陶瓷色釉料论文

锆基色料的研究与发展

Zr-based pigment research and development

全小军学号：20080052

西南科技大学材料科学与工程学院材料0805班

【摘要】本文对锆基色料的发展和生产做了一个简单介绍，并对锆基色料的特性、合成工艺、形成机理等进行了综述。由于锆基色料呈色稳定性好、呈色力强、混溶性好、色泽纯正，因而锆基色料在陶瓷色釉料中的用量增加。今后，锆的应用领域将不断拓宽，因此需求量也会迅速增长，应用前景十分看好。

Abstract In this paper, Zr-based development and production of pigment made a brief introduction, and zirconium-based pigment properties, synthesis, formation mechanism, etc are reviewed. As the stability of Zr-based pigment coloring, coloring and strong, good miscibility, pure color, which zirconium-based ceramic glaze pigment compound in the amount of increase. In the future, zirconium applications will continue to expand, so will the demand for rapid growth, the application is very promising.

【关键词】锆基色料制备现状

Keywords Zr-based pigment Preparation status quo

前言

陶瓷的研究发展历史源远流长，作为陶瓷坯、釉重要装饰材料，陶瓷色料的研究应用与发展过程也同样有着悠久的历史。远在古代，我国劳动人民就己成功地运用含有着色离子的天然矿物作为着色剂制作彩色陶瓷制品。而后，随着更多种类的传统色料的运用，涌现了大量的名贵彩陶及彩瓷品种，如“唐三彩”、“钧红”、“朗窑红”、“天青”等名贵色釉品种，极大地丰富了陶瓷制品的装饰。

陶瓷制品离不开装饰，好的装饰使制品身价百倍，装饰材料是装饰的物质基础，陶瓷色料是最重要的陶瓷装饰材料[1]，由此可见陶瓷色料在陶瓷装饰中的地位。

自20世纪以来，陶瓷釉用色料总体研究进展不大，但有一个例外，即锆基色料的研究、开发及应用，几乎席卷了除黑色色料以外的所有颜色领域，其影响之深是过去的传统色料所远远不及的。

由于锆英石基色料的优异性能，自它诞生之时，就备受关注，其研究开发和应用对陶

瓷色料领域的影响极为深远。在我国，锆基色料的大规模生产应用开始于70年代初期，至今己取得了丰硕的成果。但锆基色料的整体研究、应用水平较困外仍存在“定差距，无论实验研究手段、生产工艺装善以及原料的专业化供应等方面，帮较国际先进水平滞后，从而导至锆基色料的档次、质量及稳定性方面与国外高档色料相比均有一定差距[2]。为此对锆基色料的研究、生产，从理论分析与生产工艺控制上加以系统研究，进而提高我国锆基色料的年产水平是十分必要的。

1、锆基色料的特性及分类

1.1主要特性

锆基色料(锆钒兰、锆镨黄、锆铁红等)自诞生以来就受青睐，其生产应用得到飞速发展，主要原因在于其所具有的优良性能。无论是固溶体型还是包裹型锆基色料都是以锆英石为最终基体，而锆英石晶体具有耐化学腐蚀性强、热稳定性好的优异性能，由此也赋予了锆基色料以下的优良性能。①呈色稳定性好，即在高温条件下不易反应、不放出气体、抗腐蚀，在熔融釉中溶解度小，色彩稳定；②呈色力强，在釉料中加入较少量，就可达到所需的色度；

③混溶性好，不同颜色的锆基色料之间可按任意比例在釉料中混合使用，制备出各种丰富多彩的调和色，应用范围广；④色泽纯正，色料受烧成气氛、基釉成分影响较小，对釉料适应性强，色料颜色饱和度大，呈色鲜艳[3]。根据锆基色料的上述特点，电熔氧化锆被越来越广泛的应用在陶瓷色釉料的生产中。

1.2分类

按晶体结构和物相组成，可将锆基色料分为两种类型。

(1)固溶体型锆英石色料：

在锆英石基体晶格(ZrSiO4 )中固溶一定数量的着色离子而显色。代表产品为锆钒兰、锆镨黄色料。

(2)包裹型锆英石色料

此类色料为混晶色料，有两个相组成。其中发色的化合物或胶态金属被ZrSi04晶体所包裹。

2、锆基色料的合成原理

锆基色料的工业制备方法主要是用固相烧结反应原理完成的，即将一定化学配比的原料均匀混合，在一定的高温和气氛条件下，在给定的烧成时间内，通过各组分间的扩散反应而

得到块状色料体，这些块状色料体经过粉碎、洗涤、干燥、细磨，就得到可供陶瓷工业使用的各种色料；有时，为了提高色料的稳定性及呈色强度等性能，还要进行二次烧成、三次烧成，甚至更多次的再烧结过程，但这样的色料价格昂贵。一般用于高附加值的陶瓷制品装饰上。

用固--固高温化学反应合成陶瓷色料的工艺方法至今没有大的变化。尽管人们在探索其他工艺方法，如液相法，沉淀法，溶胶--凝胶法等，以降低色料合成成本，提高合成效率，但这些方法相对固--固烧结法都存在生产成本高、工艺复杂等问题，从而未能在工业生产中推广应用。也许在这些新工艺中还有许多值得认真研究和改进的地方，然后才能提出具有高效率、低成本、高质量的新型生产工艺。

3、锆基色料的制备

现已形成了锆基色料三大系列：即V-ZrSiO4蓝、Pr-ZrSiO4黄、Fe-SiO4红，同时成为陶瓷色料的一个重要体系，并构成了锆系色料三原色。

现在以锆镨黄色料为例，讲讲锆镨黄色料的制备[4]。Pr-ZrSiO4黄属于稀土类色料，该色料呈色鲜亮，性能稳定，可与其他色料混合着色。制备Pr-ZrSiO4黄所用原料见下表[5]。

制备Pr-ZrSiO4黄所用原料的化学组成（质量％）

注：Pr2(C2O4)3加热的最终分解产物是高活性的Pr2 O3.

在制备Pr-ZrSiO4黄色料时，若Pr2 O3的加入量超过5％，也不会获得更深的色调，即对黄色的增强没有什么作用；若Pr2O3的加入量不及5％，则呈色效果就会减弱，这是因为Pr离子在晶格中的固溶量减少了。所以，人们将5％作为Pr2O3加入量的上限。此外

Pr2 O3对ZrO2和SiO2的用量比不敏感，而在V-ZrSiO4蓝中，ZrO2和SiO2用量比对色调会产生不同的影响[6]。这是因为在锆基镨黄制备中，除了生成Pr-Zr-SiO4黄固溶体外，Pr2O3不会与