一种铁系天蓝釉面及其氧化气氛烧制方法

本发明涉及陶瓷材料领域，尤其涉及一种铁系天蓝釉面及其氧化气氛烧制方法。

背景技术：

1、陶瓷釉料因其优异的光学装饰效果、机械性能和耐污性能被广泛应用于陶瓷装饰领域。其中，铁系颜色釉因其多变的颜色赋予了陶瓷釉料丰富的艺术装饰效果而自古以来受到人们的青睐和广泛应用。铁在釉料中主要存在颜色包括淡黄色、棕色、红色、青色、黑色和蓝色等。铁的含量、烧成气氛和温度导致铁的价态及存在形式，最终呈现出建盏、黑釉、景德镇闪青等名贵釉种。其中，由“天青”演变而来，具有天空蓝色的天蓝釉由于其深邃、淡雅纯净的呈色效果最让人们所着迷。其呈色效果与“窑变”蓝釉有着异曲同工之妙。

2、根据对古釉的研究发现，传统天蓝釉为钴、铜、铁、钛等金属元素共同呈色，同时多为还原气氛烧制。还原气氛主要采用燃气和空气进气量的调控实现，因此整体稳定性较氧化气氛差。同时配方复杂，导致釉色难控，成品率低。对此，开发出一款成本低廉、稳定可靠且对生产条件要求相对较低的氧化气氛天蓝釉面具有积极意义。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种铁系天蓝釉面及其氧化气氛烧制方法，本发明通过配方和烧成条件的调控，在氧化气氛下成功烧制得到了天蓝釉面，相较于还原气氛，对设备、生产条件的要求更低，可复现性更强，且原料来源广泛、成本低廉。

2、本发明的具体技术方案为：

3、第一方面，本发明提供了一种铁系天蓝釉面，按质量百分数包括以下矿物原料：钾长石10-25％，玻璃熔块15-30％，方解石15-25％，硅灰石8-12％，烧滑石1-8％，石英粉15-30％，氧化铁2-10％。

4、由于现有基于还原气氛制备天蓝釉面的工艺较为复杂，本发明探索在氧化气氛下烧制天蓝釉面。本发明以铁为主要着色成分，以生料釉的形式制备。众所周知，自然界中极少见到纯的亚铁氧化物，多是以二价和三价铁的混合物共同存在。因此，铁在釉中fe2+和fe3+总是共存的，只是随条件不同两种价态的铁离子含量有所变化，其中二价铁离子会使釉料呈现蓝、绿色效果，而三价铁离子会使釉料呈现红色、茶色等。因此，如何让铁在釉中适量地以二价形式存在是制备天蓝釉面的关键点之一。

5、进一步地，本发明通过研究发现，1475℃时fe2o3的分解压达到0.1mpa，而在1575℃时分解压甚至达到1mpa。这就是说，即使纯的fe2o3在高温煅烧下也会部分分解放出氧，生成二价铁。同时，釉中酸碱氧化物含量也会显著影响二价和三价铁之间的平衡，其中，酸性更利于二价铁的存在。对此，本发明利用高温情况下三价铁氧化物不稳定和釉料酸碱氧化物含量对其价态平衡影响的特性，通过调控配方组成和烧制条件最终成功获得了天蓝釉面。

6、具体地，在配方调控方面，本发明发现虽然酸性氧化物利于铁向二价转换，但同时也会使釉的高温粘度增大而导致不利于铁的分解。此外，配方中铁含量的增加会影响分解的平衡，相同基体下过高的铁含量不利于蓝色效果的出现。因此，本发明进行一系列优化后最终给出上述配方以对酸碱性氧化物和铁的含量进行调控。通过上述配方设计，可使釉料在氧化气氛下烧制后具有理想二价铁含量，从而使釉面呈现为天蓝色。

7、作为优选，铁系天蓝釉面按质量百分数包括以下矿物原料：钾长石13-17％，玻璃熔块17-23％，方解石17-23％，硅灰石8-12％，烧滑石1.5-2.5％，石英粉25-30％，氧化铁3-5％。

8、最优选地，铁系天蓝釉面按质量百分数包括以下矿物原料：钾长石15％，玻璃熔块20％，方解石20％，硅灰石10％，烧滑石2％，石英粉29％，氧化铁4％。

9、作为优选，所述玻璃熔块包括以下质量百分数的化学组成：sio265-75％，al2o31.5-2.5％，cao 7.5-8.5％，mgo 3.5-4.5％，k2o 0.2-0.6％，na2o 10-15％，fe2o30.1-0.5％。

10、进一步优选，所述玻璃熔块包括以下质量百分数的化学组成：sio268-72％，al2o31.6-1.8％，cao 7.8-8.2％，mgo 3.8-4.2％，k2o 0.3-0.5％，na2o 12.5-13.5％，fe2o30.2-0.4％。

11、最优选地，所述玻璃熔块包括以下质量百分数的化学组成：sio270.48％，al2o31.75％，cao 8.08％，mgo 4.02％，k2o 0.39％，na2o 13.07％，fe2o30.29％。

12、第二方面，本发明提供了一种铁系天蓝釉面，按质量百分数包括以下化学组分：sio277-81％，al2o33-5％，cao 2-4％，mgo 0.5-1.5％，k2o 1.5-3.5％，na2o4-6％，fe2o34-8％。

13、作为优选，铁系天蓝釉面按质量百分数包括以下化学组分：sio279％，al2o34％，cao 3％，mgo 1％，k2o 2％，na2o 5％，fe2o36％。

14、第三方面，本发明提供了一种铁系天蓝釉面的氧化气氛烧制方法，包括以下步骤：

15、(1)按配比称取各原料；

16、(2)对原料进行湿法球磨，得到釉浆；

17、(3)调整釉浆的密度和流速；

18、(4)将釉浆施于坯体表面；

19、(5)对施釉的坯体在氧化气氛下进行烧成，得到铁系天蓝釉面。

20、作为优选，步骤(2)中，所述釉浆的粒径为d50≤5μm。

21、此外，本发明还发现釉中的分相结构对于获得天蓝釉也较为重要，若釉中存在大量特定粒径范围(100nm左右)的球形、类球形以及多个类球堆叠的分相结构，此时会由于瑞利散射而呈现物理色的蓝色调，与二价铁的化学呈色共同作用，可使釉面获得更好的“天空”深邃蓝色的装饰效果。因此，釉浆的粒径对于最终烧制形成理想的分相结构较为重要，最终本发明发现将釉浆粒径控制在上述范围内，更利于目标分相结构的形成。

22、作为优选，步骤(2)中，所述湿法球磨时原料、球石和水的质量比为1∶1.8-2.2∶0.6-0.8。

23、作为优选，步骤(4)中，采用喷釉或淋釉的方式将釉浆施于坯体表面。其中，喷釉的釉浆密度为1.48-1.60g/cm3，流速为5-20s/100ml；淋釉的釉浆密度为1.70-1.80g/cm3，流速为20-35s/100ml。

24、作为优选，步骤(5)中，烧成过程具体包括：以18-22℃/min升温至1300-1340℃，烧制18-22min，在保温结束后立刻以23-27℃/min的速率冷却至580-620℃，最后自然降温。

25、需要注意的是，烧制条件中烧制温度和保温时间的选择对于二价铁含量尤为重要。本发明发现，若温度过低，不利于铁离子的降价，而温度过高，超出釉的烧成范围会破坏釉面质量。此外烧制温度和保温时间对于釉成品的分相结构也非常关键，若温度控制不当，则无法获得本发明理想的目标分相结构。同时，在烧成后的快速降温能使釉层粘度快速增大，从而阻止二价铁在降温过程中被氧化。

26、与现有技术对比，本发明的有益效果是：

27、(1)本发明在氧化气氛下成功烧制了具有“天空”观感、深邃的天蓝釉面，相较于还原气氛，对设备、生产条件的要求更低，可复现性更强，且原料来源广泛、成本低廉。

28、(2)本发明通过配方和烧成条件的调控，找到了“酸性氧化物-二价铁含量-烧制温度”之间的平衡，从而可获得蓝色色调可调的天蓝釉面。

29、(3)本发明在二价铁化学呈色的基础上，进一步配合特定分相结构的物理呈色，在两方面共同作用下，可使釉面获得更好的“天空”深邃蓝色的装饰效果。