宜兴青瓷坯釉的成分分析与制备

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青瓷是我国最古老瓷器品种之一,又称青釉瓷器。它是一种以高岭土做坯,施以含铁的釉料,并在还原气氛中烧制成瓷的古老瓷器,外观以绿、青、黄三种颜色为主。古青瓷起始于商代中期,唐宋时期达到辉煌的顶峰,于元明时期渐渐地落寞。青瓷作为中国重要的非物质文化遗产,有着漫长悠久的历史以及深厚的文化底蕴,在中国文明历史上留下了辉煌的一笔。  随着生活水平的提高和对历史文化的重视,人们对现代青瓷的品质与造型设计的要求正在迅速提高。在青瓷领域,不但追求其釉面光滑无暇,釉色美观,具有艺术观赏性,而且对青瓷造烧的成型工艺、宽温烧结性能、坯体与釉层的抗折强度、坯釉之间的膨胀匹配性、热膨胀特性、热稳定性、以及釉层的耐磨强度等等均有着更高的要求。  本论文首先以不同年代的宜兴的古青瓷为研究的标本对象。基于长期收集到的宜兴不同时代及其不同窑址留存的青瓷片,借助X荧光分析、X-RAY射线、高分辨电子显微镜等多种现代先进手段,对典型古青瓷片的瓷坯与釉层元素组成及微观结构,了较为系统的寻找出了部分有价值的科学信息,追溯了宜兴古青瓷几千年的悠久历史,为古青瓷的鉴定和优秀传统工艺的传承提供一定的科学基础。  坯体研究分析结果表明:宜兴古青瓷的坯体组成大多为高硅、低铝;随着古代向近代的推移,坯体中的(K2O+Na2O)含量逐渐提高,同时瓷坯的致密度出现较明显的增高,其中在民国时期出土的涧众唐窑瓷片坯质气孔最小、气孔率最低,致密度最高。  釉层分析研究结果表明:宜兴古青瓷系列中,大多以钙质釉为主,釉层的CaO含量范围一般介于3.0-10.0wt%之间,(K2O+Na2O)的含量一般波动在1.0-5.0wt%,釉层中的硅/铝比基本不变,但碱金属氧化物与碱土金属氧化物(主要是CaO)的总含量,随着古代向近代的推移,呈明显递增的趋势,从两晋时期3.56 wt%,递增至民国时期最高的10.82 wt%。微观结构分析显示,两晋时期的釉层中含有较多大尺寸的气泡,民国时期釉层中的气泡少而小,并且釉层中都有少量钙长石的微细晶相析出。  在近古代青瓷样品的研究分析基础上,结合现代日用青瓷釉层的研究热点,设计了六组釉层的配方组成,依托大生产成熟的规范烧成工艺,研究了多元组成、釉料制备参数、成型工艺以及烧成制度,对试样的烧结特性、釉层的铺展性、釉层抗热冲击性、坯釉结合匹配性以及微观结构的影响。反复实验表明:硅/铝=6.5∶1的基釉S4配方,在1260℃烧结温度下,釉层与瓷坯的适应性良好,未出现坯、釉分离的现象。同时试样在220℃急冷到20℃的热冲击条件下,连续三次不开裂,表明研制的试样已具有良好的抗热震性能。  宜兴碧玉青瓷有限公司内现有的两种瓷坯的平均热膨胀系数值分别为5.12×10-6/℃和5.26×10-6/℃,略高于釉S4(硅/铝比为6.5∶1)的热膨胀系数,在30-500℃范围内,S4(硅/铝比为6.5∶1)的热膨胀系数为5.02×10-6/℃,坯和釉热膨胀系数的差值,均能控制在允许的范围即1.3-1.7×10-6/℃以内。由此可见S4釉与现有瓷坯的热膨胀系数匹配较好,有利于提高青瓷的热稳定性能。瓷坯与釉层的微观结构分析表明,烧结良好的釉层厚度约为60μm,并且在瓷坯与釉层之间界面反应形成了中间层,有大量的钙长石交错穿插在中间层与釉层中,将瓷坯和釉层紧密地结合在一起,使坯、釉的结合能力得到了明显的增强。  为解决日用青瓷脆性高、力学强度低,在包装、搬运过程中易碎的问题,论文研究探讨了提高宜兴日用青瓷抗折强度的影响因素。实验结果表明:通过添加α-Al2O3,同时提升烧成温度,有利于抗折强度的提高。比较发现:宜兴当地瓷坯料中α-Al2O3含量17.75wt%,经过1320℃烧成,对应的抗折强度为47.44MPa。当α-Al2O3含量增加到35wt%时,同样烧成样品的抗折强度为79.18MPa,尚未达到高档日用瓷的强度标准。当α-Al2O3含量增加到35wt%且同时将烧成温度提高至1360℃时,样品的抗折强度为99.07MPa,明显得到了提高。在相同制备工艺条件下,施了釉的青瓷试样,抗折强度明显高于未施釉的瓷坯试样,1360℃烧成的青瓷,平均抗折强度达到了110.99MPa。表明釉料的热膨胀系数与坯体的热膨胀系数相适应,釉料转为固态后,在釉层中产生一定的正压力,提高了瓷坯的抗折强度。
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