陶瓷原料与釉料的现代工艺与材料

1、 一、陶瓷原料 陶瓷原料在一定程度上决定了陶瓷的工 艺选择范围，也决定了陶瓷的质量。 陶瓷所用的原料主要来自天然硅酸盐矿 物或岩石风化物。这些资源在地壳中分 布广泛，取之不尽、用之不竭。 可塑性原料：主要来自粘土，起塑化和结合作用， 赋坯体以塑性与注浆成形性能，保证干坯强度和 烧成后的各种使用性能。 瘠性原料：主要有石英、熟料、碎瓷粉等，可降 低坯料的粘性，防止高温变形，冷却后在坯体中 起骨架作用。 熔剂原料 ：主要有长石、伟晶花岗岩、滑石、白 云石、石灰石等，在高温下熔融后可溶解一部分 石英及高岭土分解产物，熔融后的高粘度玻璃可 以起到高温胶结作用。 粘土是一种疏松的或呈胶状的紧密含水铝 硅

2、酸盐矿物，具有独特的可塑性和结合性， 调水后能塑造成形，烧后变得致密坚硬， 是最经典的陶瓷原料。 1）高岭石类 多呈白或浅灰、浅绿、 浅黄、浅红等颜色， 土状光泽，吸水性强， 和水具有可塑性和滑 腻感。 当加热到1200 1250生成机械强度 高、热稳定性、化学 稳定性都很好的莫来 石结构。 2）蒙脱石类 包括蒙脱石、拜来石、绿脱石或绿高岭石、皂石等，它们 风化而成的土能够吸附大量的水，体积膨胀，呈胶泥状态， 具有强的结合性，故又称膨润土。 主要用作增塑剂，用来提高坯料的可塑性与结合能力。釉 浆中可用它作为悬浮剂使用，但用量不宜过多。 3）伊利石类 包括水云母、绢云母、绿鳞石和海绿石等，具有

3、较大可塑性、助溶性、悬浮性、附着性。可作为 高岭土、长石使用。 4）水铝英石类 在自然界并不常见，往往少量地包含在其它粘土 中，呈无定形态存在，在水中能形成胶凝层，包 围在其它粘土颗粒上，从而提高粘土的可塑性和 结合性。 5）叶蜡石类 又名冻石、图章石，是一种硬质粘土，是微细矿 物的集合体，质软，富于脂肪滑腻感，呈致密块 状。不属于粘土矿物，因其某些性质近于粘土， 而划归粘土之列。 1）粘土的可塑性 粘土与适量的水混练以后形成的泥团在外力作 用下产生变形但不开裂，当外力去掉后，仍能保 持其形状不变的这种性质称为可塑性。可塑性是 塑性法成形的基础。 2）粘土的结合性 粘土塑性泥团干燥后，变得坚实

4、，具有一定的 强度，能够维持粘土颗粒之间的相互结合而不散， 这种性能称为粘土的结合性。 3）粘土的颗粒度 一般粘土的颗粒在1纳米5微米之间，大部分 在2微米以下，重量20%的粘土颗粒直经在1微米 以下。颗粒度的大小直接影响到粘土的可塑性、 干燥收缩、空隙度和强度，以及烧成收缩和烧结 性等。 4）粘土的吸附性 粘土颗粒能从周围介质中吸附气态物质、液态 物质、有机物质等各种色素的能力称为粘土的吸 附性。粘土的吸附性与它的矿物组成和分散性有 关，蒙脱石粘土的吸附性最强。 5）干燥收缩和烧成收缩 塑性泥料干燥后，因水份蒸发，空隙减 少，颗粒之间的距离缩短而产生的体积收 缩称为干燥收缩。 烧成以后，由于

5、粘土中产生液相填充在 空隙中，以及某些结晶物质生成，又使体 积进一步收缩，称为烧成收缩。 6）粘土烧后的颜色 粘土因有机物质和其它杂质矿物的存在， 被着成各种颜色，如灰、浅灰、黄、褐、 紫、绿、黑等色。对烧后颜色影响最大的 是铁钛化合物。 石英是构成地壳的主 要成分，石英占瓷坯 体配方中2030， 在制坯时对泥料的可 塑性起调节作用，降 低坯体干燥收缩和变 形倾向，缩短干燥时 间，起瘠化剂作用。 石英占瓷坯体配方中2030。 在制坯时对泥料的可塑性起调节作用，降低坯体 干燥收缩和变形倾向，缩短干燥时间，起瘠化剂 作用。 在烧成过程中石英的加热膨胀，可部分补偿坯体 收缩；高温时部分石英参与化学反

6、应，生成莫来 石；部分石英溶于液相，从而增加熔体粘度，增 进抗变形能力；而未熔化的石英则与莫来石构成 架，防止弯曲、变形等，使瓷器具有机械强度， 增加瓷器透光度和白度。 在釉料中石英是玻璃相的主要来源，增加 石英含量可以使釉熔融温度与粘度提高， 同时减少釉的热膨胀系数，提高釉的机械 强度、硬度、耐磨性和耐化学浸蚀性的指 标。 在陶瓷工业石英类原料一般要求二氧化硅 含量大于 97，氧化铁和二氧化钛小于0.5 ，杂质成分愈少愈好。 不论块状、砂状或粉状矿石，经1350煅 烧后要求色洁白或无色。 化学成分为不含水的碱金属与碱土金属铝 硅酸盐，主要是钾、钠、钙和少量钡的铝 硅酸盐，有的含有微量的铯、铷

7、、锶等金 属离子。 长石掺入量视矿石化学成分及配方而异， 一般胎料加入2030，釉料中加入10 35。 长石最重要的性质是有宽的熔融范围，较 高的高温粘度，和良好的熔解其它物质的 能力。 二、釉料 釉是一种近似于玻璃的物质，覆盖于陶瓷器物 的表面。 它利用某些天然矿物和化工原料，按一定的比 例配制，经高温作用熔融后覆盖于坯体表面， 具有抗酸碱性强（氢氟酸和热碱除外）、不透 气、不透水、质地致密、光滑、有光泽、硬度 大等性能。 同时呈现多种色彩及光亮、析晶、乳浊、消光、 裂纹、窑变等视觉效果。 1、 配釉常用的天然矿物 1）石英 2）长石 3）高岭石类 4）石灰石和方解石 5）萤石（氟石） 2、

8、助熔剂 助熔剂的作用是促进高温化学反应；加速 高熔点晶体结构键的断裂，生成低共熔点 化合物。 调整釉层物理化学性质(如机械性质、膨胀 系数、粘度、化学稳定性等)的作用。 常用的助熔剂 1）、硼砂 2）、铅丹 3）、锌白（氧化锌） 4）、碳酸镁 5）、钠和钾 6）、碳酸钡 7）、骨灰 3、着色剂 釉色泽丰富，变化万千，主要通过添加金 属氧化物着色剂来实现。不同的金属氧化 物着色效果各具特色，其中的规律十分复 杂。 1、玻璃釉 即“透明釉”，釉层薄而 透明如玻璃状，故名。 釉内几乎不含任何未熔物、 析晶、气泡和两液分相， 在显微镜下酷似一池清水， 釉面光洁平滑。 如东汉至西晋的越窑釉， 北方早期的

9、邢窑、定窑、 巩窑，以及景德镇的青白 瓷釉。 2、析晶釉 这类釉在烧成过程中会大 量析出钙长石针晶，针晶 的大小约数个微米，大于 可见光波长，由于可见光 在这些针晶上的反射、散 射作用，使釉具有乳浊的 玉质感，似玉非玉胜于玉。 如南宋官窑、龙泉窑及汝 窑等。 3、分相釉 这类釉具有某一特定范围内的化学组成，在烧成 过程中，在一定物理化学平衡条件下，釉液会分 离成两个成分不同、互不混溶的液相。 一相以无数的孤立小液滴(直径100nm)分散于另 一个连续相之中；或两相自身连通、相互穿插的 结构而存在。 如钧窑瓷的颜色(蓝色)就是这些孤立小液滴对入射 可见光产生瑞利散射的结果。邛崃窑青瓷是中国 最早

10、的分相釉。 4、分相析晶釉 与分相釉的作用不同。一般是经过液相分 离，使某一组成在液滴相中富集而导致析 晶。 有学者提出：由于析晶使析晶附近的液相 分相。 如福建建窑产的“建盏”釉，南宋官窑、 汝窑都有分相析晶。 5、开片釉或纹片釉 釉的膨胀系数明显大于胎；瓷器经高温冷 却至200以下时，釉的收缩量将大大超过 胎，因釉已硬化，弹性甚小，受到较大张 应力。其积累到一定程度，超过釉本身的 抗张强度，导致釉的开裂。 常见开片釉有：北宋官窑、汝窑、修内司 窑、郊坛下窑、传世哥窑、龙泉仿官窑以 及景德镇的仿官、仿哥、郎窑红等。 1、灰釉：把植物烧成灰 后，用狼萁灰或榨木灰、 稻草灰、谷壳灰等与水一 块捣

11、洗后陈腐、过筛、磨 碎、干燥后就可以备用。 灰釉通常在高温还原中烧 成效果尤佳，若在灰釉中 加入其他矿物和发色剂， 就可以配制极为柔和而华 丽的有色斑点釉。 宋元灰釉三角罐 2、结晶釉：制成底釉作为基础釉，加入结 晶剂和发色剂，为调整熔融温度，加入玻 璃粉，硼砂和铅丹作为熔剂，此外还可加 入少量的氧化铝和五氧化二钒，促成晶种 生长。 3、开片釉：在釉中添加收缩率高的原料， 使坯釉烧成收缩不一致，如加入钠的成份， 釉的收缩率高于坯而产生冰裂、龟裂状。 出窑后在开裂的线中涂上氧化金属，色彩 便渗入其中，若再次烧成，出窑后再上色， 则会产生两种色彩各异的裂纹效果。 4、土釉：全部以粘土为原料，粘土的

12、成分 是由长石、石英、高岭土所组成。土釉烧 成温度宽，而且很稳定。由于特殊的组成， 即能产生意想不到的效果，在传统中被世 人称赞的天目釉、油滴釉、兔毫釉、乌金 釉和鸠鸪釉都同属土釉。 5、闪光釉：加入金属盐或碳酸盐，在釉形 成后产生一种闪光金属般的釉面感觉。 6、盐釉：将食盐从火孔中投入窑内，盐即 刻变成雾化，盐内的钠和坯中的钠同坯中 的氧化硅化合成釉质。 一、陶瓷的烧成 对坯体来说，烧成过程就是将成形后的生 坯在一定条件下进行热处理，经过一系列 物理化学变化，得到具有一定矿物组成和 显微结构，达到所要求的理化性能指标的 成坯。 烧制陶瓷的设备称为“窑炉”。 1烧成温度 2保温时间 3升、降温

13、速度 4烧成气氛 原始陶器一般就地取土,质地粗糙，平地堆 烧而成，大致烧成温度在700c左右。 甑皮岩：680； 巫山大溪文化：750830； 宜都红花套下层(大溪文化)：600700。 云南傣族地区至今仍有这种平地露天堆烧 方法。 主要分布于我国南方地区。 以粘土、砖或砖坯依倾斜的山坡构筑而成， 由下自上，呈长条形，象龙蛇状，故名龙 窑，也称蛇窑、蜈蚣窑。 窑室分窑头、窑床、窑尾三部分。 龙窑焰抽力大，升温快，同时装烧面积大， 产量高。 龙窑使用时间：商周以降，明清至今。 建筑方便，装烧量大，产量高； 温度升降速度快，容易维持还原气氛， 适合于焙烧胎体薄，高温下粘度小的石灰 釉瓷器。龙窑是青

14、瓷的摇篮。 也称阶级窑，阶梯窑，由龙窑演化而来。依 附山的坡度，由下往上，建造一个个倒焰式 窑，连接成一体，形成梯状。 优点：利用了余热，充分提高了热效率，同 时也缩减了烧制时间，窑的规模有4-7室， 最多可达20室。 主要由窑室、燃烧室和烟囱三部分组成。 景德镇柴窑 也称煤窑，窑顶呈半球体，窑身呈圆柱体。 沿着圆形开有两个对称窑门，周围设有多 个燃烧口，是间歇式烧成。 制品需装入匣体内，然后入窑，罗叠成柱 状，封住窑门后烧制。 煤烧圆窑耗煤量大，烧成时间长，劳动强 度大，质量不易控制，尤其是冒出的浓烟， 危害性大，现在已经逐步淘汰。 以电为能源，低温800 度左右常用电热丝， 而烧制1100

15、度以上， 则采用硅碳棒导热。 普通电炉适合于800度 左右釉面彩饰的烧烤。 窑体呈隧道状，铺有运行铁轨，陶瓷制品 装在窑车上，窑车连续进入，经过预热区、 烧成区、冷却区，然后出窑。 隧道中部烧成区两侧设有数个点火口。连 续烧制，最适合产业陶瓷的大批量生产。 近年发展起来的快烧陶瓷工业窑炉，是靠 链轮和螺旋齿轮传动，辊棒输送制品，达 到全自动化，燃料为柴油或煤气。 耗能比传统窑炉低，在实现快烧的基础上， 也保证了质量和产量的提高。 最长的辊道窑达到了80米，主要用于建筑 陶瓷烧制。 以燃气烧制陶瓷的窑炉，近十年来得到广 泛普及，摆脱了传统的装匣烧成，实行了 裸烧工艺，成品质量提高，减少了污染，

16、对于品种多，小批量烧成的制品尤其适合。 给陶瓷作坊、个人陶艺工作室、工艺实验 室带来了生机，取得了烧成条件的突破。 成瓷的釉面彩饰后，烧烤釉面色料，使之 成熟，光洁，不退落，以前多用木柴和木 炭做燃料，窑分为外窑、内窑，作品不直 接接触火焰。 现在都采用电燃的锦炉，作品直接裸烧。 炉有圆形、方形。有翻盖的，拉门的操作 方法。 断代：释光仪和磁学断代仪。 物相或显微结构：体视显微镜、偏光显微 镜、扫描电子显微镜、x射线衍射仪、热分 析仪、核磁共振仪及质谱仪等。 成分：电子自选共振波谱仪、拉曼光谱仪、 x射线荧光仪、原子吸收光谱、等离子体发 射光谱仪、中子活化仪、红外光谱仪及穆 斯堡尔谱仪等。 固

17、体在受辐射作用后积蓄的能量在加热过程中以 光的形成释放出来的一种物理现象。 陶瓷晶体长期受到来自于自然环境和陶瓷本身所 含的微少的放射性杂质（如铀、钍和钾40等）的 核辐射，放射性剂量相对恒定，因此热释光的强 度便和受辐时间的长短成正比。 在陶瓷的烧制过程中原始的热释光能量都会因高 温而全部释放掉，所以最后所测量得到的信号， 与陶瓷的烧制年代成正比。 1998年1月，上海博物馆文物保护与考古实 验室为一位澳大利亚华侨带回国内的据称 是元代的两件青花云龙纹象耳瓶和一件明 代的五彩小瓷碗作了热释光年代测定。 经测定分析，五彩小瓷碗年龄为407年，也 就是说小瓷碗的烧纸年代为距今400年左右， 误差

18、20%（一个标准偏差）。 而青花云龙纹象耳瓶的年龄分别为17年和 23年，考虑到这两个青花云龙纹象耳瓶的 热释光灵敏度都很低，故得到的年龄误差 会大些，但最大也不会超过距今100年，由 此判断象耳瓶不是元代而是近现代的仿制 品。 凡具有双折射的物质，在偏光显微镜下就 能分辨清楚，放大倍数一般为40400不等。 特点：将普通光改变为偏光进行镜检的方 法，以鉴别某一物质是单折射（各向同行） 或双折射性（各向异性）。 在考古领域中，偏光显微镜可用来对古代 颜料、丝绸、陶瓷等各类文物的鉴定。 基于聚焦电子束与试样相互作用，产生随 试样表面形貌而变化的二次电子，从而得 到反映试样表面形貌的二次电子像。

19、扫描电镜可以对样品进行图像观察和晶体 结构分析，可以研究陶瓷的表面形状、晶 粒大小及相互结合的状况以及内气孔的形 状分布、玻璃化程度并进而推断烧结温度。 胎内石英颗粒和莫来石晶体分布比较均匀, 石英颗粒大部分都在20 微米以下,证明当时 对坯泥的捏练方面还是很细致的,并且这种 分布对于提高坯体的机械强度有一定的好 处。 釉:内含有510 %肉眼不易看到的小而均 匀的气泡,气泡大小大部分都在0. 010. 05 毫米之间,并发现含有5 %左右均匀分布的 石英晶体。这也可推知南宋青瓷釉料的粘 度较大,粉青产品的烧成温度较低,并可说明 釉的光泽为什么有柔和的表现。 x射线通过晶体时会发生衍射效应，利