近年来,瓷质砖渗彩生产技术在国内得到了迅速的推广和应用,同时,一些困扰行业的相关技术难题也得到了解决。但是,就红色渗彩玻化砖生产技术而言,由于技术难度相对较大,国内对此难题一直没有取得实质性突破,(据实验,国内经销的红色渗花釉往往达不到理想效果)为此,笔者拟结合自己的开发实际,谈谈利用铬元素进行的红色渗彩玻化砖生产技术的探讨。
1.开发依据
资料表明,铬不仅是陶瓷色料中最重要的成分之一,同时,也是棕红色系列色料最常用的一种元素,基于此启示,利用具有渗透功能的铬离子(包括复合离子),通过其它有助于铬呈现棕红色的添加剂的配合,实现红色渗彩玻化砖开发技术的突破是有可能的,实验表明这种基本开发设计也是切实可行的。
2.坯体配方的设计及确定
2.1坯体原料的要求及选择
同普通渗彩玻化砖的生产工艺对原料的要求一样,通常对原料要求有以下规定:一是注意天然原料中铁、钛、有机物等杂质含量要低,只有这样才有利于使烧成后的坯体白度良好,有利于渗花效果的体现;二是注意既要保证半成品有足够的生坯强度以适应印花工艺的需要,又要保证坯体具有良好的渗透性;三是注意坯体配方中尽量不用或少用对干燥敏感性较强的原料,以防在坯体水分蒸发期引起坯体内应力不匀而产生边裂缺陷。我们所选用的天然原料及化学成分见表1。
表1 坯体原料及其化学组成(%)
2.2 添加剂的探讨及选择
添加剂是红色渗彩生产开发能否取得进展的核心技术之一,也是实验难度和幅度较大的工作,因此,我们根据陶瓷色料理论及工作实践,首先界定了可能有益于铬呈色朝红色方向发展的化学元素,通过这些元素所对应物质对红色效果的贡献情况,经过大量的筛选实验,最终我们确定了两种工艺操作性较强的添加剂TA和TB,其中TA为天然矿物原料,TB为精细化工原料,两者均是不溶于水的化合物。另外,由于TA和TB两者自身的物理化学特性,它们在坯体配方中的加入往往对生产工艺产生不良影响,同时TB作为精细化工原料,过量的加入也会导致生产成本大幅提高,因此,我们在能够取得开发效果的前提下,综合考虑各种因素,一般TA在坯体配方中的加入量控制在8%以下,TB加入量控制在6%以下。
2.3.1 基础实验坯体配方的确定
为了取得较为理想的开发速度,并尽快重点探讨TA、TB两种添加剂在坯体配方中合理的添加量,我们首先确定了一个已经投入生产的坯体配方作为基础实验坯体配方,基础实验坯体配方的组成范围及其化学成分如下:
表2 基础实验坯体配方的组成范围(%)
表3 基础实验坯体配方的化学成分(%)
2.3.2 开发实验坯体配方的确定
在基础实验坯体配方的基础上,我们根据添加剂用量的基本范围,确定渗彩工艺条件,通过正交优化实验,确定了TA、TB两种添加剂在坯体配方中的合适加入量,其中TA加入量3%,TB加入量6%。反过来,由于TA和TB对的工艺产生不良影响,我们又进一步对基础实验坯体配方中原料配比进行了调整,最终我们获得的开发基础实验坯体配方组成范围如下:
表4 开发实验坯体配方的组成范围(%)
3 渗彩釉的研制
3.1 化工试剂的选择
我们知道,渗彩釉通常由调粘物、着色剂、助渗剂、溶剂等组成,这些组成因素的选择不当往往达不到基本效果或者引起釉的性能不稳定。就以用于显色的铬盐来说,其种类就很多,根据试剂溶解度、酸碱度、渗透性、稳定性等物化性能的综合考虑,,其中铬酸钠、铬酸钾最适于用做显色剂,同理,经过试验,我们通常采用CMC和乙二醇作为调粘物,自来水作为溶剂。
3.2 化工试剂用量的确定
确定选择渗彩釉中所用化工试剂后,各化工试剂尤其着色剂在渗彩釉中量的确定是实现开发效果的核心部分,实验表明,着色剂铬酸钠(钾)在釉中比例较低红色效果就很不理想。