陶瓷釉根据陶瓷坯体性能的要求,利用长石、石英、高岭土等天然矿物原料及某些化工原料按一定比例配合,经研磨制成浆料或干粉施于坯体表面,在高温作用下熔融而覆盖在制品表面。陶瓷釉可以改善坯体的表面性能,提高产品的使用性能,增加产品的美感。由于釉是一种玻璃态物质,因此具有与玻璃相似的物理化学性质,如各向同性、无固定熔点、具有光泽、硬度高、耐酸碱侵蚀(氢氟酸和热碱除外)、质地致密,不透水和不透气等。
施釉的方法主要有浸釉、浇釉、荡釉、涂刷釉、喷釉、甩釉、淋釉等传统的釉浆施釉方法,此外还有干法施釉、静电施釉等方法。
陶瓷釉种类繁多,可根据制作方法、烧成温度、熔剂和原料组成、物理特性及外观特征等不同进行分类。按釉料的制作方法主要分为生料釉和熔块釉;按烧成温度可分为低温釉(<1120℃)、中温釉(1120~1300℃)和高温釉(>1300℃);按主要熔剂的种类可分为长石釉、石灰釉、长石-石灰混合釉(石灰-碱釉)、锂釉、镁釉、铅釉、无铅釉等;按主要着色剂的种类可分为铜红釉、铁红釉、镉硒红釉等;按物理特性可分为低膨胀釉、半导体釉、耐磨釉、抗菌釉等;按外观特征可分为透明釉、乳浊釉、无光釉、亚光釉、金属光泽釉、荧光釉、裂纹釉、结晶釉、虹彩釉、窑变釉等。同一种釉按不同的角度分类时,又可归为不同种釉,如主要以长石作熔剂的长石釉,又属于高温釉、生料釉和透明釉。
陶瓷釉的性能包括:
①熔融温度范围,始熔温度(釉料受热时开始生成液相的温度)至成熟温度(釉料充分熔化至具有要求性能的平滑光亮釉面时的温度)之间的温度范围。釉的烧成温度应在熔融温度范围内选取,一般选釉充分熔化并在坯体上铺展成为平整光滑的釉面时的温度。影响釉熔融温度范围的因素主要有釉的化学组成、矿物组成、细度、混合均匀程度等。釉料的颗粒越细、混合越均匀,其始熔温度就相应越低。组成对釉熔融温度范围的影响主要取决于釉式中的氧化硅、氧化铝和碱性组分的种类、含量及配比。釉的成熟温度(烧成温度)可以通过实验方法获得,也可以通过酸度系数(指釉组分中的酸性氧化物与碱性氧化物的摩尔比,一般以C.A表示)的计算大致进行推测。釉的烧成温度随酸度系数的增加而提高。
②高温黏度、表面张力和润湿性。釉熔融时的黏度可以作为判断釉流动情况的尺度。在成熟温度下,釉的黏度过小,流动性大,容易造成流釉、堆釉及干釉等缺陷;釉的黏度过大,则容易引起橘釉、针眼、釉面不光滑、光泽不好等缺陷。组成是影响釉黏度的重要因素之一。通常,三价及高价氧化物如氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化锆等均会提高釉的黏度;氧化钙、氧化镁、氧化锌、氧化铅等则会降低釉的黏度。陶瓷釉在成熟温度下的黏度值约为200帕·秒。釉的表面张力对釉的外观质量影响很大。表面张力过大,气体排出和熔体均化受到阻碍,在高温时对坯体的润湿性不利,容易造成缩釉(滚釉)缺陷;表面张力过小,则容易造成流釉(当釉的黏度也很小时,情况更加严重)缺陷。影响釉表面张力的因素主要是化学组成、烧成温度和烧成气氛。通常,釉的表面张力随碱金属及碱土金属离子半径的增大而降低,随过渡金属离子半径的减小而降低,随烧成温度的升高而降低。还原气氛下烧成釉的表面张力比在氧化气氛下烧成时要高。釉熔体对坯体的润湿性用釉熔体与坯体的接触角表示,接触角越小表明润湿性越佳。润湿性与釉熔体的表面张力密切相关,如果釉熔体的表面张力很大,即使其黏度再小,釉也不能在坯体表面铺展开。
③机械强度和硬度。通常釉抵抗压应力的能力比抵抗张应力的能力高许多倍,因此可以通过调整热膨胀系数达到提高陶瓷釉机械强度的目的。选择釉的膨胀系数略小于坯体的膨胀系数,在冷却过程中釉比坯体收缩小,釉受到坯体收缩所给予的压缩作用,从而在凝固的釉层中保留永久性压应力,可提高釉面的热稳定性和机械强度。釉的硬度是日用瓷的重要指标。碱金属氧化物含量增加将导致陶瓷釉硬度的降低。若釉层中析出硬度大的微晶,且微晶高度分散在整个釉面中,则釉的硬度会明显增加,尤其是析出针状晶体时,效果更为明显。调节釉的热膨胀系数和弹性模量,使釉面产生压应力且有较大的弹性,则釉的耐磨性会相应提高。石英含量较高的釉料在较高温度下烧成,冷却后釉面具有较高的硬度。烧成引起的任何釉面缺陷,如气泡、针孔、裂纹都会降低釉面的耐磨度。釉面硬度一般采用莫氏硬度和显微硬度(维氏硬度)表示,陶瓷釉的硬度为莫氏硬度7~8,维氏硬度5200~7500兆帕。
④化学稳定性。在使用过程中,施釉的陶瓷制品常和水、酸液和碱液接触,釉的表面不同程度地和这些介质发生离子交换、溶解或吸附效应。釉的化学稳定性主要和组成有关。低温釉含碱量较多,碱金属离子溶出的速度随着碱含量及离子半径的增大而增加。若低温釉中含多种一价、二价或多价元素,则金属离子溶出的速度会降低。氧化铝、氧化锌能提高釉的耐碱性,氧化钙、氧化镁、氧化钡能有效提高釉的化学稳定性,含大量锆的釉特别耐酸和碱的侵蚀。许多餐具釉面装饰颜料中含有铅、镉,它对釉的耐碱性影响不大,但会降低釉的耐酸性。化学稳定性好的无铅无镉釉料是日用陶瓷釉料的一个重要发展方向。