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灰褐色硅酸鋯陶瓷顏料的合成

發(fā)布:2008-9-24 9:07:24  來源: 科技在線 [字體: ]

  由于無色顏料還需要在高溫下通過素燒才能轉換成有色顏料,所以,在最佳條件下M2混合物,750℃,1.5小時制備的產品,要先將1∶1的氯化氫HCl分離出來,爾后再在1200℃—1500℃之間進行素燒,直至該顏料達到其最終理想的灰褐色色相10分鐘即可。其褐色色調將隨著素燒溫度的不斷上升而逐漸加重,直到最大溫度約1350℃。從這點來看,這個溫度可以說是最適宜的溫度。在素燒溫度更高時,其色調濃度將開始緩慢下降而變淡。通過電子顯微鏡可以看出,素燒并不影響其完整性,也不會危及其顏料微晶體的表面,只有其圓形界面在溫度達到1450℃以上時,才略有輕微的熔解而且顏料的結構在素燒過程中就象我們所期望的那樣,沒有什么變化。灰褐色顏料經1350℃高溫素燒10分鐘之后的結構系數為:Ao=0.660494nm,Co=0.598195nm,Ao結構系數略有一點增加,在添加于無色顏料沒經過素燒系數中時,Co系數也有所增加,其基本晶粒值只有微不足道的一點變化0.26106(4nm3,輕微的Co/Ao關系變化0.90554顯而易見。

    在高溫素燒過程中,該顏料得以灰褐色著色的原因,可作如下解釋:硅酸鋯結構中的替代物質鉍離子和鉬離子,在急劇的素燒環(huán)境中,其化合價發(fā)生了明顯的變化為了保持電解中和的條件不變,其載荷就要有所變化。從而使它們轉換成有代替著色缺乏的資格尤其是鉍離子。根據其晶體結構發(fā)生變化的載荷關系Co/Ao,就充分說明了這種假設。盡管這種狀態(tài)多少有點不穩(wěn)定這是通過一個較長時期〈數天時間〉灰褐色顏料在1350℃高溫煅燒時,其中有一部分灰褐色色相的亮度有所下降所證實的,這個時候的離子多半開始還原成其原有的狀態(tài),更具穩(wěn)定的狀態(tài),但其色調的穩(wěn)定性能已足以滿足該顏料溶于釉子中的與應用有關的所有條件。

    為了進一步證實上述灰褐色顏料的煅燒原理,要進行反應化合物中兩種成分的替代反應。首先,氫氧化鋰要由氫氧化鈉來替代。盡管在合成溫度為780℃、900℃和950℃時煅燒兩個小時之后,可以得到從反應化合物中轉換成約85-90%的硅酸鋯,但是,該產品也只能在經過1350℃-1400℃高溫素燒之后才是淡褐色色調。這種事實充分說明了鋰離子存在的優(yōu)點就是作為最小的松散的堿離子,極易進入硅酸鋯結構之中。由于負電荷不足,所以就需要通過其它離子來進行補充,以達到電中性之條件。其次為三氧化鉬要通過仲物酸銨在混合物M2中進行復原。先在800℃煅燒兩個小時之后其轉換率在80%以上,再將其無色產品在1350℃-1400℃高溫下進行素燒,即可得到灰褐色顏料。其色調要比從含有三氧化鉬混合物中制取的最好之顏料稍微暗淡一點。M2混合物,最佳煅燒和素燒條件,在鉬離子借助于鎢離子還原的過程中,與上述相一致在鋯系顏料中缺乏著色力方面,鉍離子起著非常重要的作用。如果沒有這些離子的存在就不可能制備出這種顏料。

    合成這種灰褐色顏料的最佳溫度條件,可由上述煅燒成顏料的轉換程度來進一步證實,亦可通過經1350℃高溫素燒之后,顏料的色相以及含有這些顏料的陶瓷釉來證實見圖6。M2混合物在合成溫度為700℃-800℃時煅燒1-1.5小時,就可得到色相最濃的灰褐色顏料。該顏料既可應用于釉燒溫度為1050℃的中溫硼酸硅釉,并在釉中顯示相同的色調,還可用于釉燒溫度為1300℃的高溫硅酸鹽釉,亦可獲得同樣的色調。這充分說明該顏料的抗腐蝕性和熱穩(wěn)定性相當好,可用于所有的陶瓷釉中。

   4、結束語

    采用本文上述工藝方法合成的最佳灰褐色顏料的最初混合物M2的成分含量%w/w依次為:ZrO2-40.5%;SiO2-20.25%,Na2SiF6-5.1%,LiOH•H2O-3.8%,MoO3-10.1%,Bi2O3-20.25%,最佳煅燒溫度和時間分別為:700℃-800℃,1-1.5小時,經用稀釋的鹽酸HCl提取之后,將無色的煅燒產物在1350℃的高溫下,進行大約10分鐘的短時素燒,就可得到亮麗的灰褐色顏料。該顏料具有很高的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性,適用于所有類型的陶瓷釉,包括釉燒溫度為1300℃的高溫釉。該顏料只需在陶瓷釉中加入3-10%w/w,就可有效地使這些釉子呈灰褐色色相,并可使其表面厚度均勻一致,從而得到既平滑又有光澤的亮麗色彩。

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