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1、32陶瓷2007.No.5論黑色陶瓷色料的制備劉世明曾令可稅安澤王慧程小蘇劉平安(華南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院廣州510640)耐高溫的物質(zhì)把色基包裹在其內(nèi),生成可以耐高溫的前言包裹型黑色色料。1.1尖晶石型晶體黑色陶瓷色料是裝飾材料中很重要的一種色料,傳統(tǒng)制備的黑色色料是一種典型的同晶混合型尖黑釉以其純正、凝重的裝飾效果,倍受人們青睞,更被晶石系顏料。這種尖晶石型晶體結(jié)構(gòu)在釉中不產(chǎn)生分解而使釉料呈色穩(wěn)定以達(dá)到設(shè)計(jì)的顏色。高檔裝修商視為珍
2、品。一般制備黑色色料采用的是晶就Fe-Cr-Co系黑色色料的呈色機(jī)理而言,尖晶體著色:鉻、鐵、錳、鎳、銅、鈷等金屬氧化物形成同晶混2+合型尖晶石晶體。這些元素在周期表中屬于第四周期石型色料的色相范圍相當(dāng)寬,只要配比中具有A和3+B的氧化物,就可以形成尖晶石型的結(jié)構(gòu),如Fe2O3、的過(guò)渡金屬元素,它們的電子最外層為d軌道,是非球形對(duì)稱(chēng)軌道,當(dāng)這些離子處于不同形狀的配位場(chǎng)中時(shí),Cr2O3、MnO2這3種氧化物按比例混合煅燒,就可以分產(chǎn)生了配位場(chǎng)效應(yīng),電子在不同能級(jí)的d軌道之間躍別形成如下3種FeOCr2O3、CoOFe2O3和CoOCr2O3[2]遷,吸收一定波長(zhǎng)的光,其躍遷能在1~4e
3、V之間,對(duì)尖晶石結(jié)構(gòu)的固溶體。應(yīng)的光范圍為可見(jiàn)光區(qū),光照射時(shí)電子吸收光能量從Fe-Cr-Co系黑色色料的合成機(jī)理如圖1所示。[1]2+3+3+基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài),就呈現(xiàn)出顏色。從色料的著色機(jī)理分析,Co、Fe和Cr的光譜吸收純正的黑色色料必須使用一定量的氧化鈷,但由可以相互抑制其離子的光透過(guò)率,若它們的離子濃度于氧化鈷的價(jià)格逐漸上升,產(chǎn)品的價(jià)格也受到影響,為配比調(diào)整合適時(shí),它們的光譜曲線(xiàn)疊加后可互補(bǔ),對(duì)可2+3+了降低產(chǎn)品的綜合成本,在生產(chǎn)過(guò)程中不斷開(kāi)發(fā)出新見(jiàn)光全部吸收而呈黑色。由于Co、Cr的最外層上的無(wú)鈷色料和探索其他廉價(jià)的原料來(lái)代替昂貴的化工含有未配對(duì)電子,基態(tài)和激發(fā)態(tài)能量比較接近,可
4、見(jiàn)光2+3+原料。為了制備出低成本、顏色純正的黑色色料,下面易使其激發(fā)而產(chǎn)生強(qiáng)烈的選擇性吸收,所以Co、Cr就黑色色料的呈色機(jī)理、所用原料、制備方法及存在的的吸光度大,著色能力強(qiáng),這是黑色色料呈色的主要因2+3+問(wèn)題作一簡(jiǎn)單的闡述。素。因?yàn)镃o、Cr都以穩(wěn)定的價(jià)態(tài)處于尖晶石晶格3+中,著色穩(wěn)定,而Fe的最外層3d5電子層均為半充滿(mǎn)3+1呈色機(jī)理型,吸光度小,著色能力弱,在配方中應(yīng)盡量增加Fe3+的濃度以提高其吸光度,否則Fe的調(diào)色作用不明傳統(tǒng)的黑色色料大多數(shù)為尖晶石型結(jié)構(gòu),一般采顯。其他尖晶石型黑色色料的形成機(jī)理都類(lèi)似于上述用多種過(guò)渡金屬氧化物混合,在高溫下經(jīng)煅燒反應(yīng)生的Fe-Cr-Co
5、系黑色色料的合成機(jī)理。成耐高溫的尖晶石型混合物。目前的研究中也有采用2007.No.5陶瓷33圖1Fe-Cr-Co黑色色料的合成機(jī)理1.2包裹型晶體然可以耐高溫,但仍然受到基礎(chǔ)釉和燒成條件的影響。為了提高色料的呈色能力和穩(wěn)定性,一個(gè)基本的而包裹型黑色色料是在氧化鋯沉淀階段中加入一種有要求是盡可能降低色料粒子在釉玻璃中的溶解度。許機(jī)物質(zhì),在煅燒過(guò)程中將會(huì)有大量的碳滲人到鋯英石多無(wú)機(jī)色料具有很好的色澤和呈色能力,但其高溫穩(wěn)晶體,而碳黑留在鋯英石的晶格內(nèi),可以起到很好的保定性差,在釉玻璃中的溶解度太高,因此大大限
6、制了它護(hù)碳黑的著色效果,碳黑包裹色料的合成機(jī)理如圖2們的使用范圍。所示。傳統(tǒng)的黑色色料大多屬于尖晶石型晶體結(jié)構(gòu),雖圖2碳黑包裹色料的合成機(jī)理由圖2可以看出,必須確保有較高的包裹率,以保濕法混合(細(xì)磨)干燥燒成(合成)濕法細(xì)磨干證較高的呈色強(qiáng)度,所得色料的顏色在很大程度上取燥檢驗(yàn)包裝。干法工藝為:配料干法混合決于所采用的有機(jī)物的種類(lèi)。某些有機(jī)物比一般有機(jī)燒成(合成)干法粉碎檢驗(yàn)包裝。目前國(guó)內(nèi)大多物更易于被ZrO2、SiO2沉淀所吸附,雖然要成功地開(kāi)發(fā)數(shù)色料廠為了降低生產(chǎn)成本,縮短生產(chǎn)周期而采用干出純黑色包裹色料還需進(jìn)一步研究,但它已引起了學(xué)法生產(chǎn)工藝。者們的關(guān)注
7、。包裹型的黑色和灰色料的開(kāi)發(fā),對(duì)傳統(tǒng)傳統(tǒng)的色料生產(chǎn)工藝?yán)玫氖枪滔喾磻?yīng)原理,是的鈷黑和錫銻灰色色料,無(wú)論是在呈色上,還是在制一個(gè)消耗時(shí)間和消耗能源的過(guò)程。目前,我國(guó)大多數(shù)[3]造成本上,都是一種巨大的挑戰(zhàn)。企業(yè)制備色料屬于高成本和高能耗,致使陶瓷色料無(wú)論在品種和質(zhì)量上都無(wú)法與國(guó)外的先進(jìn)水平相比,嚴(yán)2制備方法重影響了我國(guó)陶瓷產(chǎn)品整體質(zhì)量的提高。最近,針對(duì)固相反應(yīng)制備陶瓷色料的缺點(diǎn),采用了制備黑色色料的傳統(tǒng)方法多為固相合
