• 周五. 5 月 24th, 2024

还原焰烧成瓷器泛黄的原因分析及解决途径

一、还原焰烧成时陶瓷制品泛黄的机理及其具体表现形成

1 还原焰烧成瓷器泛黄的机理

对于采用还原焰烧成的陶瓷产品而言,坯釉料中的铁及其化合物的存在是导致瓷器泛黄的主要原因。例如,三氧化二铁在低温下呈相对稳定状态,随着其含量和分散度的不同其颜色可呈现出从、红色到棕色的变化。如果是在高温氧化焰下烧成,即使坯釉料中只含有0.35%的三氧化二铁,也足以使陶瓷制品呈现出一定程定的调来;如果是在高温还原焰下烧成,坯釉料中铁及其化合物的含量和存在状态的陶瓷制品呈色的影响将会更加明显,在这种情况下高价态的铁(F3+)绝大部分会被一氧化碳(CO)和氢气(H2)等还原为呈蓝绿色调的低价态氧化亚铁(FeO),并在较低温度下与二氧化硅作用生成易熔的淡青色低铁硅酸盐(即FeO·SiO2),促进陶瓷坯体在较低温度下烧结,使陶瓷胎体呈现白里泛青的色调,从而可在一定程度上避免陶瓷制品中因Fe3+的存在而泛黄的倾向。

2 还原焰烧成瓷器泛黄的具体表现形式

在采用还原焰烧成过程中,瓷器泛黄的具体表现形式是多种多样的,经地长期烧成实践归纳总结出如下几种类型:(1)经过还原烧成后陶瓷制品釉层和内层胎体均泛调;(2)经过还原烧成后制品内层胎体泛调,而表现釉层呈色正常;(3)经过还原烧成后制品釉层泛调,而内层胎体呈色正常;(4)在还原烧成后的制品的底足及其周围形成环状正常颜色,而部位泛调;(5)经过还原焰烧成后陶瓷制品底心及其周围泛调,而部位颜色正常;(6)烧成后陶瓷制品仅一半泛调,而另一半色泽正常;(7)经过烧成后制品泛黄的部位不确定。

二、还原焰烧成陶瓷制品泛黄的原因分析及其具体解决措施

1 烧成后制品釉面和内层胎体均泛调

这类泛黄缺陷是由于烧成过程中还原气氛太弱或还原时间太短,不能够确保坯釉中的铁质得到充分还原。可采取的具体措施为:(1)适当调节燃料与助燃风的配比,确保还原剂浓度达到还原烧成对气氛的要求,以便坯釉中的铁质能够得到充分还原:(2)在保证陶瓷制品能够得到充分氧化的前提下适当调整由氧化焰转换为还原焰的时机,使坯釉获得足够的还原时间。

2 陶瓷制品内层胎体泛黄而釉层呈正常色调

在还原焰烧成中,引起这类泛黄缺陷的主要原因有如下两种:(1)还原焰烧成时的还原气氛太弱或还原时间太短;(2)釉面的始熔温度太低。釉层在高温烧成阶段过早熔融并封闭内层胎体,即达到所谓釉封,导致还原成分难以穿过熔融釉层渗入到内层胎体,内胎中的高价态铁不能得到充分还原,从而引起瓷器泛黄缺陷。

针对上述两种原因可先后采取如下具体措施:首先,通过适当调整还原气氛的强弱或通过调整氧化焰转换为还原焰的时机,使泛黄缺陷得以克服。如果采取上述措施还难以奏效,则应当对釉料配方作适当调整。通过适当调整提高釉层的始熔温度,以确保陶瓷内胎中的高价铁(Fe3+)能够在釉封前得到充分还原,从根本上解决内胎泛黄缺陷。

3 陶瓷制品釉层泛黄而内胎呈正常颜色

根据还原烧成理论,在烧成时随着烧成温度的逐步升高,釉层在高温下熔融并封闭内胎后,被烧制品应当处在中性气氛或微弱还原气氛中,以确保铁质持低价态。但是,如果釉层发生高温熔融并达到釉封后,误烧氧化焰,就会使釉层中原本在强还原价段所获得的低价铁(Fe2+)又重新氧化为高价铁,使釉层泛调,即发生二次氧化现象。而达到釉封的内胎未受到二次氧化作用,因此,呈正常颜色。

为了避免出现这类泛黄缺陷,在釉层玻化并达到封闭之后应当准确控制窑内烧成气氛或适度的弱还原气氛,并在最高烧成温度至750℃左右采取急冷工艺。通常,在弱还原气氛中游离氧含量宜控制在1%以下,还原性成分控制在1~2.5%,如果此时还原气氛太强反会引起釉面烟熏缺陷。

4 陶瓷制品底足及其周围呈色正常而部位泛调

这是由于釉层在氧化保温阶段就过早达到玻化并封闭内层胎体,使大部分还原性成分难以穿过玻化釉层渗透到内层,只有少量还原成分能够通过无釉底足渗透到内胎,从而使制品底足及其周围形成环状白里泛青色调。而制品部位,如底心、口沿和腹部位均泛调。

对于烧成中出现这类泛黄缺陷,首先应当对烧成制度作适当调整,即通过适当调整从强氧化焰转化为强还原焰的时机,使内层胎体在釉封前就能够得到充分还原。通常,在还原烧成时入还时机的选择应根据还原气氛强弱和陶瓷坯釉中铁质的含量来确定,按照理论要求并结合还原焰烧成经验,入还时机一般选择在釉在始熔温度前80~160℃[2]进行。此外,为了避免在还原焰烧成中引起烟熏缺陷,还应当确保釉层始熔后能及时将强还原焰转换为弱还原焰。在采取上述措施仍未见效的情况下,还可以通过适当调整釉料配方使釉的始熔温度得到提高。如果窑炉内上下温差太大,也能够使处在上火位的陶瓷制品提前达到釉封而不能较好地完成还原反应;与此相反,处在下火位的制品能够在釉封前就完成还原反应而呈现正常颜色,因此,通过减小还原焰成窑炉内的上下温差也可避免陶瓷制品产生泛黄缺陷。

5 还原烧成后陶瓷制品底心周围泛调

经过还原焰烧后,在陶瓷制品及其周围所产生的泛黄缺陷有两种具体表现形式:(1)虽然制品底心及其周围泛调,但该部位光泽良好,这种情况多见于上火位的陶瓷制品;(2)陶瓷制品底心不仅泛调,而且该部位的光泽较差,此种情况多见于处在下火位的陶瓷制品。对于前者而言,之所以处在上火位的陶瓷制品底心部位泛黄而光泽良好,这是由于窑炉的上部温度一般较高,内层胎体尚未得到充分还原釉层就熔融并达到釉封;对于后者而言,处在下火位制品底心泛黄是因为窑内还原气氛偏弱或还原时间太短导致陶瓷制品还原不足,而制品底部光泽欠佳与窑炉内温差较大、车面温度较低有关。因此,在还原烧成操作过程中,应当保证窑车的车下压力与车面压力相适应,以防车下冷空气过多逸入窑内,增大窑炉的上下温差,甚至冲击窑炉内的正常烧成气氛。

6 烧成后陶瓷制品一半泛调而另一半色泽正常

有时陶瓷制品经过还原焰烧成后地半泛黄而另一半色泽正常,而且制品泛黄部位常常出现在靠近窑炉燃烧室的一侧,这是由于窑炉内存在较大的水平温差,陶瓷制品靠近燃烧室的侧面不仅会受到对流传热的作用,而且还会受到比另一侧(即指陶瓷制品背离燃烧室的一侧)强得多的辐射传热作用,使制品靠近燃烧室一侧的温度明显偏高,并导致制品该侧釉面熔融较早并达到釉封,使陶瓷制品因局部还原不足而泛调,但是由于该侧面玻化较充分布而具备良好光泽;陶瓷制品处在背离燃烧室的侧面能够得到充分还原而呈正常色调。为了克服此类还原烧成缺陷,可适当调整装窑窑度,并通过安装等温高速喷嘴加强窑内搅动气幕,改善窑内对流传热,减小窑内水平温差。

7 还原焰烧成后制品泛黄部位不确定

在还原焰烧过程中所产生的各类无规律性泛黄缺陷,其表现形式更多样,致因更复杂,它既与陶瓷坯体施釉不均有关,又与白坯在储放、装窑不当或偶然性污染相关。例如在还原烧成后陶瓷制品底足泛黄缺陷,这是由于被烧制品与垫饼或棚板等支承物接触部位受到了有色杂质的侵蚀作用。为了避免出现此类泛黄缺陷,首先应当保证耐火垫饼或棚板等支承物表面涂覆层的厚度以及涂覆层的均匀性,因此,通过加强陶瓷生产中各道工序的工艺制度管理,并保持各生产车间内良好环境卫生,以免陶瓷制品在入窑前或烧成中受到杂色污染。

由于还原焰烧成的复杂性和普通性,所以陶瓷制品泛黄是还原烧成的常见缺陷之一,而且制品泛黄的具体表现形式多种多样,导致陶瓷制品泛黄的原因也较多。因此,为了解决还原焰成中的各类泛黄缺陷,首先应当根据产品科学家黄缺陷的表现形式,结合窑炉的结构和类型、装窑方式、还原烧成理论、各工序的操作规程以及坯釉料配方等,有针对性地寻找产品泛黄的致因,并及时采取具体措施,以便获得具有白如玉色调的高档陶瓷产品。