激光加工陶瓷孔雀蓝釉彩的工艺研究

摘要

陶瓷釉彩装饰的激光加工，是激光应用技术的新方法，也是陶瓷釉彩装饰领域的新突破。与传统的釉彩装饰方法相比，激光加工釉彩更加简便、快捷，而且成本低廉，具有很好的应用前景。对于个性化、小批量甚至单件陶艺作品的釉彩装饰，激光加工将会成为装饰方法之一。激光对工程陶瓷和功能陶瓷的表面加工已经很成熟了，但是激光应用于传统陶瓷釉彩的加工，却是极少见的，是一种新探索的方法。国内已经有人利用激光加工釉彩的方法，研究一种微裂纹釉面。由于激光瞬态温度场产生的极快加热速度以及不均匀的冷却所引起的热应力和变形，使激光熔覆的釉面很难达到传统陶瓷制品的平滑度，且激光熔覆釉面的微裂纹也很难消除。但是作为观赏的艺术陶瓷作品来说，微裂纹釉面也是一种艺术创作。
　　 本文采用激光熔覆釉彩，主要探讨的是釉面的平滑度、光泽度、颜色变化、热稳定性以及微裂纹的产生与工艺参数之间的关系。由于在激光加工釉彩中，影响釉彩质量的工艺参数很多，包括激光功率、激光扫描速度、离焦量、釉料和坯料的化学组成、色料的稳定性、喷涂釉浆的厚度、釉料的颗粒度以及激光熔覆的气氛等，所以很难将这些因素统一考虑。因此，本文重点研究了激光功率、激光扫描速度、喷涂釉浆的厚度对釉面质量的影响，总结得出以下几点看法:
　　 1.当激光功率一定时，随着扫描速度的增加，釉面从过烧到生烧，质量好的釉面就是出现在过烧与生烧釉面之间的过渡段中。随着激光功率的增加，过烧与生烧之间的过渡段越来越短，直到消失。
　　 2.根据激光比能量密度Ea正比于P/V,其中P为激光功率，V为扫描速度，当激光比能量密度足以熔融釉粉和坯体时，激光功率越小，釉面质量越好，随着激光功率的增加，釉面质量恶化，出现严重的过烧和生烧现象。
　　 3.从紫外-可见分光光度计的反射图谱中，分析得知，在一定激光功率下，随着扫描速度的变化，釉面颜色发生微小的变化，而且随着激光功率的增加，这种变化越来越明显。
　　 4.用X射线衍射仪分析釉面的晶体组成，得出，当激光功率一定时，随着扫描速度的增加，釉面中生成的玻璃相和微晶数量有变化，而微晶能够有效地降低热应力，减少釉面微裂纹的产生。
　　 5.当釉面具有良好质量时，用扫描电镜观察它们的坯釉结合情况，发现坯体与釉层能够很紧密的结合，而且釉层中有少量的圆形气泡，但是气泡的数量很少，不会影响釉面质量。
　　 6.将熔覆好的釉面样品置于电炉内逐渐升温到220℃，保温30min，迅速将试样投入掺加显色剂的20℃水中，停留10min，取出后检查宏观裂纹情况，从中发现，当激光功率一定时，随着扫描速度的增加，成熟釉面逐渐过渡到生烧釉面，而宏光裂纹就出现在过渡区的釉面上。
　　 7.喷涂的釉层厚度对釉面影响很大。釉层过厚，釉面卷曲成泪滴状的橘釉面，釉面太薄，釉料熔融后完全渗入坯体，没有形成一定厚度的釉面。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 陶瓷釉的起源与初步发展

1．2 陶瓷装饰方法的分类

1．3 课题的提出及研究意义

1．3．1 国内外研究现状

1．3．2 存在的问题

1．3．3 本课题的研究意义

1．4 课题的主要研究内容

第二章 样品的制备和性能测试

2．1 实验原料

2．2 实验工艺流程

2．3 实验用仪器设备

2．4 样品测试分析技术

2．4．1 金相显微镜

2．4．2 紫外-可见分光光度计

2．4．3 X射线衍射仪(XRD)

2．4．4 扫描电子显微镜

2．5 釉面质量的表征方法

2．5．1 目测法

2．5．2 釉面颜色变化

2．5．3 微晶的含量

2．5．4 坯釉结合

2．5．5 热稳定性

第三章 激光熔覆技术

3．1 激光熔覆陶瓷技术的发展

3．2 激光熔覆陶瓷的理论基础

3．2．1 激光与陶瓷材料相互作用机理

3．2．2 激光熔覆工艺参数的控制

3．2．3 激光温度分布对熔覆层微裂纹的影响

3．2．4 熔覆层中熔池的对流对釉面的影响

3．3 激光熔覆陶瓷釉彩的特点

第四章 孔雀蓝色釉的激光上釉研究

4．1 实验设计

4．2 孔雀蓝釉面宏观形貌

4．3 激光比能量密度相同的孔雀蓝釉面形貌

4．4 孔雀蓝釉面的微观形貌

4．5 孔雀蓝釉面颜色的变化

4．6 孔雀蓝釉面晶体结构

4．7 釉面与坯体的结合

4．8 孔雀蓝釉面的热稳定性

第五章 全文总结

参考文献

研究生期间发表的论文

致谢