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氧化鋅在陶瓷釉料中的科學應用與工藝創新
發布時間:2025-09-19
高溫煅燒下,一縷淡黃色悄然浮現,氧化鋅正在陶瓷世界中扮演著無可替代的多面手角色。
作為陶瓷制造過程中不可或缺的功能性材料,氧化鋅在釉料配方中的應用遠超出一般人的想象。它不僅是一種高效的助熔劑,還能作為乳濁劑、結晶劑和顏色穩定劑,顯著提升陶瓷產品的物理化學性能和美學價值。
在日用瓷、建筑陶瓷和藝術陶瓷等領域,氧化鋅通過其獨特的作用機制,實現了釉面質感、光澤度和穩定性的多重優化。
氧化鋅(ZnO)是一種白色粉末或六角結晶體,無臭無味。在常溫下穩定,但受熱后顏色會變為淡黃色,冷卻后又能恢復白色,這一特性使其在陶瓷燒制過程中成為重要的指標性材料。
其熔點高達1975℃,1800℃時升華,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 必須經過高溫煅燒處理 ,通常需要在1250-1280℃的溫度下進行預燒。這一過程至關重要,它能夠減少氧化鋅在釉料中的收縮性,避免因收縮導致的禿釉、氣泡和針孔等缺陷。
未經煅燒的氧化鋅直接加入生釉中會嚴重影響釉料的工藝性能,而用于熔塊料時則無需此預處理。
業內一些企業已經開始采用更細的氧化鋅粉末(如1000目左右),通過增加比表面積來降低陶瓷墻地磚的吸水率,雖然成本隨之提高,但產品品質顯著提升。
氧化鋅在釉料中最主要的功能是 強效助熔作用 。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,氧化鋅還能改善釉的力學強度、彈性和耐熱性能,擴大釉的成熟溫度范圍,提高生產穩定性和產品一致性。
氧化鋅與氧化鋁(Al?O?)共同使用時,能產生 優異的乳濁效果 。兩者在高溫下反應生成鋅尖晶石(ZnO·Al?O?)晶體,這些微晶體分散在釉層中,產生乳濁效果,使釉面呈現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?則可以增強釉面的光澤度。這種協同效應使得氧化鋅成為生產高檔建筑陶瓷和衛生潔具的重要原料,滿足了市場對高白度產品的需求。
在藝術釉領域,氧化鋅是 不可或缺的結晶劑 。在結晶釉配方中,氧化鋅的用量高達20-30%,通過在釉熔體急冷卻過程中促進鋅系晶體的形成,產生絢麗多彩的結晶花紋。
這些晶體花紋大小、形態各異,具有極高的藝術價值,使每件陶瓷作品都成為獨一無藝術品。氧化鋅的含量和釉的冷卻制度共同決定了結晶效果的質量,這需要精確的工藝控制。
氧化鋅對釉料的 顏色發育 有著重要影響。特別是在鈷天藍釉中,氧化鋅作為關鍵助熔劑,能夠使氧化鈷在釉中形成均勻美麗的天空藍色。
氧化鋅還能提高多種色釉的顯色穩定性和均勻性,減少燒成過程中顏色偏差。值得注意的是,在含有鉻的黑釉中不宜使用氧化鋅,因為它可能對某些色釉產生不良影響。
隨著陶瓷工業的技術進步,氧化鋅的應用也在不斷創新。納米級氧化鋅產品正成為研發的新方向。
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出比傳統氧化鋅更優異的性能。
一些領先的陶瓷企業正在利用這項技術拉開與競爭對手的產品檔次差距,獲取更高的市場利潤和品牌溢價。肇慶市新潤豐高新材料有限公司等行業企業也在持續投入研發,推動氧化鋅應用技術的創新與升級。
在特種陶瓷領域,氧化鋅作為一種多功能的N型半導體材料,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。
這些應用拓展了氧化鋅在電子陶瓷領域的市場空間,體現了傳統材料在新興技術中的價值重塑。
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 。用量是關鍵因素之一——過少的氧化鋅無法充分發揮其功能,而用量過多(超過飽和溶解度)則會提高釉的耐火度和粘度,使釉不易熔融,甚至導致氧化鋅析晶,影響釉面質量。
釉料配方中的其他組分也會與氧化鋅產生相互作用。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)共同使用時則可能產生不良效果。
煅燒處理 是保證氧化鋅性能的關鍵前處理工序。未經煅燒的氧化鋅直接用于生釉會導致釉漿性能不穩定,甚至出現“豆腐腦”狀結塊,影響施釉工藝和最終產品效果。
隨著納米材料技術的不斷發展,納米級氧化鋅產品正成為行業研發的新方向。
在肇慶市新潤豐高新材料有限公司等企業的推動下,氧化鋅應用技術持續創新,為陶瓷行業提供更多高性能解決方案。
陶瓷藝術與科學的結合從未如此緊密,而氧化鋅在這一融合過程中無疑扮演著關鍵角色,持續推動著陶瓷工藝的現代化進程。