陶瓷工艺基本知识(上)

陶瓷工艺基本知识（上）

陶瓷原料主要来自岩石，而岩石大体都是由硅和铝构成的。陶瓷也是用这类岩石作原料，经过人工加热使之坚固，很类似火成岩的生成。因此从化学上来说，陶瓷的成分与岩石的成分没有什么大的区别。如果是硅和铝所构成的陶瓷，其主要原料有以下几种：

1、石英——化学成分是纯粹的二氧化硅（SiO2），又名硅石。这种矿物即使碎成细粉也无粘性，可用来弥补陶瓷原料过粘的缺点。在780℃以上时便不稳定而变成鳞石英，在1730℃时开始熔融。

2、长石——是以二氧化硅及氧化铝为主，又夹杂钠、钾、钙等的化合物。因其所含分量多寡不同，又有许多种类。一般有将含长石较多的岩石叫作长石的，也有以它的产地来命名的。现在把长石中具有代表性的几种和它们的成分列于表1。其中前三种是纯粹的理论成分，后一类则含有岩石中所有的不纯物质。

钠长石与钙长石以各种比例互相熔解，变成多种多样的长石。这些总称为“斜长石”，它的性质依其中所含钠长石与钙长石的比例而定。还有一种和正长石（钾长石）为同样成分而形状稍有变异的，至今也多误传为正长石，其实这种应该叫做“微斜长石”。

表1

成分

岩石

SiO2

Al2O3

CaO

K2O

Na2O

Fe2O3

MnO2

熔融点

正长石

64.7

18.4

16.9

--

--

约1200℃

钠长石

68.0

20.0

12.0

--

--

1122℃

钙长石

43.0

37.0

20.0

--

--

1550℃

微斜长石

65.9

18.5

0.1

12.0

3.0

0.4

0.1

--

3、瓷土（又名“高岭土”）——瓷土（H4Al2Si2O9）是陶瓷的主要原料。它是以产于世界第一窑厂的中国景德镇附近的高岭而得名的。后来由“高岭”的中国音演变为“Kaolin”，而成为国际性的名词。纯粹的瓷土是一种白色或灰白色，有丝绢般光泽的软质矿物。

瓷土是由云母和长石变质，其中的钠、钾、钙、铁等流失，加上水变化而成的，这种作用叫作“瓷土化”或“高岭土化”。至于瓷土化究竟因何而起，在学术界中虽然还没有定论，但大略可以认为是长石类由于温泉或含有碳酸气的水以及沼地植物腐化时所生的气体起作用变质而成的。一般瓷土多产于温泉附近或石灰层周围，可能就是这个原因。瓷土的熔点约在1780℃左右，实际上因为多少含有不纯物质，所以它的熔点略为降低。

纯粹的瓷土（高岭土）存量不多，而且所谓纯粹的瓷土，也没有黏土那样强的粘度。一般所说的瓷土如果放在显微镜下面来观察，大部分带有白色丝绢状的光泽，银光闪闪，是非常小的结晶，这就是所谓纯粹的瓷土。此外，还含有未变质的长石、石英、铁矿及其他作为瓷土来源的岩石的碎片。

纯粹瓷土的成分是：SiO2 46.51%，Al2O3 39.54%，H2O 13.95%, 熔度为1780℃。

陶瓷中最高级的是瓷器。作瓷器用的岩石究竟以哪样最好？由于瓷器必须是白色。因而就不得不极力避免含有使陶瓷着色的铁分。含铁少而以氧化硅及氧化铝为主要成分的岩石有：花岗岩、花岗斑岩、石英斑岩、石英粗面岩以及由这类岩石分崩而成的水成岩等。

这里所说的花岗石乃至石英粗面岩（即在火成岩中也算是含有氧化硅及氧化铝特别多而铁分子少的），都是以石英、长石为主，并含有若干云母及富于铁分（氧化铁）的黑绿或黑褐色的矿物。假若仔细观察这些岩石，便可看到

许多像玻璃一般透明的颗粒和像瓷器一样鲜艳的白色或淡红色的颗粒。前者是石英、后者是长石。这四种岩石的化学成分虽然相同，但因为长石与石英等颗粒的大小不同，因而形成了不同的岩石。花岗岩全体是由比较大的颗粒（直径1~7

毫米）构成的。石英粗面岩是在看不见颗粒的致密素地中有石英及长石的小粒存在。花岗斑岩及石英斑岩则介乎此二者之间，是在致密的素地内含有大粒的石英。这类岩石构造上的差异，主要在于由熔融的岩浆到冷固的时间长短，其中花岗岩最长，石英粗面岩最短，而花岗斑岩与石英斑岩则是在介乎两者间的时间内冷固的。陶瓷是以岩石作原料，而所以未能具有岩石般的颗粒，其主要原因是，陶瓷原料不像岩石那样在高温下完全熔化，同时所需要的冷固时间也较短，这是天然岩石与人造岩石即陶瓷间的最大区别。有时与石英粗面岩同样成分之物，以熔融状态流到地面上而骤然冷固，这样形成不含有像上述岩石那种用肉眼可见的石英、长石等颗粒，而形成全体一样的玻璃，即是所谓黑曜石和重晶石。由此可见岩石与陶瓷的本质相同，只有天工与人工的差别罢了。

在花岗岩中含有二氧化硅特多的是半花岗岩和伟晶花岗岩。前者的长石与石英等的颗粒细小，后者则由特大的长石及石英的颗粒形成。其中有的在某部分集中了同样物质，而变成纯粹的石英脉，或纯粹的长石脉，也有的转变为半花岗岩（有些地方就用原来的半花岗岩作为陶瓷原料）。

现将这些岩石的成分分析列于表2。

表2

成分

岩石

SiO2

Al2O3

Fe2O3

FeO

MgO

CaO

地表平均

59.07

15.22

3.10

3.71

3.45

5.10

花岗岩

73.37

15.24

0.28

1.43

0.28

1.81

花岗斑岩

72.55

13.40

2.02

0.51

2.65

石英斑岩75.16

11.21

0.88

2.30

0.42

0.72

石英粗面岩67.99

14.96

0.40

2.36

痕迹

1.99

黑曜石74.88

12.28

0.34

0.94

0.40

1.13

Na2O

K2O

H2O

TiO2

P2O5

MnO

其他

合计

3.71

3.11

1.30

1.03

0.30

0.11

0.79

100.00

3.15

3.54

0.70

0.17

0.13

0.10

100.21

3.62

2.98

0.85

0.40

0.18

0.33

0.16

100.35

3.09

4.22

1.86

0.22

0.05

痕迹

---

100.13

2.79

4.93

4.37

--

--

--

--

99.79

4.29

3.61

0.72

痕迹

0.76

0.03

--

99.38

由此可见花岗岩、石英粗面岩类所含的二氧化硅远较地球表面的平均部分为多。这一点颇近似普通瓷器的坯质，所不同者只是花岗岩类所含的铁、钙、钠、钾较多而铝较少。

B 釉的本质及成分

当我们看到一件陶瓷器的时候，首先引起注意的与其说是它的造型、式样或坯体，毋宁说是罩在陶瓷表面上的釉。假如瓷器上没有挂釉的话，恐

怕无论它的造型如何美、式样如何新，也会失掉这件瓷器的魅力。固然我们夸说陶瓷是一种火的艺术，靠火的作用产生了各种变化，但主要还是釉在火中起了变化。

釉与坯同样是由岩石或土产生的，它与坯的不同点，只是比较容易在火中熔融而已。当窑内烈火的威力使坯达到半熔时，必须使釉的原料完全熔融成液体状态。冷却后这种液体凝固而成一种玻璃，这便是釉。

但是，釉一旦被涂到陶瓷坯体表面，就和玻璃大不相同了。因为当釉熔融时，它就同制品的坯体发生相互作用，形成中间层，这一中间层使得从烧结的坯体以迄于釉的玻璃状的外表部分逐渐发生转变。釉层的厚度虽然通常总共只有坯体厚度的1~3％，可是它会强烈地改变制品的热稳定性、介电强度和化学稳定性，以及其他的许多性质。

制釉有两种方法：一个是把土或岩石原样不动地调合来用。另一个方法是将土或岩石混合用火使之熔融，然后骤然冷却作成玻璃，名之为“熔块”。这样作成的釉要碎为细粉混入水中，使之成为有粘性的汁液用来挂坯。如果这种浆粘力不足而不易附着在坯上时，可以在浆内混入糊精、甘油或其他有粘性的有机物质，例如海带的浆糊等。有的坯体露天干燥后立即挂釉，但也有预先在

800~900℃低温下煅烧，即所谓素烧后才挂釉的。

前一个方法叫作“生坯挂釉”，在我国多有使用。而国外瓷器则一般是用后面所谓“素烧”方法。因此，对一件瓷器的鉴别，首先看它是生挂还是素烧，便可大略知道是中国所制或国外所制。不过这也只能作为一种较为便利的线索，当然为一般精通陶瓷的人们所熟知。有些日本仿制的我国古瓷，故意作成使人一看便认为是生挂的样子，如果只靠这一点便作决定，往往是很容易上当的。

挂釉时，若是素烧坯，普通多是很快地把它放入调好的釉汁中立刻就提出来，这样釉便吸着在坯的表面，和用刷或笔涂的一样匀平。若是茶碗一类，就要夹着碗足很快地放进釉中，急忙上下两三次，叫作“浸釉法”。若是庞然大物，可以用杓子一类东西盛釉从周围溜挂，一般叫“浇釉法”或“溜釉法”。

生坯挂釉时，若是里外一次挂釉，很容易使坯体破坏，所以要在里面注釉并加以转动，待干燥后外面再行浸挂或溜挂。也有用刷和笔来涂挂的，这种方法多用于色釉，例如明朝初期的青花器足内往往出现刷纹，可以看出是曾经使用过这种方法。此外，虽还有“喷挂”的方法，但是主要用于极大或极薄的器物上。例如所谓“脱胎器”似乎能够透视的薄瓷器，就是除去使用这种方法以外别无其他挂釉法的。这种方法是：先在里面喷上釉，干燥后将外面的坯体削薄，然后再喷釉在外面。如宋代有名的郊坛窑的作品，就是坯薄釉厚，甚至釉的厚度竟有坯的一至三倍左右。若仔细观察这些作品的碎片，显而易见是挂釉两层至三层的，所以说这类瓷器大约使的就是喷挂法。再如康熙时代的桃花红便与郎窑红不同，根据当时住在景德镇有名的旦特克尔氏信中所载，也是用“喷釉法”作成的。

景德镇的瓷器多是在挂釉以后方将器足削去。相反，日本瓷器都是在全部成形后再挂釉。所以细看江西瓷的外足釉与坯的分界，釉是以锋利的切线断然而止的，这一点与日本制品迥然有别。古瓷中明代制品多留有削足的痕迹，而清代所作除劣等品外，大都在切削过的足端用濡笔或布加以揩拭，因而足底面总是带有一种柔软、滑润之感。试看清代瓷器中有仿明代制品很相似的，但从未见有模仿这种削足之癖。有时虽然很难用肉眼判断，然而如果用放大镜一看便可大体了然。当我们鉴别明瓷与清瓷的时候，固然一般都可由它们的器形、釉色以

及图样等各方面综合来看，不过有时也会陷于迷惑而莫知所是。此时如能注意一下这种削足之癖，便会成为鉴定上的一个有力线索。

凡是挂釉的陶瓷坯体入窑煅烧时，坯与窑中所含的水分和其他挥发物需要散失而开始收缩，同时坯体受热又产生热膨胀。当到在一定温度时，坯体内一部分成分开始熔化生成液体填补坯体内的孔隙而再度收缩。而釉也产生热膨胀与收缩。当釉的收缩比坯的收缩大时，釉上便生出裂痕，当釉的收缩比坯小时，容易产生“脱釉”。有些挥发物在温度较高时才开始挥发，为了防止釉熔化以后还有气体外逸，产生气泡，所以在釉开始溶化以前烧窑的温度不要急速提高，要慢慢地煅烧，以待气体出尽，这样在气体出尽以后再升温，直到釉完全溶化。假如此时升温过急，就容易产生坯泡或釉泡。

要选配一种能和制品坯体很符合的釉，实际上并不是一件容易的事情。如苏联E.N。奥尔洛夫(Op Ob)院士曾经指出，选配釉的主要困难如下：（1）釉的易熔性造成了它的流动并被坯体所吸收（假如坯体在釉熔融中仍具有大的气孔率时）。就是这种作用，使得烧成要在远超过釉的熔融度下进行。

（2）假使所选的釉是难熔的，那么它就不会形成带有光泽的平滑的表面，而是被小的突起和凹陷所覆盖，使得釉色黯然无光。如果烧成温度低于要求时，虽是正确配成的釉也得到与此同样的结果；

（3）若是釉具有比坯体大得多的膨胀系数，那么当冷却时，它压缩得比坯体更猛，结果就出现巨大的内应力，这种内应力会导致在釉层上形成龟裂（如为薄胎制品时），或甚至使坯体破坏；

（4）如果釉的膨胀系统比坯体小得多，将会发生相反的现象，即当冷却时，釉比胚体收缩得较慢而发生剥离现象。因此，当选配釉时，必须力图使釉和坯体的膨胀系数尽可能地相符合，而釉的熔融温度则必须与坯体的烧成温度相适应。

假使我们把雪与砂糖混淆起来，在这种情况下，无论弄得如何细，砂糖仍是砂糖，雪仍是雪，两者有着显然的分别。可是如果加热使雪变成水，而砂糖也熔化在里面的时候，就会成为一种既非雪又不是糖的新物质。陶瓷的釉恰好与这个例子相似。就是说，任凭怎样地把岩石碎成细粉而加以混合，也不会有什么变化。若是经过加热，矿石和岩石的粉末就会熔融成一个整体。这便是玻璃，用来施挂在陶瓷坯上，特意给它取个名字叫做“釉”。不过，雪与砂糖混合溶化后只产生形态上的变化，而岩石混合熔化后不仅形态改变而性质也完全改变了。

在制釉时，硅酸是釉的主体，而盐基则作为媒熔剂，主要的盐基是：氧化钠、氧化钾、氧化钙、氧化镁以及氧化铝等。氧化铝为中性则因情况的不同，有时起酸的作用，有时起盐基的作用。今列于表3。

表3

盐基

-

-

氧化钠 Na2O

氧化钾 K2O 碱金属

氧化钙 CaO

氧化镁 MgO碱土金属

氧化铅 PbO

中性

氧化铝 Al2O3 (有时起酸的作用，

有时起盐基作用）

酸

硅酸 SiO2

硼酸 B2O5

釉料的着色剂有铁、铜、钴、锰、金、锑以及其他金属，此外，还有含磷酸钙[Ca3(PO4)2]的，不过这种原料只要稍加一些在釉里，就会多少消失釉的光泽。这是要混在植物灰中而进入釉内的，像羊齿草类就是含有磷酸钙特别多的植物。景德镇所用的是一种名为“凤尾草”的羊齿植物灰。

灰中含有多量的硅酸（SiO2），因此用灰就必然会带有硅酸。而灰中尤以禾本科植物的灰含硅酸较多。当需要硅酸时，就特意来利用稻壳灰或草木灰。

氧化钙在釉料中是助熔剂，可以降低釉的熔融温度，使之在较低温度下玻化。釉中需要的氧化钙，现在主要利用石灰石（CaCO3），从前却多用植物或谷壳与石灰混合煅烧成灰，俗称“釉灰”，这种灰约含30~50％的氧化钙。据我国有些科学工作者对古陶瓷所作的分析结果看来，早在公元前16~11世纪的商代就已制成石灰釉。其中氧化钙的含量多介于16％至20％之间。到南宋时期以后又改用了石灰——碱釉。

钠、钾在岩石和土内的含量较少，因此也有利用灰来获取的。草木灰溶于水就是灰水，如果加以煮炼便会得到白色粉末，其中含有多量氧化钾。如煮炼海草灰的水溶液时，便可得到氧化钠。而现在陶瓷器坯釉原料中需要的钾、钠，主要来源是利用长石。

氧化镁有的取自菱苦土矿（碳酸镁）和白云石（碳酸钙、镁），也有利用滑石（硅酸镁）的。因我国的石灰石往往含有多量的碳酸镁，所以在我国陶瓷中使用石灰时，自然就会加进了镁的成分。

铅和锌过去是用天然出产的碳酸铅（白铅矿）及硅酸锌（异极矿），而现在多用纯粹的氧化铅或氧化锌来配釉。

至于氧化硅和氧化铝，因为是构成土和岩石的主要成分，在使用这些原料时已经自然含有不少。除非特别需要氧化硅时，才利用纯粹含硅的石英。我国宋朝有名的汝窑，据有的书中记载说是使用玛瑙。其实玛瑙也是一种纯粹的二氧化硅，与石英的构造稍有不同。虽然有些人不免怀疑是否有过特意使用这种珍贵品的事实，但仔细想来，一般所出的玛瑙并非全部可用作装饰，剩下的无用部分仍可以用作釉料，例如，现在景德镇就有利用玛瑙来配制颜色釉的。

上面所说的草木灰或谷灰，含有多量的二氧化硅，同时还含有少量的氧化铝、氧化钙、钠、钾等，再与石灰混合配以适量的瓷土就可作成釉。我国古代陶瓷中有些就是由窑灰的自然降落积在坯体上而化合成釉的；也有故意多挂灰而使其自然成釉的；此外还有挂以灰浆而成釉的。尤其后来才发现。只用灰不但容易流釉，而且发生皱纹或出现斑点，或因钙结晶成斑而无光泽，结果感到十分乏趣。于是逐渐留意到混用石英或长石之类含有硅酸较多的物质时，便没有这种缺点，因而发明了长石釉。如唐朝的邢窑、越窑，宋朝的定窑、影青，汝窑、

龙泉窑和明朝的景德镇窑瓷器等，都是由此逐步发展而成，它给予东方乃至整个世界人类以莫大实惠，是无庸讳言的。

草木灰不仅因树木的种类，并且由于叶与根之不同而使成分互异。现将可以作成釉的主要草木灰作一典型分析，列于表4。

但此表中的土灰，是用水妥加淘洗而减少了碱金属成分。