冰裂紋釉在氧化氣氛下的燒成研究

高曉琳

摘 要：本文參考了有關冰裂紋釉的物化測試分析報告，并以相關測試數據為依據，選用唐山附近出產的陶瓷原料，采用現代制瓷工藝，并用氧化氣氛的隧道窯燒成。通過制定單因素和多因素正交法，探討了Si/A1摩爾比、乳濁添加劑、堿金屬配比、施釉厚度、稀有元素添加及燒成制度等因素對冰裂紋青瓷釉呈色的影響。當SiO2/Al2O3值為8.7，鉀、鈉長石比為1：3、鋯英石為1%、滑石為0.8%、氧化鋅0.5%、釩藍為0.4%～0.5%；噴釉厚為1.2～1.5mm；在1240 ℃隧道窯氧化焰中燒成，保溫25 min，并采用適當的降溫速率，能得到效果較好的冰裂紋釉。

關鍵詞：氧化氣氛；冰裂紋釉；影響

1 前言

開裂是釉面的一種自然現象，開裂原因主要有兩種：一是成型時坯泥沿一定方向延伸，影響了分子的排列；二是坯、釉膨脹系數不同，煅燒后冷卻時釉層收縮率大于坯體的收縮率。開裂原是瓷器燒制中的缺點，但人們有意利用開裂的規律制造開片釉，作為瓷器的一種特殊裝飾。開片釉在制作上可分兩大類：一類為填充型，在燒成的釉裂紋中填充煤煙等，紋路呈黑色；也可在裂紋中填充硫酸銅等著色劑，使紋路呈棕綠色；另一類為覆蓋型，在煅燒后的底釉上覆蓋一層顏色釉，再進行第二次煅燒，使釉面呈現裂紋，露出底釉顏色。由于開片裂紋的稀密和圖形不同形式也多種多樣，如：冰裂紋、魚子紋、百圾碎、蟹爪紋、牛毛紋及鱔血紋等[1]。

例如：冰裂紋青釉的研究，其礦物原料的種類、組成、燒成氣氛等因素都將會影響釉色。根據還原階段氣氛的強弱，會形成不同層次的青瓷色調，如：粉青、梅子青、冬青等，如果控制不當就會造成熏煙、積碳等缺陷[2]。 南北方因原料及燒成工藝等不同，青瓷的發展程度也有所差別。因北方本地原料含鈦較高適合氧化氣氛燒成，在參考不同青瓷制造工藝的基礎上，筆者從配方、燒成制度與氣氛、硅鋁比、各種氧化物的影響等方面進行了探討，詳細的闡述了各因素在青釉氧化氣氛燒成過程中的影響，并添加適量著色劑，實現了青釉在氧化氣氛的穩定燒成。從裂紋釉的角度來看，怎樣在不使用含鉛熔塊，不污染環境的條件下，通過配比而獲得色彩明亮、裂紋均勻，且極具藝術美感的效果的冰裂紋釉是我們今后要研究的重點方向。

2 冰裂紋釉的形成原因及實驗內容

2.1 冰裂紋釉的形成原因

陶瓷產品釉面裂紋的產生，其根本的原因在于坯釉之間的膨脹系數不適應，根據釉的膨脹系數大于坯的膨脹系數，且△α>0.45×10-6以上能形成裂紋釉的原則，通過合理控制釉的化學成份，確定Si/Al比例，提高其膨脹系數，可以得到一種網狀均勻分布的冰裂紋青釉。

釉面產生裂紋在一般釉中是一種缺陷，從藝術角度來講確屬獨特的藝術效果，然而并不是說產品釉面出現裂紋就是成功的裂紋釉。因此，裂紋釉的試制一方面是追求釉面裂紋釉的形成；另一方面是追求裂紋形成后的藝術效果。所以，在提高釉料的膨脹系數的同時，還重點考慮到釉料的成熟溫度需與大生產的實際燒成溫度相適應。因此，在配方中加入一定的長石、石灰石等遠離可降低釉料的成熟溫度。同時，還可增大釉的高溫粘度，使微氣泡分布均勻。如果再加入一定的乳濁劑，在適當燒成制度條件下，可以獲得更好的效果。

2.2 實驗原料與儀器設備

本實驗所采用的原料有鉀長石、鈉長石、方解石、唐山石英、滑石；著色劑采用純化工原料釩藍；添加劑有工業級的氧化鋅、鋯英石，顆粒細度均過350目篩。原料的化學組成如表1所示。

2.3 實驗所用的儀器及設備

本實驗所采用的儀器及設備如表2所示。

2.4 冰裂紋釉制備的工藝流程

本實驗的工藝流程如圖1所示。

2.5 實驗內容

2.5.1助熔體系對冰裂紋釉的影響實驗

采用“碳酸鈣-鉀長石-鈉長石”的三元配方進行實驗調整，以確定石灰-堿釉系統的合適配比。

2.5.2硅鋁比對冰裂紋釉的影響實驗

在確定石灰—堿釉系統基礎配比的前提下，探討硅鋁比的變化對釉色的影響，各配方釉式如表3所示。

2.5.3燒成工藝對冰裂紋釉的影響實驗

針對硅鋁比系列配方，進行燒成工藝的系列實驗，對比觀察燒成溫度、升溫制度對釉色的影響。燒成溫度分別選擇1210℃、1240℃進行對比。

對熔融階段，分別采用3.5℃/min、4.5℃/min、6℃/min三個不同的升溫速率，進行對比實驗。

2.5.4非著色氧化物對冰裂紋釉的釉層裂紋影響實驗

選釉色效果較好的4#為基礎配方，加入氧化鋅、氧化鋯、氧化鈦、滑石等進行對比實驗，并討論各種氧化物對釉層的影響。

2.5.5著色氧化物加入量對對冰裂紋釉的釉呈色影響實驗

在基礎釉配方中（無氧化銅、氧化鐵等顯色成份），引入氧化鈷、氧化鉻、釩藍等著色物質，觀察其對釉色的影響。

2.5.6釉厚對對冰裂紋釉的釉面呈色及裂紋效果影響實驗

釉層厚度對釉面呈色及裂紋效果如表4所示。

3 結果分析與討論

3.1 助熔體系的影響

本實驗采用三角形法進行配方調整，如圖2所示。

樣品燒后1# 釉面無熔融跡象，粗糙，呈白色，未燒熟；2#釉面熔融，略顯無光，偏黃綠色；3#釉面熔融，略顯無光，偏黃綠色；4#釉面較光亮，呈較深的青色，略有玉質感，裂紋效果一般；5#釉面較光亮，呈較深的青色，略有玉質感，裂紋效果較好；6#釉面較光亮，呈較深的青色，略有玉質感，裂紋效果最好；7#釉面熔融，略顯無光，黃色，冰裂紋效果一般，有流釉現象；8#、9#、10#三個樣品的效果基本與7#效果類似。

通過對比試樣發現：當碳酸鈣與長石的含量呈一定比例時，產品可呈現出理想的青色調和均勻的裂紋效果。隨著碳酸鈣含量的減少、長石含量的增加，燒成溫度先降低，后逐漸提高，釉色呈現出由黃綠到青色、再到黃色的變化趨勢，釉面光澤柔和，不刺眼，青釉厚而不流，氣泡不致變大，從而獲得豐滿優雅、有如美玉一樣的獨特風格。實驗結果表明[3]，高鈣釉會導致釉料的燒成溫度過高，無裂紋效果；長石釉則會導致釉色及釉層狀態發生改變，裂紋效果明顯。而且在鈣-堿釉助熔體系中，釉料具有較低的共熔點，釉層能呈現出理想的釉色及玉質感。對鈣-堿釉組成進行細化研究發現：當碳酸鈣含量為14%～20%、長石總量在70%～80%時，產品出現柔和的玉質感，裂紋效果明顯。

3.2 硅鋁比的影響

由表5可知：隨著硅鋁比的增大，釉色先加深，隨后變淺。釉色加深說明釉料燒成溫度降低，釉色變淺則說明釉層趨于析晶的變化趨勢。硅鋁比達到中間值，即8～9時，釉料燒成溫度合適，呈現出良好的透光度及玉質感。

3.3 燒成工藝的影響

在同一燒成溫度下，隨著硅鋁比的增加，釉色呈現由淺綠到深綠，再到青色的變化趨勢；同一配方，隨著溫度的增加，釉色逐漸加深。

從燒成溫度可以看出，大多數配方具有較寬的燒成溫度范圍，大約為30～40℃。由于條件限制，當最高燒成溫度為1240℃時，7#樣品出現生燒現象。

研究證明，對于4#樣品，燒成溫度在1240℃時，可得到玉質感效果好，釉面光滑細膩似羊脂，非常美觀的產品。當燒成溫度較低時[4]，熔體粘度大，質點的擴散速率下降，遷移活化能增大，不利于析晶，釉面呈光澤透明。當燒成溫度較高時，SiO2在熔體中沒有達到飽和，因此，釉面以玻璃質為主，呈現光亮效果。高溫階段適當的保溫時間使晶體的結構趨于完整。保溫時間不宜過長，避免晶粒過分長大以致釉面粗糙。但保溫時間也不能太短，否則結晶不充分，導致釉面析晶較少。實踐證明，當保溫時間在25 min時，可獲得釉面半透光效果較好的釉面。

3.4 非著色氧化物的影響

3.4.1氧化鋅的影響

在基礎釉配方中，分別引入0.5%、1%、1.5%、2%、4%的氧化鋅進行對比。實驗發現：隨著氧化鋅含量的增加，釉層中氣泡逐漸變少，且可見大氣泡逐漸變多，釉層逐漸趨于透明，釉色呈現出由青轉綠的變化趨勢。實驗證明：加入氧化鋅，能明顯降低釉層粘度、增強釉層透光度，并改變釉層的顏色。所以，氧化鋅的含量應該控制在0.5%以下，才能得到理想的青色調及玉質感產品。

3.4.2滑石的影響

在基礎釉配方中，分別引入0.5%、1%、2%、4%的滑石。結果發現：當滑石含量為2%時，釉層中出現大量氣泡；隨著用量繼續增加，釉面變粗糙；當滑石含量為4%時，釉層有白色小晶體生成，釉面略顯無光。實驗表明，當滑石的含量在1%以下時，釉層效果良好。

3.4.3氧化鋯的影響

在基礎釉配方中，分別引入0.5%、1%、1.5%、3%、6%的鋯英石（以鋯英粉姓氏引入，并調整石英含量，以保證除鋯英粉引入的氧化鋯外，其他含量不變）進行對比實驗。結果證明：隨著氧化鋯含量的增加，釉層逐漸乳濁失透、釉色變白。當氧化鋯含量在1%左右時，釉層呈現較好的半透光性，玉質感較強；當氧化鋯含量在3%時，透過性逐漸減弱；當氧化鋯含量在6%以上時，釉面完全失透。所以，本文中氧化鋯含量應該控制在1%以下效果最佳。

3.5 著色氧化物加入量對釉呈色的影響

在4#樣品中分別添加0.2%、0.4%、0.5%、0.6%、0.8%、1%的釩藍色料進行對比實驗。結果證明：加入0.4%～0.5%的釩藍，釉面呈粉青釉色，使氧化焰燒出的釉色更加自然，貼近于粉青的呈色。

3.6 釉厚對冰裂紋的影響

由0.8mm、1.2mm、1.5mm、1.8mm四組厚度進行對比實驗。結果證明：釉厚在1.2mm～1.5mm時，釉面呈半透光、半乳濁的玉質效果；裂紋效果明顯，分布均勻，開片大小合適。

3.7 多因素對冰裂紋釉的影響

本文采用多因素正交實驗法，進一步確定影響冰裂紋釉的因素及含量，以期找出最佳的冰裂紋釉配方組成。采用正交法分析影響冰裂紋釉的因素如表6所示。

具體實驗方案如表7所示。

分析A-1～A-9這9組正交試驗，對比影響釉面效果的主次因素如表8所示。

由表8可知，影響裂紋釉效果的主要因素為鉀、鈉長石，鋯英石；次要因素為滑石、氧化鋅，且適當控制他們的含量可獲得理想的裂紋釉產品。

4 結語

經過反復試驗，當SiO2/Al2O3值為8.7、鉀鈉長石比為1﹕3；鋯英石為1%、滑石為0.8%、氧化鋅為0.5%、釩藍為0.4%～0.5%；噴釉厚為1.2mm～1.5mm；在1240℃隧道窯氧化焰中燒成，保溫25min，并采取適當的降溫速率，能得到裂紋效果較好的產品。釉層中析出了大量方石英晶體，分布于整個釉層間，釉面平滑細膩，有絲絹般光澤，外形美觀。

參考文獻

[1] 葉宏明，李國幀，勞法盛. 龍泉青瓷生產工藝總結[M].龍泉青瓷研究·文物出版社，1998：171-207.

[2] 李其江，吳雋，吳軍明，等.龍泉粉青釉的仿制及呈色機制研究[J].陶瓷學報，2009，12.

[3] 浙江省輕工業廳.龍泉青瓷研究[M].北京：文物出版社，1989.

[4] 周建兒，董偉霞，包啟富，等.冰裂紋釉的制備[J].中國陶瓷，2014，01.

[5] 胡志強. 無機材料科學基礎教程[M].北京：化學工業出版社，2003，12.

[6] 成岳，夏光華.科學研究與工程實驗設計方法[M].武漢理工大學出版社，2005，4.

3.2 硅鋁比的影響

由表5可知：隨著硅鋁比的增大，釉色先加深，隨后變淺。釉色加深說明釉料燒成溫度降低，釉色變淺則說明釉層趨于析晶的變化趨勢。硅鋁比達到中間值，即8～9時，釉料燒成溫度合適，呈現出良好的透光度及玉質感。

3.3 燒成工藝的影響

在同一燒成溫度下，隨著硅鋁比的增加，釉色呈現由淺綠到深綠，再到青色的變化趨勢；同一配方，隨著溫度的增加，釉色逐漸加深。

從燒成溫度可以看出，大多數配方具有較寬的燒成溫度范圍，大約為30～40℃。由于條件限制，當最高燒成溫度為1240℃時，7#樣品出現生燒現象。

研究證明，對于4#樣品，燒成溫度在1240℃時，可得到玉質感效果好，釉面光滑細膩似羊脂，非常美觀的產品。當燒成溫度較低時[4]，熔體粘度大，質點的擴散速率下降，遷移活化能增大，不利于析晶，釉面呈光澤透明。當燒成溫度較高時，SiO2在熔體中沒有達到飽和，因此，釉面以玻璃質為主，呈現光亮效果。高溫階段適當的保溫時間使晶體的結構趨于完整。保溫時間不宜過長，避免晶粒過分長大以致釉面粗糙。但保溫時間也不能太短，否則結晶不充分，導致釉面析晶較少。實踐證明，當保溫時間在25 min時，可獲得釉面半透光效果較好的釉面。

3.4 非著色氧化物的影響

3.4.1氧化鋅的影響

在基礎釉配方中，分別引入0.5%、1%、1.5%、2%、4%的氧化鋅進行對比。實驗發現：隨著氧化鋅含量的增加，釉層中氣泡逐漸變少，且可見大氣泡逐漸變多，釉層逐漸趨于透明，釉色呈現出由青轉綠的變化趨勢。實驗證明：加入氧化鋅，能明顯降低釉層粘度、增強釉層透光度，并改變釉層的顏色。所以，氧化鋅的含量應該控制在0.5%以下，才能得到理想的青色調及玉質感產品。

3.4.2滑石的影響

在基礎釉配方中，分別引入0.5%、1%、2%、4%的滑石。結果發現：當滑石含量為2%時，釉層中出現大量氣泡；隨著用量繼續增加，釉面變粗糙；當滑石含量為4%時，釉層有白色小晶體生成，釉面略顯無光。實驗表明，當滑石的含量在1%以下時，釉層效果良好。

3.4.3氧化鋯的影響

在基礎釉配方中，分別引入0.5%、1%、1.5%、3%、6%的鋯英石（以鋯英粉姓氏引入，并調整石英含量，以保證除鋯英粉引入的氧化鋯外，其他含量不變）進行對比實驗。結果證明：隨著氧化鋯含量的增加，釉層逐漸乳濁失透、釉色變白。當氧化鋯含量在1%左右時，釉層呈現較好的半透光性，玉質感較強；當氧化鋯含量在3%時，透過性逐漸減弱；當氧化鋯含量在6%以上時，釉面完全失透。所以，本文中氧化鋯含量應該控制在1%以下效果最佳。

3.5 著色氧化物加入量對釉呈色的影響

在4#樣品中分別添加0.2%、0.4%、0.5%、0.6%、0.8%、1%的釩藍色料進行對比實驗。結果證明：加入0.4%～0.5%的釩藍，釉面呈粉青釉色，使氧化焰燒出的釉色更加自然，貼近于粉青的呈色。

3.6 釉厚對冰裂紋的影響

由0.8mm、1.2mm、1.5mm、1.8mm四組厚度進行對比實驗。結果證明：釉厚在1.2mm～1.5mm時，釉面呈半透光、半乳濁的玉質效果；裂紋效果明顯，分布均勻，開片大小合適。

3.7 多因素對冰裂紋釉的影響

本文采用多因素正交實驗法，進一步確定影響冰裂紋釉的因素及含量，以期找出最佳的冰裂紋釉配方組成。采用正交法分析影響冰裂紋釉的因素如表6所示。

具體實驗方案如表7所示。

分析A-1～A-9這9組正交試驗，對比影響釉面效果的主次因素如表8所示。

由表8可知，影響裂紋釉效果的主要因素為鉀、鈉長石，鋯英石；次要因素為滑石、氧化鋅，且適當控制他們的含量可獲得理想的裂紋釉產品。

4 結語

經過反復試驗，當SiO2/Al2O3值為8.7、鉀鈉長石比為1﹕3；鋯英石為1%、滑石為0.8%、氧化鋅為0.5%、釩藍為0.4%～0.5%；噴釉厚為1.2mm～1.5mm；在1240℃隧道窯氧化焰中燒成，保溫25min，并采取適當的降溫速率，能得到裂紋效果較好的產品。釉層中析出了大量方石英晶體，分布于整個釉層間，釉面平滑細膩，有絲絹般光澤，外形美觀。

參考文獻

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[6] 成岳，夏光華.科學研究與工程實驗設計方法[M].武漢理工大學出版社，2005，4.

3.2 硅鋁比的影響

由表5可知：隨著硅鋁比的增大，釉色先加深，隨后變淺。釉色加深說明釉料燒成溫度降低，釉色變淺則說明釉層趨于析晶的變化趨勢。硅鋁比達到中間值，即8～9時，釉料燒成溫度合適，呈現出良好的透光度及玉質感。

3.3 燒成工藝的影響

在同一燒成溫度下，隨著硅鋁比的增加，釉色呈現由淺綠到深綠，再到青色的變化趨勢；同一配方，隨著溫度的增加，釉色逐漸加深。

從燒成溫度可以看出，大多數配方具有較寬的燒成溫度范圍，大約為30～40℃。由于條件限制，當最高燒成溫度為1240℃時，7#樣品出現生燒現象。

研究證明，對于4#樣品，燒成溫度在1240℃時，可得到玉質感效果好，釉面光滑細膩似羊脂，非常美觀的產品。當燒成溫度較低時[4]，熔體粘度大，質點的擴散速率下降，遷移活化能增大，不利于析晶，釉面呈光澤透明。當燒成溫度較高時，SiO2在熔體中沒有達到飽和，因此，釉面以玻璃質為主，呈現光亮效果。高溫階段適當的保溫時間使晶體的結構趨于完整。保溫時間不宜過長，避免晶粒過分長大以致釉面粗糙。但保溫時間也不能太短，否則結晶不充分，導致釉面析晶較少。實踐證明，當保溫時間在25 min時，可獲得釉面半透光效果較好的釉面。

3.4 非著色氧化物的影響

3.4.1氧化鋅的影響

在基礎釉配方中，分別引入0.5%、1%、1.5%、2%、4%的氧化鋅進行對比。實驗發現：隨著氧化鋅含量的增加，釉層中氣泡逐漸變少，且可見大氣泡逐漸變多，釉層逐漸趨于透明，釉色呈現出由青轉綠的變化趨勢。實驗證明：加入氧化鋅，能明顯降低釉層粘度、增強釉層透光度，并改變釉層的顏色。所以，氧化鋅的含量應該控制在0.5%以下，才能得到理想的青色調及玉質感產品。

3.4.2滑石的影響

在基礎釉配方中，分別引入0.5%、1%、2%、4%的滑石。結果發現：當滑石含量為2%時，釉層中出現大量氣泡；隨著用量繼續增加，釉面變粗糙；當滑石含量為4%時，釉層有白色小晶體生成，釉面略顯無光。實驗表明，當滑石的含量在1%以下時，釉層效果良好。

3.4.3氧化鋯的影響

在基礎釉配方中，分別引入0.5%、1%、1.5%、3%、6%的鋯英石（以鋯英粉姓氏引入，并調整石英含量，以保證除鋯英粉引入的氧化鋯外，其他含量不變）進行對比實驗。結果證明：隨著氧化鋯含量的增加，釉層逐漸乳濁失透、釉色變白。當氧化鋯含量在1%左右時，釉層呈現較好的半透光性，玉質感較強；當氧化鋯含量在3%時，透過性逐漸減弱；當氧化鋯含量在6%以上時，釉面完全失透。所以，本文中氧化鋯含量應該控制在1%以下效果最佳。

3.5 著色氧化物加入量對釉呈色的影響

在4#樣品中分別添加0.2%、0.4%、0.5%、0.6%、0.8%、1%的釩藍色料進行對比實驗。結果證明：加入0.4%～0.5%的釩藍，釉面呈粉青釉色，使氧化焰燒出的釉色更加自然，貼近于粉青的呈色。

3.6 釉厚對冰裂紋的影響

由0.8mm、1.2mm、1.5mm、1.8mm四組厚度進行對比實驗。結果證明：釉厚在1.2mm～1.5mm時，釉面呈半透光、半乳濁的玉質效果；裂紋效果明顯，分布均勻，開片大小合適。

3.7 多因素對冰裂紋釉的影響

本文采用多因素正交實驗法，進一步確定影響冰裂紋釉的因素及含量，以期找出最佳的冰裂紋釉配方組成。采用正交法分析影響冰裂紋釉的因素如表6所示。

具體實驗方案如表7所示。

分析A-1～A-9這9組正交試驗，對比影響釉面效果的主次因素如表8所示。

由表8可知，影響裂紋釉效果的主要因素為鉀、鈉長石，鋯英石；次要因素為滑石、氧化鋅，且適當控制他們的含量可獲得理想的裂紋釉產品。

4 結語

經過反復試驗，當SiO2/Al2O3值為8.7、鉀鈉長石比為1﹕3；鋯英石為1%、滑石為0.8%、氧化鋅為0.5%、釩藍為0.4%～0.5%；噴釉厚為1.2mm～1.5mm；在1240℃隧道窯氧化焰中燒成，保溫25min，并采取適當的降溫速率，能得到裂紋效果較好的產品。釉層中析出了大量方石英晶體，分布于整個釉層間，釉面平滑細膩，有絲絹般光澤，外形美觀。

參考文獻

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[5] 胡志強. 無機材料科學基礎教程[M].北京：化學工業出版社，2003，12.

[6] 成岳，夏光華.科學研究與工程實驗設計方法[M].武漢理工大學出版社，2005，4.