中国陶瓷工艺

對陶瓷制品的燒成條件的一點體會

中国陶瓷工艺 6282



 

 

在長期從事陶瓷行業的工作中,讓我對壹件陶瓷制品的成功燒成的“燒成條件”有了壹些體會:

陶瓷是火和土的完美結合,陶瓷由泥土經過火的煆燒而成的,而“窯”正是造就這種”土與火的藝術的載體。據考古資料來看,從最初的“露天架火焙燒”到後來的“封閉式窯爐”燒成方式,實際上就是陶瓷燒成環境的變化,是確保陶瓷由泥土轉化成為陶瓷制品所必需的環境條件的總和。為此,探討陶瓷制品的“燒成條件”就顯得尤為重要了。

燒成是指坯體在高溫下發生壹系列物理化學反應,使坯體礦物組成與顯微結構發生顯著變化,外形尺寸固定,強度提高,最終獲得某種特定使用性能的陶瓷制品的過程。而這過程又與窯的型式、構造和容量,以及裝窯密度等“環境條件”息息相關。壹件精美陶瓷制品的燒制成功,是個復雜的工藝過程。瓷是在陶的基礎上發展起來的,而陶的發明主要是由於人們在生活實踐中逐步認識了泥土、礦石、水、火等物質的某些特征,進而學會了控制和利用這些物理或化學的特性,最終燒制成了瓷器。

陶瓷燒成工藝技術水平的高低,不僅直接影響陶瓷制品的質量,而且直接影響到陶瓷生產的社會文化經濟效益。陶瓷坯體經過幹燥、施釉後必須經過高溫燒成才能成為陶瓷制品。燒成是制造陶瓷最為重要的工序。科學合理的燒成不僅對確保陶瓷產品的質量具有重要意義,而且可以節約能源消耗,獲得更好的經濟效應。

龍窯的誕生,在古代先民生活中需要大量的陶瓷制品之際應運而生。龍窯出現於西周晚期,流行於南方地區,形似壹條狹長的甬道,窯身前低後高。頭在前,尾在後,好像壹條向下俯沖的火龍,故稱“龍窯”。龍窯分窯頭、窯室和窯尾3部分。龍窯具有裝燒量大、產量高、其升溫快、降溫也快、單位產品燃料消耗少、容易維持還原氣氛,因地制宜等特點。到宋代陶瓷制造業得到空前的發展,龍窯長度也大大的加長,這不僅更能增加陶瓷的裝燒量,同時有效的讓火焰延長了在窯內停留時間,有利於窯溫的提高和分布的均勻,為燒制高密度的瓷器創造了必要條件。此外這種長條形的窯爐結構具有升溫較快的特點而它的窯體又能相對比較快地冷卻。由此可見窯爐的改進,不僅可以燒制適應生產產品的需求,還可以提高燒制工藝技術,確保產品的質量,甚至可以節約能耗起到降低成本的效益,進而獲取更多的經濟價值。龍窯的發明及其使用,在實際燒制中不斷的合理改進、不斷提升燒成技術水平,得以燒制出更為精美的陶瓷器皿。

隨著科學技術的發展,現代陶瓷生產的燒成技術水平遠勝於歷史上任何時期,在當下陶瓷生產領域,常使用以煤氣窯(瓦斯窯)、電氣窯(電熱窯或電氣爐及電熱爐)等現代新型窯爐。這種現代新型窯爐可以更好的掌控“溫度”與“氣氛”,可以根據陶瓷坯體在高溫下的物化反應速度、體積變化、晶粒尺寸與氣孔大小等,尤其對陶瓷坯釉的顏色、透光度和釉面質量的影響,作出有效的判斷和人工控制。采用何種窯爐進行燒成,其燒成的工藝及根本原理是不會改變的。可分為四個階段:“氧化階段與分解階段、高溫階段和冷卻階段,”為了促進這些物理化學變化更加有力地向著成瓷的目標方向發展,首先考慮的是陶瓷原材料的化學組成。因為陶瓷原料絕大多數是以氧化物及化合物的形式存在,這也決定了燒成條件是因地制宜、因事制宜的。其次還需要考慮陶瓷泥料的物理狀態。陶瓷坯體是由壹定顆粒大小不同的泥料組成的,泥料顆粒的細致度、均勻度和填充密度,直接影響它的物理化學變化。再次還要根據陶瓷產品所采用的原料配方、燒成條件、窯爐的類型、陶瓷制品的形狀和制品的厚度等來進行綜合考慮。總之影響陶瓷燒成的因素不是單壹的,它們共同組成陶瓷制品燒成的條件因素。

陶瓷制品的燒成是從陶瓷坯體到陶瓷制品的發展變化過程,也是溫度變化的完整過程的演義,燒制過程中,當窯爐溫度繼續升高,燒成進入高溫階段。在高溫階段坯體的氧化和分解,繼續進行這個階段所反映的特征,是液相分離及固相熔融的形成,直到新晶相產生晶體長大以及釉的熔融出現;高溫達到壹定時間便轉入冷卻階段,冷卻階段不再繼續升溫,而是開始逐漸降低窯室內的溫度直至出窯溫度。這個階段至關重要,是成瓷的最後階段並直接關系著陶瓷制品的質量及外觀品相。這個階段在技術操作上具有復雜性。如建盞的燒制:“坯體與釉料中含有較高的三氧化二鐵,在燒制過程中隨著溫度的升高,脫氧反應把鐵的氧化物從釉內帶到釉面,在強還原的作用下,釉層中的三氧化二鐵還原成四氧化三鐵(青黑色),並且釉與坯體發生反應,增加鐵的氧化物在釉中聚集,建盞在燒制過程中對控制燒成溫度的變化十分重要,是確保溫度及氣氛以有利於建盞釉面斑紋結晶生成的關健”。

總之,在陶瓷制品生產過程中,燒成工藝就是成瓷工序的具體化,它起著至關重要的作用,它的燒成條件不僅包括陶瓷制品所處的窯爐,而且包括陶瓷制品本身的化學組成、其物理性能、還包括必要的能源及其消耗過程乃至天氣等條件因素。陶瓷燒成工藝是按照陶瓷產品的生成過程中其物理及化學反應所必須具備的條件來設立的。在燒成工序中需要綜合考慮陶瓷坯體、窯爐及其結構、所用燃料及其燃燒情況,以及對所能達到的設定溫度的控制,即對溫度上升曲線的自如掌控,簡單的說就是對“火“能隨心所欲的控制,並以能溫控到以最小數值單位做為追求目標。

作者單位:占福文,高級陶瓷工藝師,現就職於遇林亭陶瓷研究所。