硅酸锌结晶釉的制备与结晶动力学研究.pdf

摘 要 硅酸锌材料具有较强的环境适应性、较稳定的化学性质、较强的抗湿性等良好 的物理化学性能，用途十分广泛，在釉料、涂料、涂层、油漆以及发光基体材料研 究中备受人们的关注。硅酸锌结晶釉料广泛用于陶瓷装饰中，掺入不同着色剂的硅 酸锌结晶釉的艺术价值更加突出，使其具有更好的艺术欣赏性与装饰美感。 采用石英、钠长石、高岭土、石灰石和煅烧后的氧化锌为主要原料通过控制烧 结温度制备硅酸锌结晶釉。随着加入釉料中氧化锌含量的增加，烧制得到的釉中硅 酸锌晶体先增大后减小，在添加氧化锌含量约为24wt%时，其结晶程度最大。随着 釉料中硅铝摩尔比的减小，釉面出现乳浊效果；硅铝摩尔比过大，会抑制结晶。随 着硅钙摩尔比的减小，釉面会形成无光釉。 以硅酸锌结晶釉为基础，用40~60 目筛余所得的氧化锌煅烧后作为晶种，在 1140 ℃下保温120min 的条件下，样品中结晶程度最大。随着釉料球磨时间的增加， 烧制出的结晶釉晶花数逐渐增多，但单个晶体逐渐变小。保温结晶过程中，随着保 温时间的延长，结晶程度增大。从烧成温度降温至保温温度过程中，随着降温速率 的降低，结晶程度越来越高。利用不同升温速率下的差热分析 （DTA）曲线中出现 的硅酸锌的主要结晶峰的峰值温度，通过Kissinger 方程拟合，得出晶体的活化能E。 在硅酸锌结晶釉中分别加入MnO 、Fe O 、CuO 三种着色剂，采用色度分析， 2 2 3 过量的着色剂含量会抑制釉中晶花的生长，发现随着着色剂含量的增加，釉面趋于 深、暗，明亮程度也均有下降。有结晶区域的釉面与无结晶区域的釉面的色度基本 一致。根据微观形貌及EDS含量分析发现，掺入着色剂后硅酸锌结晶釉的微观形貌 呈连续纤维状规律排布，且Fe、Cu 离子更易进入玻璃相中。随着球磨时间的增加， 掺入着色剂后硅酸锌结晶釉的颜色均匀性略有提升。降温速率过快，由于阻碍了液 相的析晶、晶体长大，也会导致析晶不均匀，因此适当的降温速率有利于晶体的充 分生长。 以掺入MnO 的硅酸锌结晶釉为基础，着重研究了烧成制度对结晶过程的影响。 2 发现随着保温时间的延长，掺入MnO 的硅酸锌结晶釉中Zn SiO 晶体不断生长， 2 2 4 在 1140℃下保温 170min 的条件下结晶程度最大。经模拟动力学分析，掺MnO 硅 2 酸锌结晶釉中Zn SiO 晶体在不同保温温度下的Avrami 指数分别为n 0.92， 2 4 1110℃ n 1.38，n 1.27，表明Zn SiO 晶体的形成由扩散机制向成核机制转变。模 1140℃ 1170℃ 2 4 拟热力学分析，利用不同升温速率下的DTA 曲线中出现的硅酸锌的主要结晶峰的 峰值温度，拟合Kissinger 方程，计算掺入MnO 的硅酸锌结晶釉中Zn SiO 晶体的 2 2 4 活化能E 210.7kJ/mol。 关键词：硅酸锌结晶釉 着色剂 色度 生长机理 I 44 目 录 摘 要I AbstractII 1 引 言1 2 文献综述2 2.1 陶瓷釉料的概述2 2.1.1 釉的简介2 2.1.2 结晶釉的定义与分类2 2.1.3 结晶釉的结晶特点3 2.1.4 结晶釉发展的历史概况3