投稿類別：化學類
篇名： 神奇化妝術-釉藥
作者： 余欣諭。國立台中高級工業職業學校。化工科二年甲班 林志穎。國立台中高級工業職業學校。化工科二年甲班 鄭郁璇。國立台中高級工業職業學校。化工科二年甲班
指導老師： 王碧鴻老師
神奇化妝術–釉藥
壹●前言 一、研究動機 在我們的生活周遭，使用了種種的物品器皿，都與「陶瓷釉藥」息息相關。 例如用餐時的碗盤；住屋內外的壁磚、地磚；裝飾用的陶瓷花瓶；做為廚具 的陶瓷鍋、琺瑯鍋；衛浴設備的洗臉盆、浴缸；馬桶……等。這些物品器皿 的表面上都覆有一層釉藥，可是大多數的人卻疏忽了它的存在與重要性，所 以我們將從這次的專題中了解何謂「釉藥」。 二、研究目的 我們藉由改變釉藥成分比例的不同，探討對燒製後釉藥的呈現有什麼影響。 三、釉的表示方法-賽格式 (一) 賽格式是專屬陶瓷器釉的特殊表示方式，它可直接表示出釉藥的化學成 分組成及性質，寫法式為 R2O 或 RO‧xR2O3‧yRO2。 (二) R2O 或 RO 為鹼性，R2O3 為中性，RO2 為酸性，R 為金屬， R2O/RO 的 莫耳數當作 1，中性及酸性成分的莫耳數則以 RO 為基礎換算，以莫耳 比表達。 貳●正文 一、釉藥的功能 釉藥須使燒製後的胚體能不透水，使表面光滑、平滑，彌補本身坯體的缺陷 且提高本身坯體的硬度，最重要的是能夠抗酸鹼的侵蝕達到保護的作用。 二、釉藥的組成成分 鹼性的 R2O 或 RO 我們稱之為助熔劑，中性的 R2O3 是為黏稠劑，酸性的 RO2 則為玻璃質。 (一)助熔劑能使燒製時的溫度降低，其中的鉀與鈉成分能使龜裂的效果顯著 增加。 (二)黏稠劑是為了增加黏性、提高透明度、降低流動性、提高燒成溫度且防 止結晶。 (三)玻璃質則是可以增加硬度、酸鹼性、透明度以及降低龜裂。 (四)呈色劑是使釉藥發色的材料，成分多半為金屬氧化物，如銅、鐵、鈦、 錫、錳、鋯、鐵、鈷、鉻、鎳、銻、磷、鉬等的氧化物。
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表 1、呈色劑的用量範圍與顏色對照表 呈色劑 品名
用量(%)
呈色系
鐵(氧化燒)
2-5
土黃
鐵(還原燒)
10-15
青黑
鉻
2-4
綠
銅(氧化燒)
2-5
青綠
銅(還原燒)
0.5-3
紅
錫
3-8
白
鈷
0.5-5
藍
鈦
1-8
灰白
鋯
4-10
白
錳
2-5
紫
鎳
2-5
綠
銻
1-8
黃橙
磷
乳濁
鉬
青黑 註 1. （李堅萍，釉藥配製講義）
三、釉藥的性質 (一)物理性質 1、釉的硬度 硬度為物體對成品永久變形或耗損的外力之抵抗能力所表現程度， 物質內各原子間的化學鍵、原子價狀態、原子間的距離及結合的密 度與強度皆會影響硬度，高溫燒製而成的釉會有高硬度，含鉛及含 高鹼量的釉傾向形成質地較軟的釉，藉由不同的比例配方，使釉呈 現出不同的硬度。 2、釉的彈性與拉伸強度及耐壓強度 當釉層受到外力作用時，彈性率(彈性模數)會影響變形、折斷或破 裂等結果的程度，也是影響釉層開片的重要因素之一，釉與坯體都 有其各自的應力與應變的性質，燒成溫度較高的釉或坯體具有較高 的彈性模數，但溫度過高時，彈性率反而下降。冷卻固化後的釉層 是脆性的物體，不易彎曲且易折斷碎裂。製作陶瓷時通常會調整成 分與燒成條件，使釉的熱膨脹係數與坯體相當，讓它處在被壓縮的 狀態，而非承受在拉伸的張力狀態。 3、釉的熱膨脹係數 指物體因受熱而膨脹的數值，而熱膨脹則是物體的體積或長度隨著 溫度升高而增大的物理性質，材料的熱膨脹係數隨溫度變化也與相 變和裂紋有關。例如：產生龜裂的原因是坯與釉層間的應力超出了 -2-
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坯釉間的熱膨脹係數之差，此龜裂現象也稱作開片。當釉面比坯的 熱膨脹係數大，冷卻進釉的收縮大於坯體，釉會受到拉力，當拉力 大於釉層所能承受的極限強度時，就會產生龜裂現象。
圖 1、開片圖式 (二)化學性質 1、水的侵蝕 水溶液與釉中的鹼金屬矽酸鹽接觸時，最先引發的反應是釉中鹼金 屬離子被水中的氫所取代，反應式如下: ≡Si-OR + H·OH → Si-OH + R+OH-【1】 然後氫氧基與網目中的矽氧鍵相互結合，反應如下: ≡Si-O-Si≡ + OH- → ≡Si-OH + ≡Si-O-【2】 然後≡Si-O-再與另外的水分子反應，生成另一個氫氧基離子，反 應式如下: ≡Si-O- + H·OH → ≡Si-OH + OH-【3】 【2】與【3】進行反覆連鎖性效應，可使【1】的反應減緩。 當 H+離子取代 R+離子時，會在釉層表面生成和原先形成玻璃相物 質不同性狀之膠質性矽氧薄膜，這層薄膜會鼓脹形成一道屏障，能 減緩 H+離子擴散和滲透進入釉層的速率，能夠抑制進一步的侵蝕活 動。 2、有機酸的侵蝕 酸的「強度」並非侵蝕破壞的主要因素，有機陰離子在溶液中形成 「錯離子」，會增加釉層受到侵蝕引起的溶解度。「螯合劑」具有使 多價體的離子分離的能力，有它們存在的液體接觸釉面或玻璃表面 時，侵蝕的速率會加快。通常釉中帶有如 Ca2+、Mg2+、Al3+等陽離 子，它們會強化矽氧質釉層的表面，提供相當強度的保護性膜。但 是當與螯合劑接觸時，保護的能力會消失。 3、無機酸的侵蝕 有些無機酸的侵蝕作用如水般的侵蝕方式。例如矽氧化合物很容易 被氫氟酸所侵蝕，作用非常直接而強烈，它分解矽酸網目的情形如 下: ≡Si-O-Si≡ + H+F-
→
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≡Si-OH + ≡Si-F
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4、鹼的侵蝕 與釉面接觸的溶液中含有鹼性離子 R＋成分時，侵蝕作用的程序將更 加複雜。例如:當氫氧化鈉溶液與釉面接觸，將會發生下面的情形： ≡Si-O-Si≡ + Na+OH→ ≡Si-OH + Na+O--Si≡ 溶液中出現 OH 離子將使 pH 值升高，當 pH 值高於 9 時，釉層中 矽氧被抽取釋出的速率也會隨 pH 值增加而加速。 pH 值升高固然會使以鹼為基礎的釉層的鹼金屬離子交換速率減緩 ，但卻有利於將矽氧溶解，因此更多的鹼會從結構的矽酸玻璃網目 中 釋放出來且不具有保護性薄膜生成，鹼性溶液會不斷侵蝕釉層。 四、常見的釉藥原料 (一)石英 化學式為 SiO2，分子量 60.1，為玻璃質氧化物，熔融溫度為 1650℃，膨 脹係數低，含量增加可減少龜裂程度，增加透明度與硬度，抗酸鹼、抗 侵蝕力非常優良，可以產生光亮、緻密且防水的保護層並保護坯體。 (二)長石 可分為鉀長石(K2O·Al2O3·6SiO2)與鈉長石(Na2O·Al2O3·6SiO2)，長石的 Al2O3 與 SiO2 成分高，本身具備鹼性、中性、酸性等 3 種屬性，因此在 標準釉中多半佔有 50%的分量，在 1200℃左右就熔融，而長石中 Al2O3 能阻止釉的流動，K2O 與 Na2O 是強熔劑，含量比例愈高愈容易龜裂。 (三)高嶺土 化學式為 Al2O3·2SiO2·2H2O，分子量 258.2，熔點約為 1650-1750℃，燒 成溫度隨 Al2O3 的含量改變，用的越多燒成溫度提高，高嶺土含量偏低 會造成流釉，釉容易結晶和擴散。若 Al2O3 含量過高會造成釉面乾枯或 不熟成能調節釉與坯體的膨脹係數，防止釉剝落或龜裂。 (四)煅燒滑石 化學式為 3MgO·4SiO2·H2O，分子量 397.3，煅燒過的滑石成分較純但黏 性較差，流動性好，釉面較白，呈不透明和結晶現象。一組含 MgO 量高 的釉式，若以 MgCO3 加入，會造成流動性不佳，加入煅燒滑石等於同時 加入 MgO 與 SiO2，這比分別加入碳酸鎂和石英兩種原料方便。 (五)碳酸鈣 化學式為 CaCO3，分子量 100.1，是釉中主要的助熔原料，當釉升溫至 1120℃開始助熔，1150℃助熔效果達到高峰並增加釉的硬度，使釉面耐 磨。它能減低熱膨脹係數，使釉面較不易裂，並增加釉的透明度，同時 減少釉的黏性，若含量高則流動性大而且比重小，會變得容易在釉漿懸 浮。 (六)氧化鋅 化學式為 ZnO，分子量 81.4，1100℃中溫釉重要的助熔輔助原料，在 1080 -4-
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℃以下不起助熔作用，1230℃以上會開始有揮發現象，若與釉中 SiO2 成 分結合成 ZnSiO3 就不會產生揮發作用。如果含量多則流動性大且比重較 大，愈多愈容易沉澱，加入皂土可以調和其懸浮性。 (七)氧化鉛 化學式為 PbO，分子量 223.2，它的燃燒範圍廣，從 600-1200℃皆可是 低溫釉的主要原料之一。它是唯一一個 RO 鹼性可以單獨和 SiO2 組成釉 藥，而不需 R2O3 中性，鉛釉成後釉面會發亮，容易熔解所有著色氧化物， 並且會影響氧化物色調。釉面的耐磨損性因鉛含量增加而削弱。 五、實驗限制 (一) 燒造場所的限制：陶藝釉方燒製，最常出現「跳釉」問題。跳釉的原因 非常多，配釉、施釉、窯燒、環境等若有些微誤差，都有可能產生跳釉， 本實驗內容俱是於武陵工作室燒造而成。 (二) 實驗時間的限制：本實驗燒製時間，在一百零五年一月，時值冬季。 六、實驗步驟 (一)製作實驗所需的試片 1、 取適量的陶土，將陶土放置在木板上稍微壓扁後用擀麵棍擀平陶土 呈板狀並使陶板的厚薄度皆相同，如圖 2。 2、 運用陶藝專用的切割器將陶板切割成條狀再均分成等長且等寬的長 方形，如圖 3。 3、 將等長且等寬的長方形捏製成試片的形狀，放置在木板上陰乾後素 燒，如圖 4、圖 5、圖 6。
圖 2、擀製陶板
圖 3、.將陶板切割成條狀
圖 5、完成實驗所需的試片
圖 4、捏製試片
圖 6、素燒過後的試片
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(二)配藥 1、 準備實驗藥品與器材 (1)藥品： 霞石正 A200 長石 碳酸鎂 滑石 瓷土 碳酸鈣鈺禮 208 陶土
(2)器材： 粗秤天平 刷子 取藥杓 塑膠碗 過篩器（100 目）
表二、霞石正 A200 長石的成分分析 SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
K2O
Na2O
I.G.Loss
60.70
23.30
0.07
0.07
0.10
4.60
9.80
0.70
2、 按照表二秤取藥品，如：欲配製編號 MT3 的釉藥 100 克，需秤取 50 克的霞石正 A200 長石、15 克的碳酸鎂、10 克的滑石、10 克的 瓷土、15 克的碳酸鈣。 （實驗時我們以總重量 100 克為基準按照比 例秤取藥品） 表三、釉藥比例 原料/編號
MT3
MT4
MT5
MT6
霞石正 A200 長石
50%
50%
50%
50%
碳酸鎂
15%
15%
20%
20%
滑石
10%
15%
10%
15%
瓷土
10%
10%
10%
10%
碳酸鈣
15%
10%
10%
5%
註 2.（陳俞君，2011） 這 4 組配方以碳酸鎂 10~30%為主要無光材，滑石為輔助無光材，觀察不同比例 產生的釉面變化，以霞石正 A200 長石 60%，碳酸鎂 10%，滑石 10%，瓷土 10%， 碳酸鈣 10%，為基準改變比例且總比例應為 100%。 3、 混合藥品並過篩。 4、 用塑膠碗裝約八分滿的水後，分別倒入裝有藥品的塑膠碗內，倒入 水時速度須緩慢並用竹筷攪拌，使藥品混合均勻，水量約覆蓋過藥 品即可，如圖 7。 5、 將混合均勻的釉藥放置在陰涼處靜置約 2 小時，使藥品沉澱並吸 水。 6、 將釉藥用 100 目的過篩器進行過篩並用刷子將顆粒較大的藥品磨細， 使藥品通過孔洞，如圖 8。 -6-
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圖 7、加水混合均勻並靜置 圖 8、過篩 (三)上釉 1、 將已素燒過的長方形試片的一半放入過篩完成的釉藥中約 5~7 秒 拿起，接著旋轉手腕使手上的釉藥不滴落，放置在木板上備用，如 圖 9。 2、 拿一枝乾淨的水彩筆放入過篩完成的釉藥中使水彩筆沾滿釉藥後， 輕點在已素燒過的圓形試片上讓釉藥順著筆毛流下，如圖 10。 將試片或水彩筆放入釉藥中時，需先將釉藥表面上的氣泡挑開，避免因氣泡 而影響燒製結果。
圖 9、長方形試片的上釉
圖 10.圓形試片的上釉
(四)燒製 1、放入瓦斯窯中以還原燒 1240℃（7 號賽格錐）燒製，如圖 11。
圖 11、放入瓦斯窯內燒製 還原燒：大多還原燒成會使用瓦斯窯，燒窯時控制進氣多寡，使窯內在缺氧的狀 態下燒成，燒製時需要在窯邊隨時調整煙道抽力及空氣進量，避免燒成失敗。 賽格錐：賽格錐是一種高精度陶瓷燒成溫度指示器。不同範圍的溫度可用不同編 號的賽格錐，確定什麼時候燒製已經完全，窯爐是否提供了足夠的熱量保證陶瓷 的熟化、是否存在溫度的差異、在燒製過程中是否有問題。
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參●結論 一、我們分別改變了釉藥的比例，在時間、燒製環境、溫度、濕度及地點固定的 情況下進行燒製，發現，改變釉藥的比例可以產生不同的結果。 二、實驗結果 (一) 編號 MT3，50%的霞石正 A200 長石給予釉的基本條件，這組配方改變 了碳酸鈣和碳酸鎂的比例，使兩者各增為 15%，鹼性比例增高，長石 特性顯現出釉層裡開片的性質，顏色偏綠且透明，釉面像飄雪般在流 釉處堆積如雪堆，如圖 12 和圖 13。
圖 12、編號 MT3
圖 13、編號 MT3 局部放大圖
(二) 編號 MT4，碳酸鈣調整成原來比例 10%，改變碳酸鎂和滑石的比例， 使兩者各增為 15%，釉面光滑且無縮釉和流釉現象，適合還原燒，10% 的瓷土改善高比例鎂成分收縮所造成的脫釉現象，如圖 14 和圖 15。
圖 14、編號 MT4
圖 15、編號 MT4 局部放大圖
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(三) 編號 MT5，碳酸鎂增為 20%，滑石調整為 10%，與 MT4 相比兩者皆是 調整碳酸鎂與滑石的比例，因此性質相似，但具有流釉現象，如圖 16 和圖 17。
圖 16、編號 MT5 圖 17、編號 MT5 局部放大圖 (四) 編號 MT6，碳酸鎂增至 20%，滑石增為 15%，釉面具有縮釉現象且較 無光澤，若要凸顯縮釉的效果，上釉時厚薄度應較厚效果較佳，如圖 18 和圖 19。
圖 18、編號 MT6
圖 19、編號 MT6 局部放大圖
表四、實驗結果比較 項目
顏色
縮釉
流釉
MT3
綠色
無
有
MT4
白色
無
無
MT5
白色
無
有
MT6
白色
有
無
編號
備註
適合還原燒 欲凸顯縮釉效果，上釉 時應較厚
三、 在現階段我們只針對改變釉藥的比例以及探討釉藥經燒製後在試片上的結 果，希望在未來，可以將此釉式運用在不同的陶瓷器皿上，如:花瓶、碗盤、 大型的藝術品等，並多調整釉藥的比例，讓研究結果更加完整。
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肆●引註資料 1、 陳俞君、蘇映純、鄭翔如、許尚筆編（2011）。無光釉續篇。陶藝古今 藝術期刊，72，96-101。 2、 釉的原料和性質。海棠陶藝。2016 年 1 月 24 日，取自 http://ceramics.arts.com.tw/glage/0004.asp 3、 釉藥的基礎知識。小熊貓陶器店。2016 年 1 月 24 日，取自 http://blog.sina.com.cn/s/blog_9164552b01015wib.html 4、 釉藥的原料。高雄市立海青工商職業學校美工科教材資源中心。2016 年 1 月 24 日，取自 https://market.cloud.edu.tw/content/vocation/art/ks_hc/htm/content/ch13/13 -6-1.htm 5、 陶與瓷的區別。2016 年 1 月 24 日，取自 http://library.taiwanschoolnet.org/cyberfair2001/C0128220060/main_7.htm 6、 李堅萍(95)。陶藝塞格式釉方數值與比率之最適區間研究。國立臺北教 育大學學報， 19 ( 2)，51-68。 7、 劉祖源、廖傳凱、吳岳樺。陶瓷的化妝品─釉藥。私立開南商工。2016 年 1 月 24 日，取自 http://www.shs.edu.tw/essay/ 8、 薛瑞芳(1900)。釉藥學。新北市:新北市立鶯歌陶瓷博物館 9、 范振金(2009)。陶藝釉藥學。新北市:新北市立鶯歌陶瓷博物館
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