摘要： 表面張力是熔體表面層由于質(zhì)點(diǎn)作用力不均衡而產(chǎn)生的使熔體表面收縮的力。本文對(duì)龍泉窯梅子青釉進(jìn)行了熔融實(shí)驗(yàn)、釉滴實(shí)驗(yàn)和燒成實(shí)驗(yàn)，通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程中釉熔體的變化及對(duì)比燒成后制品的外觀質(zhì)量，闡述了表面張力對(duì)釉熔體表面形狀的影響、表面張力和重力相對(duì)大小對(duì)釉滴形狀的影響，以及表面張力對(duì)燒成制品外觀質(zhì)量的影響，并對(duì)表面張力的作用原理進(jìn)行了分析和研究。

陶瓷作品從原始的表面粗糙、凹凸不平的上釉泥坯，通過(guò)燒制，變成一件精美絕倫、表面平整、光滑亮麗的藝術(shù)品，期間表面張力起著至關(guān)重要的作用。陶瓷在燒制過(guò)程中，隨著溫度的升高，胎和釉逐漸出現(xiàn)液相并不斷增多，最終胎體燒結(jié)，釉層熔融轉(zhuǎn)化為熔體。由于熔體的表面張力作用，使得組成熔體的質(zhì)點(diǎn)不斷的擴(kuò)散和移動(dòng)，最終達(dá)到力和位移的平衡，從而使釉層表面得以平整光滑。

表面張力是熔體表面層由于質(zhì)點(diǎn)作用力不均衡而產(chǎn)生的沿表面作用于任一界線上的張力。與氣體接觸的熔體表面質(zhì)點(diǎn)因其配位數(shù)未得到滿足，處于不對(duì)稱的力場(chǎng)內(nèi)。質(zhì)點(diǎn)間作用力不平衡，比熔體內(nèi)部的質(zhì)點(diǎn)具有較高的能量，熔體表面將自動(dòng)收縮以降低過(guò)剩能量。熔體表面的這種自動(dòng)收縮的趨勢(shì)，相當(dāng)于在熔體表面水平方向上存在著使熔體表面收縮的力，即表面張力。

熔體的表面張力大小取決于化學(xué)組成、燒成溫度和燒成氣氛。在化學(xué)組成中，堿金屬對(duì)表面張力影響較大，熔體的表面張力隨堿金屬及堿土金屬半徑的增大而減少；熔體表面張力隨溫度的提高而降低；此外，窯內(nèi)氣氛對(duì)熔體表面張力也有影響，在還原氣氛下的表面張力比在氧化氣氛下大20%左右。

釉熔體的表面張力對(duì)釉的外觀質(zhì)量影響很大。表面張力使得釉熔體表面發(fā)生收縮，下面的新熔體就會(huì)浮向表面，利于釉中氣泡上浮排出，但表面張力過(guò)大會(huì)阻礙氣泡排除和熔體均化，在高溫時(shí)對(duì)坯的潤(rùn)濕性不利，容易造成縮釉、滾釉缺陷。表面張力過(guò)小容易造成流釉，使釉面小氣泡破裂時(shí)形成難以彌補(bǔ)的針孔。當(dāng)釉的黏度也很小時(shí)，情況更嚴(yán)重。

本文通過(guò)龍泉青瓷梅子青釉的燒制實(shí)驗(yàn)，觀察釉熔體的變化過(guò)程，并推斷其變化過(guò)程與表面張力的關(guān)系。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 坯釉組成

龍泉梅子青釉的釉料配方(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為: 西源瓷土45%、黃壇瓷土20%、獅子籠紫金土3%、石灰石22%、石英10%。該釉配方原料取自龍泉本地瓷土，適用性廣、穩(wěn)定性好、燒成溫度范圍寬，其化學(xué)組成見(jiàn)表1。

表1 釉料化學(xué)組成表 單位:%

1.2 釉料制作

將各配釉原料混合，得到預(yù)混物，將球石、預(yù)混物、水以質(zhì)量比2:1:0.6的比例進(jìn)行濕法球磨，研磨18~20h，然后過(guò)100~200目篩，制成釉漿。

1.3 熔融實(shí)驗(yàn)

把磨好的釉料制成2cm×2cm×3cm正四棱柱試樣，置于窯門(mén)洞口內(nèi)，借助于高溫顯微鏡可連續(xù)觀察其在加熱過(guò)程中的全部變化。本次實(shí)驗(yàn)采用還原氣氛進(jìn)行燒制，實(shí)驗(yàn)最高燒成溫度為1270℃，氧化和還原氣氛轉(zhuǎn)換溫度為980℃，圖1為燒成曲線圖。

圖1 燒成曲線圖

1.4 釉滴實(shí)驗(yàn)

把磨好的釉料制成一系列球體，直徑分別為32、16、8、4、2、1、0.5mm，置于龍泉白泥制成的薄板上。入窯按圖1燒成制度進(jìn)行燒制，觀察燒成后各釉滴的形狀和尺寸以及釉滴與薄板之間的潤(rùn)濕角大小。

1.5 燒成試驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)胎體選用龍泉本地的朱砂泥制作的小圓杯，朱砂胎配以梅子青釉能夠達(dá)到紫口鐵足和朱砂底的效果。首先采用浸釉法上底釉，然后在底釉的基礎(chǔ)上進(jìn)行噴釉，確保釉層厚度達(dá)到1~2mm，施釉完成后刮洗干凈素坯的底足。把上好釉的小杯置于窯門(mén)洞口內(nèi)，便于觀察胎釉在加熱過(guò)程中的變化。按圖1燒成制度進(jìn)行燒制，分別進(jìn)行氧化氣氛燒制和還原氣氛燒制，燒成溫度由熔融試驗(yàn)得到的結(jié)果確定。觀察燒成制品的外觀形狀及氣泡分布情況。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 表面張力對(duì)釉熔體表面形狀的影響

通過(guò)對(duì)釉料熔融實(shí)驗(yàn)的觀察可以看到，隨著溫度升高，低共融物產(chǎn)生，試樣出現(xiàn)液相，逐漸變?yōu)槿垠w。四棱柱試樣最先變形的部位為頂部角點(diǎn)。由于角點(diǎn)是四棱柱曲率最大的部位(7/8的表面與空氣接觸)，表面張力最大，表面能高，由表面張力產(chǎn)生的指向熔體內(nèi)部的附加壓力也最大，因此角點(diǎn)最先熔融變圓，此時(shí)試樣所處的溫度(1180℃)，稱為釉的始熔溫度，釉層開(kāi)始封閉，如圖2b所示。隨著溫度繼續(xù)升高，四棱柱的棱邊也開(kāi)始熔融變圓，棱邊也是曲率較大的部位(3/4的表面與空氣接觸)。最后，四棱體的各個(gè)平面開(kāi)始熔融變圓(1/2的表面與空氣接觸)，整個(gè)試樣由于表面張力的作用變?yōu)榘肭驙睿藭r(shí)的溫度(1260℃)稱為全熔溫度，如圖2c所示，形成平整、光滑的釉面。釉層雖然處于黏性流動(dòng)狀態(tài)，但黏度較大不至于流淌，因此接近于釉的成熟溫度。溫度繼續(xù)升高，試樣流散開(kāi)來(lái)，高度降至原有高度的1/3時(shí)的溫度(1300℃)稱為流動(dòng)溫度，見(jiàn)圖2d。此時(shí)由于溫度升高，熔體表面張力減小，同時(shí)釉熔體黏度降低，受重力作用熔體會(huì)產(chǎn)生自然流淌，熔體表面由球面變?yōu)闄E球面。

圖2 釉熔融實(shí)驗(yàn)圖