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研究生: 黃仲帆
Huang, Chung-Fan
論文名稱: 利用田口法配製銅錳系金屬光澤釉之研究
Preparation of Cu-Mn Series Metallic Gloss Glaze by Taguchi Methods
指導教授: 黃紀嚴
Huang, Chi-Yen
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 資源工程學系
Department of Resources Engineering
論文出版年: 2011
畢業學年度: 99
語文別: 中文
論文頁數: 100
中文關鍵詞: 金屬釉銅錳尖晶石田口法
外文關鍵詞: metallic glaze, CuMn2O4, Taguchi method
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  • 金屬釉面如同金屬般的質感能增加瓷磚高雅、華麗的外觀效果,其類似金屬光澤的陶瓷釉是發展中的新型釉藥。本研究利用田口法對銅錳系金屬釉配比進行設計,分三階段探討發色劑、基礎釉及配比最佳化對銅錳尖晶石結晶性、顯微結構、光澤值、顏色值等性質的影響。綜合各階段試驗結果,獲得最佳金屬釉的配方並探討金屬光澤產生的機制。
    在發色劑試驗階段獲得一最低色差配比為矽鋁比5.6、氧化錳41.83wt%、銅錳比4、金紅石2.5wt%、氧化鉻1.3wt%、氧化鈷0wt%、碳酸鎳0.33wt%及氧化鐵2.6wt%。燒成的樣品於釉層表面析出了定向性排列立方晶系銅錳尖晶石晶體,釉面呈現金黃色。而隨著V2O5添加,能有效降低釉面表面張力,使銅錳尖晶石大量出現於釉面,為金屬光澤生成最主要的原因。
    在基礎釉試驗階段,添加鹼土族助熔劑,以碳酸鎂與碳酸鈣效果較佳,皆有金黃色金屬光澤釉面生成;鈉長石與鉀長石比例為5:1的配比有較佳的光澤值。對於燒成條件而言,慢燒與快燒過程中需減少鈉長石的添加。在慢燒過程中需減少碳酸鈣的添加或增加碳酸鋇的含量;在快燒過程則降低碳酸鋇的含量,以鈣鋇比b最好;添加少量熔塊有助熔效果,且能提高光澤值。
    在最佳化實驗階段中,綜合先前的實驗結果,獲得一最佳光澤值發色劑配比為:矽鋁比5.6、氧化錳41.83wt%、錳銅比3、金紅石2.5wt%、氧化鉻1.3wt%、碳酸鎳0.66wt%、氧化鐵1.3wt%。燒成樣品呈現金黃色,光澤值78,達到與一般市售金屬釉的光澤值相近的條件。與原始配比之釉面呈現紫色、光澤值11.03,已獲得顯著的改善。

    The color of ceramic glaze, which is a new developing ceramic glaze is like the color of metal making the tile’s outward appearance become more colorful and gracious. In this study, the formula design of Cu-Mn series metallic gloss glaze includes three parts to investigate the influence of metallic colorant, basic glaze and the optimum formula on CuMn2O4 crystalline phase, microstructure, gloss and color of metallic glaze et al . using Taguchi method. Summarizing all experiment results, the best mixing formula was obtained and the mechanism of formation of metallic gloss glaze was discussed.
    A formula of the lowest color difference were: SiO2/Al2O3 (5.6), MnO2 (41.83 wt%), MnO2/CuO (4), TiO2 (2.5 wt%), Cr2O3 (1.3 wt%), NiCO3 (0.33 wt %) and Fe2O3 (2.6wt%). The color of isometric CuMn2O4 spinel particles, orderly distributing and precipitating on the surface was golden. The surface tension was reduced effectively by addition of V2O5, when the CuMn2O4 spinel particles precipitated on the glaze surface. It is the major reason how metallic gloss formed.
    In the stage of the basic glaze test on IIA oxides, MgCO3 and CaCO3 were found to easily promote the formation of gold metallic gloss glaze. With sodium feldspar to potassium feldspar ratio of 5:1 as feldspar formula was beneficial for metallic gloss glaze. At the sintering conditions, higher gloss value was obtained reducing the amount of feldspar in the slow-sintering and fast-sintering process. Decreasing CaCO3 or increasing BaCO3 was better in the slow-sintering process; decreasing BaCO3 was better, especially at the ratio of CaCO3 to BaCO3 ratio (b) in the fast -sintering process, in which lower amounts of flux improved the gloss value by glaze melting.
    By summarizing all results, the optimal formula for the gloss value of glaze were: SiO2-Al2O3 (5.6), MnO2 (41.83 wt%), MnO2/CuO (4), TiO2 (2.5 wt%), Cr2O3 (1.3 wt %), NiCO3 (0.33 wt %), Fe2O3 (1.3wt%) The optimal sample had gold gloss with a value of 78, reaching the commercial glaze and better than the original sample owning purple gloss with a value of 11.03.

    摘要 I 致謝 IV 總目錄 V 表目錄 IX 圖目錄 XI 第一章 緒論 1 1-1 前言 1 1-2 研究目的 2 第二章 文獻回顧 3 2-1 金屬釉的發展 3 2-1-1 金屬釉的發展現況 3 2-1-2金屬釉的種類 5 2-1-3金屬釉的製程 11 2-1-3-1 塗敷法 11 2-1-3-2 熱噴塗方法 12 2-1-3-3 真空濺膜法 13 2-1-3-4 高溫燒結法 14 2-1-4 金屬光澤的產生 16 2-2 金屬釉和結晶釉 19 2-2-1 結晶釉的燒成 19 2-2-2金屬釉之成核成長機制 20 2-2-2-1 成核機制 21 2-2-2-2 結晶成長機制 22 2-2-3結晶釉熱處理 23 2-3 田口法 25 2-3-1 田口法介紹 25 2-3-2 實驗設計步驟 25 2-3-3 直交表 26 2-3-4 S/N比及反應圖 27 第三章實驗方法與步驟 29 3-1 實驗材料 29 3-2 實驗流程 32 3-3 實驗設計 32 3-3-1 發色劑試驗 33 3-3-1-1製程一:配比試驗(田口法) 33 3-3-1-2製程二:單一因子試驗 35 3-3-2 基礎釉試驗 36 3-3-2-1 製程三:單一因子試驗 36 3-3-2-2 製程四:配比試驗(田口法) 38 3-3-3 製程五:最佳化試驗 39 3-4 性質檢測 40 3-4-1 物理性質分析 40 3-4-2 釉藥基本性質量測 42 第四章結果與討論 43 4-1製程一:配比試驗(田口法) 43 4-1-1最佳發色劑配比實驗結果 43 4-1-2 S/N 比及反應圖 45 4-2 製程二:單一因子實驗法 47 4-2-1 釩化合物實驗結果 47 4-2-2產生金屬光澤的機制 50 4-2-3 碳酸錳/碳酸銅取代氧化錳/氧化銅實驗結果 54 4-2-4施釉厚度實驗結果 55 4-3 製程三:單一因子實驗法 58 4-3-1 鹼土助熔劑實驗結果 58 4-3-2 鈉鉀長石相互取代實驗結果 68 4-3-3 低溫試驗實驗結果 73 4-4 製程四:配比試驗(田口法) 81 4-4-1基礎釉最佳配比實驗結果 81 4-4-2 S/N 比及反應圖 82 4-5 製程五:最佳化試驗 86 4-5-1 製程條件的改善 86 4-5-1-1 釉漿製程的改善 86 4-5-1-2 燒成條件的改善 87 4-5-2最佳化實驗結果 90 4-5-2-1 S/N 比及反應圖 91 4-5-2-2 性質檢測 93 第五章 結論與建議 95 5-1 結論 95 5-2 建議 96 參考文獻 97

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    下載圖示 校內:2016-07-06公開
    校外:2016-07-06公開
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