陶瓷釉

陶瓷釉是玻璃质物质的不可渗透层或涂层,其已通过烧制而熔合到陶瓷体上。釉料可以为物品着色,装饰或防水。上釉使得陶器容器适合盛装液体,密封了未上釉的饼干陶器的固有孔隙率。它还使表面更坚硬。釉料还用于stone器和瓷器。除了功能性以外,釉料还可以形成多种表面光洁度,包括光泽度或亚光度和颜色。釉料还可以增强未经修饰或内刻,雕刻或上漆的底层设计或纹理。

除了未上釉的饼干瓷器,兵马俑或其他类型的瓷器,最近几个世纪生产的大多数陶器都已上釉。瓷砖几乎总是在表面上釉,而现代建筑兵马俑通常是釉面。釉面砖也很常见。就像许多工业上使用的陶瓷一样,例如,用于架空电力线的陶瓷绝缘子,家用卫生洁具总是上光。

每组均以其主要的陶瓷助熔剂命名的传统釉料中最重要的是:

灰釉,在东亚很重要,仅由包含钾盐和石灰的木材或植物灰制成。
长相瓷釉。
普通釉或有色铅釉在烧制后呈光泽透明,仅需约800°C(1,470°F)。它们在中国(例如,三才),地中海周围以及在欧洲(例如维多利亚女王时代)已使用了大约2000年。
盐釉,主要是欧洲的粗陶器。它使用普通盐。
锡釉,在锡器上涂铅釉,通过添加锡,使之变成不透明的白色。在古代近东闻名,然后在伊斯兰陶器中占有重要地位,并由此传到了欧洲。包括Hispano-Moresque洁具,陶器陶器(也称为majolica),彩陶和Delftware。

现代材料技术已经发明了不属于这些传统类别的新型玻璃釉。

目的
在1250°C的烧成温度下,从工件上烧制粗陶。瓷在最高1400°C的温度下燃烧。形成晶间玻璃状相,提供封闭的孔隙度,并可能产生自釉。然而,该表面通常是粗糙的并且具有相应基材的颜色。釉料由其他材料制成,可用于形成坚硬,封闭的表面层和各种颜色。釉的成分彼此形成并与基材形成由不同氧化物的混合物制成的玻璃层。

釉料用于改善美学效果(颜色和效果釉料)或用于改善机械和电气性能。

对于餐具,釉料降低了表面粗糙度,因此它们更易于清洁,并且划痕硬度增加,这由于较少的划痕而提高了使用性能。

对由电瓷制成的高压绝缘子上釉,以便通过固有的压应力来提高绝缘子的强度。同时,获得了合适的表面化学成分,从而通过降低电导率(不吸水)来降低泄漏电流。降低的粗糙度还可以防止更快的弄脏。

组成
釉料需要包括陶瓷助熔剂,其通过促进粘土体和其他釉料中的部分液化而起作用。助焊剂降低了玻璃成型剂二氧化硅(有时是三氧化硼)的高熔点。这些玻璃形成剂可以包含在釉料中,或者可以从下面的粘土中提取。

陶瓷釉的原料通常包括二氧化硅,它将成为主要的玻璃形成剂。各种金属氧化物(例如钠,钾和钙)起助熔剂的作用,因此降低了熔融温度。通常来自粘土的氧化铝会使釉料变硬,以防止其流落。着色剂(例如氧化铁,碳酸铜或碳酸钴),有时使用遮光剂(例如氧化锡或氧化锆)来改变烧成釉的外观。

在化学上,釉料(就像其他玻璃一样)由矿物粉的混合物组成。有时,添加金属(例如铅或金)作为确定元素。

矿物质
一方面,矿物是网络形成剂,例如二氧化硅(石英粉的形式),助熔剂或熔点降低剂,例如碱金属和碱土金属氧化物,主要是钠和氧化钙,它们通常以以下形式添加:常见的长石或白垩,或硼和铅化合物可以用作熔块,也可以将氧化铝用作稠度增强剂和粘度增强剂。

铅釉特别耐腐蚀,而钠和钾等低熔点成分则更容易去除。

自中世纪晚期以来就已知道的盐釉中,将岩盐(氯化钠)添加到火中,其烟气在窑周围流动。在高温下释放的氧化钠与碎玻璃结合并降低表面层的熔融温度,从而形成玻璃层。

色彩
烧成温度和可获得的电阻越高,调色板越受限制。虽然白色是通过分散(添加氧化锡或氧化锆)制成的,但其他颜色只能通过添加着色金属氧化物来实现。蓝色钴釉是众所周知的。绿色由氧化铬产生,棕色由锰或通常已经包含的铁产生。在减少的燃烧气氛下,铁含量会导致灰蓝色阴影。

低烧彩色陶瓷釉料通常仍含有可溶成分,这些成分在使用过程中会释放出大量物质,因此仍然有毒。通常,这适用于具有未完全“上釉”且没有釉的结晶的,且表面封闭程度较小的已涂釉料的装饰品。

即使在1450°C的温度下燃烧光滑的瓷器对象,即使它们含有有毒的着色物质,也被认为是无害的。硅酸盐中的重金属被牢固地上光并与它们结合。

瓷器和彩陶可以用作高温下狙击火色的釉下彩绘,也可以用作对温度敏感的釉彩,以降低釉面器皿的热量。

长期以来,某些氧化物(例如钴)被保留用于奢侈品生产。确实,最纯净的钴是从中东经西班牙以高昂的代价运来的。中欧地区的忧郁程度较浅,灰色则较浅。

蓝色:钴+钛(金红石)
灰色:铁+锰
蓝灰色:铁+钴
黄色:钴+钒
黑色:铜+锰
褚石:铁+钒
绿色:铜+铁或铜+铬

陶瓷搪瓷的颜色和质地还取决于形成它们的烧成气氛:

氧化(足够的氧气来燃烧所有燃料)
还原性的(烹饪过程中没有足够的氧气消耗掉所有的燃料,火焰会在搪瓷的材料中寻找这种氧气,从而改变其化学性质并因此改变其外观)。

处理
可以通过在粘土体的表面上干粉尘干燥干燥混合物,或在高温下将盐或苏打水插入窑中来形成釉,以形成富含钠蒸气的气氛,该气氛会与粘土中的铝和二氧化硅相互作用,从而产生釉料。形成并沉积玻璃,生产出所谓的盐釉陶器。最常见的是,将各种粉末状矿物质和金属氧化物的水悬浮液中的釉料直接将碎片浸入釉料中。其他技术包括将釉料倒在工件上,用喷枪或类似工具将釉料喷涂到工件上,或直接用刷子或其他工具施加釉料。

为了防止釉面物品在烧制过程中粘在窑上,或者将一小部分物品不上釉,或者将其支撑在较小的耐火材料上,例如窑骨和高跷,将其在烧制后移除并丢弃。这些马刺留下的小痕迹有时在成品上可见。

在陶器的釉下应用的装饰通常称为釉下。将釉料涂到陶器表面,可以是生坯,“生坯”或“饼干”烧制的(在上釉和重新烧制之前先烧制一些物品)。装饰上通常使用湿釉(通常是透明的)。颜料与釉融合,并且似乎在透明釉层的下面。釉下装饰的一个例子是在德国,英国,荷兰,中国和日本生产的著名的“蓝白”瓷器。醒目的蓝色将钴用作氧化钴或碳酸钴。

施加在釉层上的装饰称为上釉。上釉方法包括在一块陶器上施加一层或多层釉或在釉上施加非釉物质,例如搪瓷或金属(例如金箔)。

釉上色是低温釉,可赋予陶瓷更多装饰性和玻璃感。首先烧制一块,最初的烧制称为灰烧,然后应用釉面装饰,然后再次烧制。一旦烧成块并从窑中出来,由于上釉,其质地会变得更光滑。

历史
历史上,由于需要发现合适的材料,陶瓷的上釉发展相当缓慢,并且还需要能够可靠地达到所需温度的烧成技术。

釉面砖可以追溯到公元前13世纪Chogha Zanbil的Elamite庙。后来著名的例子是建于1049年在中国开封的釉砖铁塔。

铅釉彩陶器大概是在战国时期(公元前475 – 221年)在中国制造的,在汉代时其产量有所增加。自商代(公元前1600年至1046年)以来,高温的原始西拉釉釉陶器早于釉陶器。

在日本的甲芬时期,Sue瓷器装饰有绿色的天然灰釉。从552年到794年,引入了不同颜色的釉料。唐代的三种琉璃经常使用一段时间,但逐渐被淘汰。釉料的确切颜色和成分尚未恢复。但是,全国各地普遍使用天然灰釉。

在13世纪,花朵图案被涂上了红色,蓝色,绿色,黄色和黑色的釉面。由于釉面赋予陶瓷独特的外观,因此变得非常流行。

从八世纪开始,釉面陶瓷在伊斯兰艺术和伊斯兰陶器中流行,通常以精美陶器的形式出现。镀锡的玻璃是伊斯兰陶工最早开发的新技术之一。可在巴士拉发现最早的伊斯兰不透明釉作为蓝色漆器,其历史可追溯到8世纪左右。另一个重要的贡献是源自9世纪伊拉克的ware器的发展。伊斯兰世界其他创新陶瓷陶器的中心包括Fustat(从975年至1075年),大马士革(从1100年至1600年左右)和Tabriz(从1470年到1550年)。

技术
在瓷器的制造中,首先将生的(未烧制的)陶瓷进行喷雾烧成。烧成温度较低,不如釉料涂覆后的平滑烧成高。冲刷后,将陶瓷倒入,浸入或刷上釉成分在水中的悬浮液(玻璃料,溶于水的粉末)。接触面保持自由状态,以防止它们与内置烤箱合并。

在顺利烧制的情况下,釉料熔化并且其成分彼此结合并与破碎的玻璃结合。形成玻璃状混合氧化物。

如果釉料层的膨胀系数大于基材的膨胀系数,则可能形成裂纹。有时会识别出这些裂纹并将其用作设计元素(裂纹)。在相反的情况下,釉层的张力较高,即釉层处于永久压缩应力下,则强度增加,这取决于应用也是期望的。

演化
由于铅质清漆的膨胀系数大于兵马俑本身(煮熟的泥浆),因此可能会出现细小的裂缝,可以过滤容器中的液体,这在很多情况下会导致引入玻璃容器的食物开始形成铅盐。非常有毒。在19世纪,人们发现无铅玻璃就可以完成,而无随之而来的危险,可以用长石玻璃代替。

毒性,生态毒性,认证
如果釉料(就“在成形和烧制的最后阶段之间施加于瓷砖表面的物质而言”)而言,其含有铅,镉或锑(或其化合物之一),欧洲生态标签中的釉料不得超过:

铅含量的0.5%
镉质量的0.1%
锑重量的0.25%

釉料类型
根据使用的助焊剂,釉料有几种类型:

碱性釉料-含钠盐,钾盐或锂盐;
硼釉-硼酸(熔化温度600°C);
铅釉-氧化铅。alquifoux是一种在法国南部一直使用的硫化铅釉,直到1950年代被部分禁止。这种漆具有绿色或黄色的清漆颜色,是普罗旺斯生产中的典型颜色。铅釉由于其毒性而几乎不再使用。
“布里斯托尔”釉-氧化锌。它们的毒性比以前低,因此逐渐取代了它们。
许多上光配方都可用来获得不同的质地(哑光,发亮,粗糙)或或多或少的致密覆盖物(不透明,半透明)。

青瓷
青瓷指的是中国和远东地区特有的一种颜色和一种陶瓷。这种珐琅具有蓝色至橄榄绿色的色调,是中国古代陶瓷特别受追捧的特征。

通过这种配方可以还原得到这种高温搪瓷的一个例子:

长石:40%
二氧化硅:30%
粉笔(碳酸钙):20%
高岭土:10%

(可选)您可以添加5%(额外)的滑石粉和1%的cher石或氧化铁。

天目
黑色日本搪瓷上涂有褐色,上面写着“羚羊皮”,该搪瓷是通过以下配方获得的:

长石:45%
粉笔:12%
球粘土:5%
二氧化硅:36%
膨润土:2%
红色氧化铁(赤铁矿):+ 8%

筱野
有许多不同的发光。它们通常类似于白色,橙色或棕色的不透明的厚垫玻璃。两种Shino配方:

霞石霞石:70%
高岭土:30%
盐+ 3%

霞石正长岩:80%
高岭土:20%
盐+ 3%

灰瓷釉

“奶油”灰搪瓷:
长石:38%
木灰:31%
粉笔:23%
二氧化硅:8%

灰绿色搪瓷:
长石:18%
木灰:46%
球形黏土:27%
高岭土:9%
碳酸铜:+ 3%

灰蓝色搪瓷:
长石:38%
木灰:31%
粉笔:25%
二氧化硅:6%
氧化钴:+ 1%

对环境造成的影响
截至2012年,据报道,美国有650多家陶瓷制造企业,而在发达国家和发展中国家中可能还会有更多。地砖,墙面砖,卫生洁具,浴室配件,厨具和餐具都是潜在的含陶瓷产品,可供消费者使用。重金属是釉料中用于产生特定颜色或质地的重金属。当未回收的陶瓷产品暴露于温水或酸性水中时,釉料成分很可能会渗入环境中。当陶瓷产品上釉不正确或损坏时,重金属就会浸出。铅和铬是陶瓷釉料中常用的两种重金属,由于其毒性和生物蓄积能力,受到政府机构的严格监控。

金属氧化物化学
陶瓷釉料中使用的金属通常为金属氧化物的形式。

氧化铅
陶瓷制造商主要使用氧化铅(PbO)作为助熔剂,因为其熔化范围低,烧制范围广,表面张力低,折射率高以及抗失透性。

在污染的环境中,二氧化氮与水(H2O)反应生成亚硝酸(HNO2)和硝酸(HNO3)。

H2O + 2NO2→HNO2 + HNO3

当含铅釉料中的氧化铅(II)(PbO)暴露于硝酸(HNO3)中时,形成可溶性硝酸铅(II)(Pb(NO3)2)

PbO + 2HNO3→Pb(NO3)2 + H2O

由于铅暴露与各种健康问题密切相关,这些问题统称为铅中毒,因此铅玻璃(主要是废弃的CRT显示器形式)和釉面陶瓷的处置要遵守有毒废物法规。

氧化铬
氧化铬(III)(Cr2O3)在陶瓷釉料中用作着色剂。氧化铬(III)可以在窑所达到的温度下与氧化钙(CaO)和大气中的氧气发生反应,生成铬酸钙(CaCrO4)。氧化反应将铬从+3氧化态变为+6氧化态。铬(VI)非常易溶,并且在所有其他稳定形式的铬中具有最大的移动性。

Cr2O3 + 2CaO + 3⁄2O2→CaCrO4

铬可能通过工业排放进入水系统。铬(VI)可以直接进入环境,或者土壤中存在的氧化剂可以与铬(III)反应生成铬(VI)。在铬(VI)存在下生长时,植物的叶绿素含量降低。

预防
通过引入与钙结合的化合物,可以减少制造过程中的铬氧化。陶瓷行业不愿使用铅替代品,因为铅釉可为产品提供明亮的光泽和光滑的表面。美国环境保护署已经试验了钡的双重釉,钡的替代物,但是它们未能获得与铅釉相同的光学效果。