氧化锆在色铀料中的应用

氧化锆在陶瓷色料中的应用

耐驰尔新材料（营口）有限公司）

1、概述

中国是陶瓷故乡，色釉料是陶瓷产品的外衣，装饰美化陶瓷形成色彩斑斓的陶瓷世界。研究、开发新型色料是提高陶瓷产品质量的重要途径，特别是进入20世纪后，各国都争先恐后地用氧化锆生产色料，锆基色料风靡全球。由于这类色料无论是固熔体型还是包裹型最终都是以ZrSiO4为载体，ZrSiO4化学性能稳定，对熔融金属、酸性试剂抗腐蚀能力很强，只有在高温下与强碱发生反应。因此用氧化锆生产的锆料具有传统色料无可比拟的优点：

（1）呈色稳定性好，对陶瓷色料的基本要求是高温条件下不易反应、不放出气体、抗腐蚀、在熔融釉中溶解度越小越好，锆基色料在这方面性能优越。（2）呈色力强，在釉料中加入量较少。

（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，使其应用范围大大扩大。

（4）色泽纯正，这类色料受烧成气氛、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。

2、用氧化锆生产色料的种类，生产方法及反应机理

2.1锆钒蓝

1949年美国人Clarence Seabright申请了该色料发明专利，锆钒蓝色料主要化学成份是由ZrO2、SiO2、V2O5组成，呈现蓝绿色。烧成温度范围为850-950℃。典型配方见表1：

表1

加入NaF、NaCl起矿化剂作用，在氧化气氛中，尽量提高呈色离子V5+进入ZrSiO4晶格数量，以期提高色料呈色强度、减少水洗工作量。

2.2锆镨黄

日本人在20世纪50年代通过在ZrO2、SiO2中加入Pr6O11形成鲜明的柠檬

黄色锆基色料。烧成温度范围为900-980℃。典型配方见表2：

表2

基本反应原理如下：首先SiO 2与卤素矿化剂发生反应，产生一种挥发性物质，SiO 2

+4MX SiX 4+2M 2O ，然后SiX 4以气象方式离开SiO2，在新生物表面分解并产生表面缺陷，其缺陷方程式为：

SiX 4 Si 4++4e+2X 2,接着SiX 4和O 2以气态形式穿过物层的空隙，并在相界面上发生反应：SiX 4+ZrO 2+O 2 ZrSiO 4+2X 2 2.3锆铁红

1961年诞生了锆铁红锆英石色料。色料主要化学成份是由ZrO 2、SiO 2、Fe 2O 3组成，形成珊瑚红色。烧成温度范围为1050-1200℃。生产优质锆铁红必须保证ZrO 2与铁质原料充分混合。原料粒度越细，色料红度越高。典型配方见表3： 表3 2.4镉锡红又称包裹红、大红

20世纪80年代发现了一种新型的包晶质色料,90年代后德国DECVSSA.AG 公司首先试制成功了用ZrO 2.SiO 2包裹Cd （S X Se 1-X ）大红的高温色料，可在1280℃的温度下使用。该色料发色纯正、鲜艳，发色范围宽。色料形成主要包括两个阶段:

(1).由ZrO 2、SiO 2在矿化剂作用下生成ZrSiO 4，形成液相和Cd （S X Se 1-X ）微晶。

(2).Cd （S X Se 1-X ）微晶被ZrSiO 4包裹，该现象可根据液相烧结理论作出解释，在NaSiO 3液相中，锆英石颗粒重新排列。通过熔解和析晶作用，将一定量

的Cd（S X Se1-X）固熔在ZrSiO4之中。典型配方见表4：

表4

2.5锆灰

温度烧成范围在800-1300℃之间，只适用于氧化焰烧成条件，不能用于还原焰烧成。典型配方见表5

表5

3、用于生产锆基色料的氧化锆技术要求。

3.1氧化锆属于多晶相转化的氧化物。

在不同温度下有三种晶相状态即单斜、立方、四方晶相。在低温时为稳定的单斜晶结构，从1000℃时形成四方晶相，在1200~2370℃只存在四方晶相，大于2370℃至熔点则为立方晶相。

3.2影响氧化锆在色料中的因素。

只有单斜锆能做色料。化学锆和电熔氧化锆完全满足单斜晶相这一条件，但是由于化学锆价格昂贵，成本很高现在大多数色料厂家基本都用脱硅锆做中低挡锆基色料，用化学氧化锆生产中高档氧化锆色料。锆基色料中氧化锆和二氧化硅反应生成的硅酸锆作为色料的载体，二氧化锆的质量至关重要。其中锆含量、杂质含量、晶型结构、粒度、比表面积是影响锆基色料发色力的主要因素。营口阿斯创化工有限公司作为国内锆系列产品最大专业生产厂，年产电熔氧化锆15000吨、化学氧化锆5000吨，70%产品远销日本、美国、西班牙等许多国际知名色料公司。阿斯创公司采用澳大利亚等国优质锆英砂，经过特殊专利技术进行配料、熔炼、选料、粉磨、分级等工序生产的电熔氧化锆能较好地满足色料要求，突出表现为锆含量高、杂质含量低、粒度均匀、反应活性好且批次间质量稳定，生产

的镨黄色料红度值、黄度值较高、颜色鲜嫩，耐高温。生产的钒蓝色泽明亮。利用国外的先进工艺技术生产的化学锆纯度高，适用范围广，尤其适合做高档锆铁红、包裹红色料，色泽鲜艳明快。公司锆系主要产品质量及最佳色料用途如下：

4、结束语

为提高色料质量，广大色料厂家首先应保证其原料稳定，建立稳定的客户供应链，选择质量、供货都稳定的大型知名公司作为自己的供应商是最有效的途径之一，同时，硅酸盐行业应尽快制定用于色料生产的氧化锆行业标准，以期规范原料质量。

参考文献：

1、俞康泰《陶瓷色釉料与装饰导论》

2、韩雯《建筑卫生陶瓷色料使用技术》