陶瓷的“前世今生”
化学研究小组：雷欣雨 刘一涵 王年念 王蔚 王欣然
一、陶器的烧制
（一）陶瓷介绍
陶瓷是陶器和瓷器的总称。陶瓷材料的成份主要是氧化硅、氧化铝、氧化钾、氧化钠、氧化钙、氧化镁、氧化铁、氧化钛等。常见的陶瓷原料有粘土、石英、钾钠长石等。陶瓷原料是地球原有的大量资源黏土经过淬取而成。烧至700度可成陶器能装水；烧至1230度则瓷化，可完全不吸水且耐高温耐腐蚀。陶瓷作为我国璀璨文化的象征其制作过程也是十分复杂的。
首先是配泥，配泥的目的，一方面是为了清除杂质，另一方面是把产地来源不同，成型和煅烧性能不同的土搭配成符合制作者所需要的、具有一定烧成温度范围的、能和釉及煅烧温度相呼应的熟土。入窑焙烧是制陶器的关键工序，烧成温度一般为1000～1200℃。通过制陶原料中本身含有呈色元素和人为控制火焰的性质，就可以制出五彩斑斓的陶瓷器。这里我们主要介绍彩陶和在白陶基础上加工而成的釉陶。
1.彩陶
彩陶花纹是陶坯未入窑焙烧前，用铁、锰等颜料在坯体上绘画纹饰，入窑后用氧化焰烧成，这样的花纹不易脱落。还有一种彩陶是在陶器烧成后进行彩绘的，称“烧后彩绘陶”，彩色易剥落。秦始皇陵兵马俑即为彩绘陶，因此，出土后的陶俑颜色不易保留。
2.白陶
白陶是用高岭土烧成的白色陶器，胎质细腻坚硬，烧成温度在1000℃左右。人们还创烧了表面施釉的陶器，称釉陶。常见的有两种，一是胎呈灰色，胎质坚硬，器表带有灰色透明青釉，烧成温度达1200℃的釉陶。其物理性能已接近瓷器，吸水率很低，火候1200℃，这种釉陶被称为原始青瓷。另一种是胎呈红色，表面施绿、黄、黄褐色的低温釉，釉料中有铅作助熔剂，因之称铅釉陶器。在西汉晚期已经出现。唐三彩便是低温釉陶的代表作。
在陶窑中陶器不再直接在火焰上烧烤，火力也比较均匀，减少了陶器的龟裂和变形。烧陶工艺中，还有控制烧成气氛的能力问题。烧成气氛是指窑内气体的组成和氧化，或还原的能力。陶窑密封不严时，空气中含有的氧将坯体所含物质氧化，陶器烧成后呈红色或橙黄
色；陶窑密封较好，气体中含有一氧化碳，具有将所含的铁质还原为氧化亚铁的能力，烧成后的陶器呈灰色或深灰色。
（二）普通陶瓷坯体在烧成过程中的物进化学变化
1、低温阶段
低温阶段（室温~300℃）也可称干燥阶段。进入烧成窑炉的坯体一般已经过干燥，但仍含有一定数量的残余水分（约2%以下）。本阶段的主要作用是排坯体内的残余水分，其温度一般在300℃以下。本阶段坯体内基本不发生化学变化，故对气氛性质无特殊要求。
2、 中温阶段
中温阶段（300~~~950℃）又称分解与氧化阶段，是陶瓷烧成过程的关键阶段之一。瓷坯中所含的有机物、碳酸盐、硫酸盐以及铁的氧化物等，大都要在此阶段发生氧化与分解，此外还伴随有晶型转变、结构水排除和一些物理变化。
（1）氧化反应
①碳素和有机物的氧化 陶瓷坯釉原料一般含有不同程度的有机物和碳素，压制成型时，坯体中有时加入了有机添加剂，坯体表面沾有润滑油。此外燃烧烟气中未燃尽的碳粒可能沉积在坯体表面。这些物质在加热时均会发生氧化反应。其反应式为：
C有机物+O2→CO2↑（350℃以上）
C碳素+O2→CO2↑(约600℃以上)
S + O2→SO2(250~~920℃)
②铁的化学物氧化
FeS2+O2→FeS+SO2↑ （350~~~450℃）
4FeS+7O2→2FeO3+4SO2（500~~800℃）
FeS2是一种十分有害的物质，应在此阶段把它全部氧化成Fe2O3。否则，一旦釉面熔融、气孔封闭，再进行氧化、逸出的SO2气体就可能使制品起泡；而生成的Fe2O3又易使制品表面污染成黄、黑色。
3. 分解反应
（1）结晶水的分解、排除
坯料中各种粘土原料和其它含水矿物（如滑石、云母等），在此阶段进行结晶水的排除。
（2）碳酸盐的分解
陶瓷坯体中含有碳酸盐类物质，其分解温度一般在1050℃以下，其主要反应为：
MgCO3→MgO+CO2↑（500~~~850℃）
CaCO3→CaO+CO2↑（850~~~1050℃）
4FeCO3→2Fe2O3+4CO2↑ （800~~~1000℃）
MgCO3*CaCO3（白云石）→CaO+MgO+2CO2↑ （730~~950℃）
（3）硫酸盐的分解
陶瓷坯体中的硫酸盐，分解温度一般在650℃左右，其主要反应为：
Fe（SO3）3→MgO+CO2↑（560~~750℃）
MgSO4→MgO +SO3（900℃以上，氧化焰）
（三）冷却阶段
1.从最高烧成温度(高火保温结束)到850℃ 为急冷阶段。快冷不仅可以缩短烧成周期，加快整个烧成过程，而且可以有效防止液相吸晶和晶粒长大以及低价铁的再度氧化。从而可以提高坯体的机械强度/白度和釉面光泽度。
2.从850℃到400℃为缓冷阶段。850℃以下液相开始凝固，初期凝固强度很低。此外在573℃左右，石英晶型转化又伴随体积变化故应缓慢冷却。
3.从400℃到室温为最终冷却阶段，一般可以快冷，降温速度可控制在100℃/h以上，但由于温差逐渐减小，冷却速度提高实际受到限制。对于含大量方石英类陶坯，在晶型转化区间仍应缓冷。
通过配泥、成型、煅烧，冷却等一系列复杂的工艺过程，一件件巧夺天工，美轮美奂的陶瓷制品便在工匠的手中诞生了，它们不光是祖先智慧的结晶，还是工匠精神最好的证明，更是中华民族五千年文明长河中最耀眼的星辰。
二、陶瓷釉色及装饰
（一）陶
1、彩陶
彩陶的原料即普通的黄土（不含钙质和钾质），加细沙及含镁的石粉末，但制作技术很精。陶土中含铁量很高，在百分之十以上，所以陶器烧成後成为黄色或红色。
2、纹饰图案
彩陶纹饰装饰的原料多用天然的赭石、红土或锰土。有的器物表面也涂红色或白色的陶衣。
（二）瓷
1、釉色
（1）青瓷
早期青瓷瓷土含铁量比较高，采用石灰釉 , 釉料中含氧化钙达 15％以上，釉层较薄。因此现在看到的早期青瓷无论是南方越窑还是北方的耀州窑的釉色均偏棕绿和棕黄。青瓷中清晰的青色是由铁和还原出的氧化亚铁造成的。同样，翠色也是应为釉中的铁元素和氧化铁
元素颜色（均为微粒状态）， 略微混有棕黄色的三氧化二铁调和的结果。如果釉料中有一点不纯物质，会使釉的光泽或色调稍有变异。例如其中若含有少许的钛或锰等，就能增加黄色；若含有锌，就能增加蓝色。
（不同时期青瓷釉料中的化学成分）
（2）钧窑瓷器
它的特征是挂釉极厚，色青而不似青瓷那样具有透明感，很像蛋白石或牛乳中溶以青颜料一般。通常在釉的表面有气泡痕，气泡多的甚至有如橙皮，或有蟹爪纹一般的裂痕累累。若仔细观察其碎片，就可发现釉内同样存在气泡，最多时恰似棕榈树的横断面。色彩不仅
有乳青色，而且还有在乳青色中带紫红斑的。因为钧窑系的瓷釉含有铜分，一经氧化焰便烧成青色。
由上表可以看出：除了含有较多的磷酸以外，钧窑釉和龙泉釉并无太大区别。因此，钧窑系具有的特征——像蛋白石或在青色内混入牛乳一般的色泽，正是由于磷酸和氧化亚铁的作用。
当釉中的铁变作氧化亚铁时，所显出的釉色与青瓷并无二致，而其中另外一部分又与一部分磷酸结合成磷酸亚铁，所现出的色泽与其说是绿色，不如说是灰绿色。其余大都分的磷酸与钙结合成为磷酸钙，它在釉中极不容易溶解，变作细微的颗粒而混合在釉内，使釉呈乳浊状态。假使釉过于炽热，这时磷酸亚铁和磷酸钙便行分解，磷变作气体形成釉中残存的气泡，而气泡照样使釉产生乳浊感。
2、装饰
陶瓷装饰就是在陶瓷产品表面或坯体上运用刻，划和彩绘等多种技法进行艺术加工。装饰技。是陶瓷制作工艺的一项重要组成部分，合理利用可更好体现陶瓷器的艺术价值。在我国几千年的陶瓷生产过程中形成了多种陶瓷装饰技法，按工艺的不同可分为胎装饰，釉装饰及彩绘装饰三大类。
（1）胎装饰
即在陶瓷制品的胎体上用刻。划或枯贴等多种技法来达到装饰效果，主要可分为化妆土装饰、绞胎装饰、刻花、印花、贴花、剔花装饰等。
①化妆土又称陶衣，它的使用可以遮盖粗糙或颜色较深的瓷坯表面，改变胎体的质感。增加光滑程度，美化瓷器，故称为“化妆土”。
②绞胎是将几种不同颜色的泥料按一定顺序揉合在一起，然后拉坯成形。烧成后的瓷器具有多种纹理。有的如羽毛，有的似木纹。深浅条纹相互交织，独具一格。
③刻花、划花是利用刀具在半千的坯体上刻、划花纹的一种方法。在宋代瓷器装饰中占有重要比重如定窑，耀州窑皆以此工艺闻名。刻花的特点是凹凸分明层次感强，线条雄健刚
劲，划花则呈现阴纹线条状细腻柔美。

更多推荐

烧成,陶器,装饰,坯体,阶段,陶瓷