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氧化鋅在陶瓷釉料中的科學(xué)應(yīng)用與工藝創(chuàng)新
發(fā)布時(shí)間:2025-09-19
高溫煅燒下,一縷淡黃色悄然浮現(xiàn),氧化鋅正在陶瓷世界中扮演著無(wú)可替代的多面手角色。
作為陶瓷制造過(guò)程中不可或缺的功能性材料,氧化鋅在釉料配方中的應(yīng)用遠(yuǎn)超出一般人的想象。它不僅是一種高效的助熔劑,還能作為乳濁劑、結(jié)晶劑和顏色穩(wěn)定劑,顯著提升陶瓷產(chǎn)品的物理化學(xué)性能和美學(xué)價(jià)值。
在日用瓷、建筑陶瓷和藝術(shù)陶瓷等領(lǐng)域,氧化鋅通過(guò)其獨(dú)特的作用機(jī)制,實(shí)現(xiàn)了釉面質(zhì)感、光澤度和穩(wěn)定性的多重優(yōu)化。
氧化鋅(ZnO)是一種白色粉末或六角結(jié)晶體,無(wú)臭無(wú)味。在常溫下穩(wěn)定,但受熱后顏色會(huì)變?yōu)榈S色,冷卻后又能恢復(fù)白色,這一特性使其在陶瓷燒制過(guò)程中成為重要的指標(biāo)性材料。
其熔點(diǎn)高達(dá)1975℃,1800℃時(shí)升華,不溶于水和乙醇,但能溶于酸、氫氧化堿、氨水和銨鹽溶液。
在使用前,氧化鋅 必須經(jīng)過(guò)高溫煅燒處理 ,通常需要在1250-1280℃的溫度下進(jìn)行預(yù)燒。這一過(guò)程至關(guān)重要,它能夠減少氧化鋅在釉料中的收縮性,避免因收縮導(dǎo)致的禿釉、氣泡和針孔等缺陷。
未經(jīng)煅燒的氧化鋅直接加入生釉中會(huì)嚴(yán)重影響釉料的工藝性能,而用于熔塊料時(shí)則無(wú)需此預(yù)處理。
業(yè)內(nèi)一些企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始采用更細(xì)的氧化鋅粉末(如1000目左右),通過(guò)增加比表面積來(lái)降低陶瓷墻地磚的吸水率,雖然成本隨之提高,但產(chǎn)品品質(zhì)顯著提升。
氧化鋅在釉料中最主要的功能是 強(qiáng)效助熔作用 。它能夠顯著降低釉的熔融溫度,減少高溫釉的燒成溫度,從而降低能耗和生產(chǎn)成本。
在低溫熔塊釉中,氧化鋅作為熔劑使用的比例通常在1%-15%之間,而在低溫生料釉中的用量一般為5%左右。
這一功能使得釉料在較低溫度下就能形成良好的玻璃相,提高釉面的平整度和光澤度。同時(shí),氧化鋅還能改善釉的力學(xué)強(qiáng)度、彈性和耐熱性能,擴(kuò)大釉的成熟溫度范圍,提高生產(chǎn)穩(wěn)定性和產(chǎn)品一致性。
氧化鋅與氧化鋁(Al?O?)共同使用時(shí),能產(chǎn)生 優(yōu)異的乳濁效果 。兩者在高溫下反應(yīng)生成鋅尖晶石(ZnO·Al?O?)晶體,這些微晶體分散在釉層中,產(chǎn)生乳濁效果,使釉面呈現(xiàn)更加柔和的白色外觀。
Al?O?能夠提高釉面的白度和乳濁度,而SiO?則可以增強(qiáng)釉面的光澤度。這種協(xié)同效應(yīng)使得氧化鋅成為生產(chǎn)高檔建筑陶瓷和衛(wèi)生潔具的重要原料,滿足了市場(chǎng)對(duì)高白度產(chǎn)品的需求。
在藝術(shù)釉領(lǐng)域,氧化鋅是 不可或缺的結(jié)晶劑 。在結(jié)晶釉配方中,氧化鋅的用量高達(dá)20-30%,通過(guò)在釉熔體急冷卻過(guò)程中促進(jìn)鋅系晶體的形成,產(chǎn)生絢麗多彩的結(jié)晶花紋。
這些晶體花紋大小、形態(tài)各異,具有極高的藝術(shù)價(jià)值,使每件陶瓷作品都成為獨(dú)一無(wú)藝術(shù)品。氧化鋅的含量和釉的冷卻制度共同決定了結(jié)晶效果的質(zhì)量,這需要精確的工藝控制。
氧化鋅對(duì)釉料的 顏色發(fā)育 有著重要影響。特別是在鈷天藍(lán)釉中,氧化鋅作為關(guān)鍵助熔劑,能夠使氧化鈷在釉中形成均勻美麗的天空藍(lán)色。
氧化鋅還能提高多種色釉的顯色穩(wěn)定性和均勻性,減少燒成過(guò)程中顏色偏差。值得注意的是,在含有鉻的黑釉中不宜使用氧化鋅,因?yàn)樗赡軐?duì)某些色釉產(chǎn)生不良影響。
隨著陶瓷工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步,氧化鋅的應(yīng)用也在不斷創(chuàng)新。納米級(jí)氧化鋅產(chǎn)品正成為研發(fā)的新方向。
納米氧化鋅由于 顆粒尺寸微小 ,比表面積大大增加,在降低陶瓷吸水率、提高釉面致密性方面表現(xiàn)出比傳統(tǒng)氧化鋅更優(yōu)異的性能。
一些領(lǐng)先的陶瓷企業(yè)正在利用這項(xiàng)技術(shù)拉開(kāi)與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的產(chǎn)品檔次差距,獲取更高的市場(chǎng)利潤(rùn)和品牌溢價(jià)。肇慶市新潤(rùn)豐高新材料有限公司等行業(yè)企業(yè)也在持續(xù)投入研發(fā),推動(dòng)氧化鋅應(yīng)用技術(shù)的創(chuàng)新與升級(jí)。
在特種陶瓷領(lǐng)域,氧化鋅作為一種多功能的N型半導(dǎo)體材料,還被制成陶瓷壓敏電阻元件、氣敏電阻元件、濕敏電阻元件和熱敏電阻元件。
這些應(yīng)用拓展了氧化鋅在電子陶瓷領(lǐng)域的市場(chǎng)空間,體現(xiàn)了傳統(tǒng)材料在新興技術(shù)中的價(jià)值重塑。
氧化鋅的使用效果受到多種因素的影響,需要 精確的工藝控制 。用量是關(guān)鍵因素之一——過(guò)少的氧化鋅無(wú)法充分發(fā)揮其功能,而用量過(guò)多(超過(guò)飽和溶解度)則會(huì)提高釉的耐火度和粘度,使釉不易熔融,甚至導(dǎo)致氧化鋅析晶,影響釉面質(zhì)量。
釉料配方中的其他組分也會(huì)與氧化鋅產(chǎn)生相互作用。例如,在含有較高鋁含量的釉料中,氧化鋅能夠通過(guò)形成鋅尖晶石提高乳濁度;而與某些顏色劑(如鉻)共同使用時(shí)則可能產(chǎn)生不良效果。
煅燒處理 是保證氧化鋅性能的關(guān)鍵前處理工序。未經(jīng)煅燒的氧化鋅直接用于生釉會(huì)導(dǎo)致釉漿性能不穩(wěn)定,甚至出現(xiàn)“豆腐腦”狀結(jié)塊,影響施釉工藝和最終產(chǎn)品效果。
隨著納米材料技術(shù)的不斷發(fā)展,納米級(jí)氧化鋅產(chǎn)品正成為行業(yè)研發(fā)的新方向。
在肇慶市新潤(rùn)豐高新材料有限公司等企業(yè)的推動(dòng)下,氧化鋅應(yīng)用技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新,為陶瓷行業(yè)提供更多高性能解決方案。
陶瓷藝術(shù)與科學(xué)的結(jié)合從未如此緊密,而氧化鋅在這一融合過(guò)程中無(wú)疑扮演著關(guān)鍵角色,持續(xù)推動(dòng)著陶瓷工藝的現(xiàn)代化進(jìn)程。