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陶瓷墨水之硅酸锆系颜料

2020-09-02 09:36:59    来源:    浏览次数:
颜料长久以来一直是陶瓷在使用过程中能够显色的主要途径,传统的颜料无法承受釉彩所要求的高温,因此色料的着色性和稳定性是高温陶瓷颜料的重要参数。着色性与颜色的亮度、柔和程度、色度等都有重要关系,锆石系色料呈色鲜明稳定,只要加入极少的色料就可以使呈色柔和鲜亮。而稳定性是指色料在腐蚀性环境或高温条件下不被分解的能力。锆石系色料由于耐高温、耐腐蚀而作为颜料的基体。
  
1.4.1  
硅酸锆简介
硅酸锆(ZrSiO4)是四方晶体,其结构为为岛状结构。锆石由于具有高熔点、低热导率、优良的物理化学稳定性等特点,使其在耐火材料和锆基颜料方面得到广泛的应用。同时由于锆石具有良好的抗热震性能,因此也可以用来制备高温结构陶瓷。
 
另外,锆石体系的“锆基三原色”显色鲜明、稳定,在高温条件下有良好的稳定性,在强腐蚀环境中不会发生变化;同时,“锆基三原色”按照不同的比例均匀混配,可以呈现出其他各种不同的颜色,例如分别掺杂镨、钒、铁离子可以得到黄色、蓝色和粉红色色料。因此,“锆基三原色”成为市场上最重要的高温陶瓷颜料。

1.4.2 
几种常见的硅酸锆系颜料
 
色料的组成有以下两种:一种是稀土金属着色离子自己本身已经成为晶体不可或缺的一部分,即参与色料晶体的组成;另一种是稀土金属着色粒子并非色料晶体的组成部分,而是以掺杂的形式进入色料晶格,可以使原本无色的体系由于加入了让着色离子呈现不同颜色而被用作色料,由于前者着色离子本身已经成为晶体不可或缺的一部分,在高温情况下,大部分的发色基团容易分解,因而能够做高温色料的还是比较少。后者大都采用在高温下不易分解的热稳定性强的物质作为基体,研究制备的色料不易在高温条件下分解即热稳定性好,而且能够与多种稀土金属着色粒子掺杂从而得到同基体不同颜色的色料,而且可以按比例均匀混合得到其他不同颜色,所以,在高温色料中是最主要的呈色体系。其中,以锆石为基体的“锆基三原色”: 铁锆红(Fe-ZrSiO4) 、镨锆黄(Pr-ZrSiO4)、钒锆蓝(V-ZrSiO4),由于发色稳定、价格低廉而且颜色跨度大,已经成为市场上拥有最好销售量的高温陶瓷色料。

钒掺杂硅酸锆蓝色颜料是Seabright在1948年研究出的,在高温颜料技术中,被认为是的一项里程碑式的发明。在20世纪中叶,稀土工业的发展迅速,较为纯净的稀土元素化合物已经能够提炼出来,使用较纯净的ZrO2作为原材料研究制备出了Pr-ZrSiO4黄色颜料。第一次得到这种颜料的是日本学者Fujii和Sono在20世纪50年代烧结一种叫做“didyum”的物质时得到的。日本学者Kato和Takashima以NaCl和Na2Al2O4为矿化剂,在20世纪50年代中期研究制备出了这种颜料。其研究还指出想要得到清晰的黄色色料,只能由纯净的锆氧化物而得到,而且其应不含其它稀土化合物,而颜料的灰度由其中的La和Ce元素来调节的;而颜料的色调是由Nd来调节。
Seabright早在20世纪60年代早期已经发表了Pr-ZrSiO4黄色颜料的专利。
 
 
 

纳米研磨
氧化锆磨球

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