第6讲陶瓷颜料的性能及应用

c.胶体着色
着色元素经过热处理后成为胶体状态， 这些微细颗粒对可见光产生选择性吸 收和反射，而呈现一定颜色。
胶体金属金和银的着色能力很强，是由 于经过热处理后，其结晶核的形成和金 和银的晶体发育的结果。每颗晶体颗粒 包含100—1000个原子的胶态微晶金粒。
陶瓷颜料的呈色是胶体着色，离子呈色还是晶体呈色 （或离子呈色＋晶体呈色），主要取决于：
着色化合物的种类、数量和性状
反应物颗粒的大小
矿化剂的种类和数量
反应条件
硅氧阴离子团的桥氧结构和O／Si比
同时，还应考虑反应的动力学（速率）和热力学的问题。
实践经验和理论研究表明：只有透过波带较宽 的颜料，才能调配出多种颜色。锆基颜料均具 有较宽的反射波区域，是进行颜色调配的良好 基料，这也是锆基颜料在当今陶瓷颜料中占有 极其重要的位置。
4.1.2陶瓷颜料的呈色机理
颜料之呈现颜色
颜料选择性的吸收
颜料中分子、原子对入射光的共振现象。颜料本身
有一系列的本征共振频率，如果本征频率在可见光
的范围内，就带颜色；在可见光的范围内，但吸收
带极窄，或只有几个极窄的吸收峰，是无色（不会
影响透射光或反射光的颜色）。不在可见光范围－
无色
内层电子跃迁 价
一种是在矿化剂作用下，与SiO2等发生高温 固相反应，生成硅酸盐晶体而呈色。
另一种是由于金属氧化物的熔点较高且相当 稳定(如稀土氧化物)，高温下，氧化物晶粒来 不及熔融、分散和反应就以颗粒状态固溶在 硅酸盐熔体中而呈色。
固溶后，金属氧化物会因覆盖的硅酸盐 熔体的厚度不同，对光产生不同的吸收、 折射和散射，使色调随之发生变化。
分子 分 子
分子内部的微观运动可 分为价电子运动、分子 内原子在其平衡位置附 近的振动、分子本身绕 其重心的转动。因此分 子的总能量E是这三种 运动能量的总和。
由于原子核外电子能级很多，原子或离子被 激发后，其电子就有不同的跃迁，结果就产 生不同波长的辐射，从而会产生不同的颜色。 由此看出，电子振动频率决定颜料的吸收位 置，振动频率所占的范围决定吸收带的宽度， 范围越大，色彩越强。要使一种物质成为颜 料，必须使其电子振动频率在可见光的范围
绿光
绿色
绿色物体在白光下是绿色，在红光下 则成了黑色，各种舞台上的效果…
同一物体在不同光源下呈现不同颜色
白光
绿
红
蓝
红光 红色
分光反射率 分光反射曲线可以精确地描述物体的颜色，对色彩的定量描述有重要意义
当光投射到玻璃时，产生反射、透过和吸 收，这三种基本性质与折射率有关。此外还依 赖于入射角度，
4.1.1光的吸收、反射和漫反射
入wk.baidu.com光
反射光
θ -θ
入射光
漫射光
镜面
粗糙面
绝大部分物体在入射光投射到其表面时，将大部分光线反射出来， 小部分吸收－部分吸收。相对而言，如果对色光几乎全部反射， 而没有吸收－完全反射。对色光按一定方向、有规则地反射，这 种情况称为正反射。而对色光的反射没有一定方向，是不规则的， 朝着各个方向，则称为漫反射。
第4章 陶瓷颜料的性能及应用
1. 光学性能 2. 颗粒性能 3. 稳定性 4. 使用性能
4.1陶瓷颜料的光学性能
陶瓷颜料呈色的颜色的原因：主要是由于 对光的选择吸收和选择性反射的结果，各 种着色金属化合物（氧化物、硫化物等） 是使颜料产生颜色的物质基础 。
光不仅是生命之 源，也是色彩的起因。 光让我们感受到瑰丽 的色彩世界，光决定 了我们的视觉对自然 界的感知。没有光线， 色与形在我们视觉中 就消失了
光色是一种物理现象。 牛顿用三棱镜把光分离成 红、橙、黄、绿、青、蓝、 紫等色彩光谱，并把阳光 分解成光谱的现象称之为 光的色散。现代科学证实， 光是一种以电磁波形式存 在的辐射能，具有波动性 及粒子性。
色彩世界的本质是一种 光波运动，缤纷的色彩 是光线辐射的结果，而 不同物体对吸收和反射 光波的情况是有差异的。 白色，是反射了所有的 光线，而黑色则把光线 全部吸收了。
4.2陶瓷颜料的颗粒性能
陶瓷颜料的颜色与其在釉料中的呈色与 其颗粒大小有一定的联系，一般来说， 颗粒越小，颜料的呈色能力越强，在釉 料中的呈色越鲜艳，覆盖力越强。
颗粒尺寸主要包括颗粒的大小和级配，通常用 多少目或多少号筛的筛余量来表示，－－只能 用来衡量颗粒的极限尺寸而不能反映颗粒的真 实情况，而且筛分析也费时间。
过渡金属元素如铁、铜、铬、钒等，由于 存在4s1～23dx型的电子结构，它们最外层 的s层、次外层的d层、甚至自外数第三层
的f层上均未充满电子（除Ⅷ，副族），这
些未成对的电子不稳定，容易在次亚层之 间发生跃迁，跃迁所需的能量刚好是可见 光区域内光子所具有的能量，故能选择性 地吸收各种可见光。
对于不同的元素，各次亚层之间的能级 差ΔE不相等，可吸收不同能量的可见光 光子，使反射光具有不同的能量和波长， 从而呈现出多彩的颜色。
n ＝ C / V＝sinθ/sinφ
θ
R ( n 1)2
n 1
φ 两种介质：N ＝ n1 /n2
R－反射率 n－ 折射率 C－光在真空中的传播速度 V－光在玻璃中的传播速度
对陶瓷色釉来说。颜料是以细分散态分布在 釉玻璃中的。当光线入射釉面时，其出射光 由反射和漫射组成。一般陶瓷颜料的折射率 较基础釉的折射率高。在一定条件下，减小 颜料与基釉间的折射率差，降低N值，可适 当降低漫射，增加反射光量，使色釉的色彩 更加明快。
一般认为有以下几种原理
a.离子呈色
离子呈色有两种情况，一种是极化率较 大的离子扩散在有负电层的硅酸盐晶格 中而呈色。如镨黄颜料，着色离子Pr固 溶在锆英石晶体中，钒锆黄也是如此。
另外一种情况是离子取代型。即一种 着色离子取代了硅酸盐晶格结点上的 离子，从而固溶进去，形成陶瓷颜料。
b.晶体呈色
陶瓷颜料的着色多半选用过渡金属及其化 合物。稀土金属元素的4f轨道电子是部分充 满，极易产生f一f跃迁，引起光的吸收和反射， 而呈现一定的颜色。稀土元素及其化合物是 陶瓷颜料的优良着色剂。
着色剂的呈色原理
陶瓷颜料的呈色在很大程度上取决于其中的 过渡金属氧化物、稀土金属氧化物及其化合 物在陶瓷颜料中的呈色，其呈色机理十分复 杂，至今未有完全而统一的认识。