解锁瓷砖釉面 “闪光” 秘密：高折射率材料与工艺的完美结合

目前市场上存在许多特殊“闪光”产品，其釉面“闪光”效果是通过两者对光线不同反射强度来实现。该类产品主要以亮光、下陷、精雕等效果墨水以及添加云母片的方式实现，在市场上该类产品颇受消费者青睐，但是该类产品主要以仿古类产品为主，釉面具有一定凹陷效果，使用范围局限性较大，主要是凹陷位置易藏污不利于后期清理。而以上材料应用于全抛釉工艺，在高温状态下会与透明釉层反应，因此单从以上材料中选择无法将该效果赋予到全抛釉面产品中。

基于此，笔者通过设计高折射率组成的釉料体系，搭配全抛釉面工艺，通过调控全抛透明釉层结构，实现釉内不同折射率结构材料的存在，由于两者之间存在折射率差值，光线在同等条件下会产生不同的折射、反射强度，从而实现釉面“闪光”效果。

光从一种介质进入另一种介质时会随着透射、反射、吸收、散射现象的发生，根据能量守恒定律可知：

式中：

IT——透射光强度；

IR——反射光强度,

IA——吸收光强度；

 IS——散射光强度；

n——材料折射率。

由式（1）可知，总光强是透射光强、反射光强、吸收光强以及散射光强的总和;而反射光强度跟材料的折射率是成正比的，所以要增强反射光的强度就要增加材料的折射率。但是在实际生产中不能单纯为了提高反射强度，一味追求材料高的折射率，这是因为透射光强度减弱，散射光增强会导致材料不透明，也就是出现乳浊现象。

对于光线反射主要以漫反射和镜面反射为主，而常见反光材料其原理是采用微棱镜反射原理，这是因为反光材料具有较多高折射率玻璃微珠，当一束光线以任意角度照射到玻璃微珠前表面时，因为微珠高折射率作用而聚光在微珠后表面上，反射层将光线沿着入射光线方向平行反射回去，当许多玻璃微珠同时反射时就会形成很亮的表面。

本研究通过开发出具有高折射率并且在高温状态下具有较高稳定性的材料。在全抛釉陶瓷砖中，其透明釉层主要以玻璃相存在实现透感，为了获取在釉面实现反射亮光效果目的，对于高折射率材料研究需要搭配折射率高于玻璃的材料，才能实现釉面该材料经抛光后形成大量微小镜面对光线产生镜面反射效果。

1.2.1原料制备

结合行业生产实际情况，本研究主要先确定适用于陶瓷砖生产的高折射率材料，根据所选材料按照一定配比关系制备成所需釉用材料，表1为陶瓷常见高折射率氧化物。

结合建筑陶瓷生产条件，本研究高折射率釉浆配方体系主要以锆系为主，但是未经烧结的ZrO2在现有生产烧成制度下使用难以烧结，因此本研究主要以锆英砂引入ZrO2，实验使用原料有锆英砂、SnO2、CeO2、TiO2、低温釉粉，其中锆英砂作为主要原料，以SnO2、CeO2、TiO2作为辅助材料进一步提高釉浆折射率，为了调整釉浆熔融温度，本研究通过引入低温釉粉用于调节釉浆性能以及配方体系的烧成温度。

1.2.2样品制备流程

本研究先设计配方，确认配方组成后，通过流延法制备所需装饰材料，并破碎成相应的粒径大小，经过干粒布料器布撒在陶瓷砖坯上，最后淋上一道透明釉，经烘干后进窑烧制，出窑抛光磨边后形成陶瓷砖产品。

配方中以锆英砂引入大量的ZrO2，主要是ZrO2在高温状态下化学稳定性好、高折射率和低热膨胀系数的性质，为了解其他化工原料对釉浆本身性能的影响，先将锆英砂含量固定，通过在配方中分别添加化工料SnO2、CeO2、TiO2对比釉面效果，具体设计实验方案如表2所示。

在实验中发现3号配方中由于单独加入化工料TiO2，虽然氧化钛具有较高折射率，但实际实验中发现其釉浆在烧制后釉面呈现黄调，不利于在生产过程中对版面的搭配。这是因为氧化钛在高温状态下发生晶型转变生成金红石，金红石在紫光波段具有较强的吸收率，导致釉面呈现补偿色而发黄。其中1号、2号配方中同样是分别单独加入SnO2、CeO2，虽然CeO2无味、无刺激、安全可靠，性能稳定，与水及有机物不发生化学反应，但是其在一定程度上使用过量也会使版面发黄。

为了进一步确认SnO2、CeO2两者的配比关系，因此设计实验方案如表3所示。

从以上3组实验结果中可看出，随着CeO2的减少，釉面发黄现象有所改善，但是釉面反光的金属光泽也随之减弱，这是因为CeO2的折射率高于SnO2。在实际实验中发现，CeO2在一定含量下其有助于在釉层中形成悬浮效果，这是因为这些高折射率物质存在，而釉浆经过球磨后粒径会变小，其粒径太小易形成大量高温物质堆积在一起，许多微粒的存在增强了对入射光的散射跟折射作用，大大减弱对光线的反射，导致装饰效果呈现出乳浊现象。最终在结合版面设计上综合考虑本研究择优选取T2配方，并对T2配方进行物相分析。从图1中可看到，四方晶相的氧化锆特征衍射峰较为强烈，表明片状高折射率材料是富含大量四方晶相氧化锆晶体。

图1  T2配方XRD物相分析图谱

在第 39 届中国国际陶瓷工业展上，也有企业展示了通过先进的光谱分析技术来优化配方的案例。他们利用高精度的光谱仪对不同配方烧制后的釉面进行分析，精确测量其对不同波长光线的吸收、反射和透射情况，从而更科学地调整配方中各成分的比例，以达到更理想的釉面 “闪光” 效果和色彩表现。

根据前期对配方组成研究，确定配方组成后通过流延法制备片状材料，经过机械破碎成具有一定厚度跟粒径的颗粒进行对比使用。

干粒抛产品抛光前透明釉层厚度在0.30～0.35mm，经过抛光保证较高平整度前提下，透明釉层抛光后厚度在0.15～0.20mm。为了对比不同厚度、不同粒径下釉面闪光效果，结合生产实际情况，同时确保片状高折射率材料被透明釉层包裹，设计同条件不同粒径分布对装饰效果以及在釉层中性能的影响，粒径具体实施方案如表4所示。

通过实验结果可知，对于厚度过大，其在釉层中需抛掉部分更多，当裸露部分过多，在抛光剪切力作用下会将其抛掉，在原来位置上就会留下凹坑造成釉面缺陷。由图2片状高折射率材料釉面抛光剥落缺陷效果图（右图）断面处可看到，抛掉位置砖坯已经露底；但是材料厚度太薄将被透明釉层包裹在下方，由图3抛光片状高折射率材料位置截面效果图（左图）看到在断面处0.10mm厚度由于材料厚度太薄，被透明釉浆包裹在下方无法抛到，完全处于透明层下方，此时高折射率材料装饰位置达不到镜面金属反光效果的目的，而能够实现釉面金属 “闪光”效果如图2截面效果图（右图）所示，经抛光后片状高折射率材料与透明釉层在同一水平面。

图2 片状高折射率材料釉面抛光剥落缺陷效果图

图3  抛光片状高折射率材料位置截面效果图

同时本研究中的高折射率材料膨胀系数大约在10.5×10-6/K，透明釉层膨胀系数大约在7.3×10-6/K，由于两者膨胀系数相差太大会引起釉层开裂现象，在20倍放大镜下看到不同粒径材料在釉层中与周边透明釉层结合效果如图4所示。

图4 不同粒径材料釉面釉层裂纹缺陷效果图

粒径超过一定范围会导致片状高折射率材料与釉层周边透明釉存在裂纹，适当减小粒径有利于片状高折射率材料与透明釉层具有较为良好的结合状态。

为了进一步探究片状高折射率材料与釉层结合性，对结合处断面进行形貌分析。产品釉面在经过抛光工序后，0.30mm厚度片状高折射率材料与透明釉层在同一水平面上，将该位置断面在光镜下进行形貌分析。

从图5釉层断面SEM照片可以看出0.30mm厚度与釉层断面之间分布状态，其中片状高折射率材料与面釉层之间存在一层薄薄的透明釉层，说明氧化锆片在高温下是被透明釉层包裹住的，因此看到面釉层、透明釉以及片状高折射率材料这三者在接触面结合性较为良好状态。

1-砖坯 ；2-面釉；3-透明釉；4-氧化锆片

图5 0.30mm厚度与釉层断面SEM形貌效果图

通过以上粒径实验以及断面层分析，本研究使用片状高折射率材料粒径最大不应超过0.60mm，同时粒径也不能太小，因为粒径过小，釉面经抛光后对光线反射强度太低，闪光效果不够明显，因此要求粒径不能小于0.18mm，同时片状高折射率材料最佳厚度为0.20～0.30mm。

笔者通过制备富含大量四方晶相氧化锆晶体的片状材料，结合布撒工艺将片状材料包裹在陶瓷砖釉层中，当片状材料的厚度为0.20～0.30mm，粒径大小为0.18～0.60mm时透明釉层实现对片状高折射率材料的包裹，同时与透明釉层的紧密结合最佳，由于陶瓷砖上表面釉层中两种材料存在折射率差值，光线在同等条件下会产生不同的折射、反射强度，从而达到了釉面“闪光”效果。

第 39 届中国国际陶瓷工业展上展出的各种瓷砖釉面 “闪光” 工艺，无论是新的干粒技术、优化的配方设计，还是先进的制备工艺和设备，都为行业在这一领域的发展提供了更多的参考和借鉴，推动着瓷砖釉面 “闪光” 技术不断向前发展。