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：
每人20-30分钟
5.2釉中彩料
细腻晶莹、滋润悦目， 抗腐蚀、耐磨损，具有 釉下彩的效果。并解决 了瓷面铅的溶出问题
七十年代发展的装饰材料 和技法——高温快烧颜料。颜 料的熔剂成分不含铅或少含铅 ，按釉上彩方法施于器物釉面 ，通过1100～1260℃的高温 快烧（最高温不超过30min） ，釉面软化熔融，使颜料渗入 釉内，冷却后釉面封闭
釉中彩类似釉下彩 的绘花和贴花。宋 代以前就开始生产
夹在两层釉的中 间，故它称为釉 中彩
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；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
－－釉下彩是在生坯或素坯上装饰，再上一层 釉后烧成；
－－釉上彩是已玻化的釉层上再通过彩烤装饰 的。 如果施了化妆土和坯体着色剂，它们必 须在烧成中保持稳定，并且和坯、釉相适应。
当颜料无论使用于釉下彩或花釉或颜色釉， 在釉烧过程中必须保持稳定，而且大多数 情况下，釉烧温度应该在SK04a (1020℃) 至SK8(1250℃)之间。陶瓷颜料在熔融釉 的腐蚀下也能够保持稳定。
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
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。
烧成温度 (℃) l000 l000 l100 l000 1000 l100 760 l100 L100 1100 l000 1000 l100 l000 800
气氛
氧化 氧化 还原 氧化 还原 还原 还原 还原 氧化 氧化 氧化 氧化 氧化 氧化 还原
呈色
淡绿 褐中带绿
绿灰色 苔绿色 青绿色 黑色 褐黑色 淡绿色 印度红 青灰色 黑中泛红 青黑色 青灰色 褐中泛红 黑色
表4-8 着色离子在釉中的呈色
离子 Cr3＋ Cr6＋ Cu 2＋ Cu＋ Co2＋ Ni2＋ Mn2＋
4配位 — 黄
黄茶 — 青
赤紫 五色
6配位 绿 — 青
无色 赤 黄
淡橘红
离子 Mn3＋ Fe 2＋ Fe3＋ U6＋ V3＋ V4＋ V5＋
4配位 6配位
赤紫
—
—
青绿
浓褐 淡黄、
黄
赤
—
淡黄
—
绿
无色、 青
4.4.1.2基础釉组成对色调的影响
将颜料加入基础釉中，当一部分颜料被基 础釉溶解后，着色离子以离子态分散在釉 熔体中，这时基础釉的组成和结构将决定 被溶解的着色离子的配位环境，对它的吸 收特性产生重要影响。
在酸性氧化物含量较高的釉玻璃中，着色 离子有利于向低价态转变；在碱性氧化物含量 较高的釉玻璃中，着色离子则有利于向高价态 转变。着色离子价态的变化必然导致其吸收特 性的变化。
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。
SK015 (790℃)
+
+ + + +
+
+ +
+
+ + + +
SK06 SK4
SK7
SKll
(980℃) (1160℃) (1230℃) (1320℃)
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
－
－
－
－
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
4-7 尖晶石化合物稳定存在的温度气氛及颜色
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
4.4.1.1基础釉对着色剂的溶解
高温作用下，釉熔体对颜料中着色剂的溶 解是难免的。因此，在一般情况下，若釉中含 有与颜料组成相同的一些组分时，颜料晶体在 釉中的溶解度会相对减小，颜料的呈色会更加 鲜艳，即配置基础釉时，多加入与颜料组分相 同的熔剂成分，会降低颜料的溶解，提高色饱 和度，对发色呈色均有利
黄色
—
4.4.2陶瓷颜料在坯料中的使用性能
①要求发色力强；因为颜料在陶瓷坯体中呈色 比在釉料中呈色困难得多。
②耐高温，结构稳定，在坯体的烧结温度范围 不发生分解。
③发色稳定，与坯料的化学适应性好，不与坯 料发生化学反应。
④价格便宜。
下节课
“第5章 陶瓷颜料各论”：同学试 讲
5.1釉上彩料（1班） 5.2釉中彩料 5.3釉下彩料（2班） (斗彩或复合彩）
釉上彩，只需要颜料在烤花时保持稳定。因 此，烤花温度一般在SK020(670℃)至 SK015(790℃)之间，最高也不会超过850℃。 这时要求所使用的颜料熔剂在熔融时保持稳 定，目前，釉上彩装饰中普遍使用高含量、 有毒的PbO熔剂（出口困难）。
表4-6 色料的种类与其稳定呈色的温度范围
色料体系
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
尖晶石
铬尖晶石 铁尖晶石
MgO·Cr2O3 ZnO·Cr2O3 MnO·Cr2O3 NiO·Cr2O3 CoO·Cr2O3 CuO·Cr2O3 FeO·Cr2O3 CdO·Cr2O3 MgO·Fe2O3 MnO·Fe2O3 NiO·Fe2O3 CoO·Fe2O3 CuO·Fe2O3 CdO·Fe2O3 FeO·Fe2O3
要求色料在物理和化学性质上有足够的保障 要求色料呈色更加均匀和稳定 准确地测量陶瓷颜料的颗粒大小和分布
－－激光衍射的颗粒分析仪
分析周期：几分钟 颗粒大小和分布
激光粒度分析结果
4.3陶瓷颜料的稳定性
－－在坯料或釉料中呈色稳定，不消 色、不变色等。
取决于颜料的种类、颜料本身的呈色 机理、颜料的使用温度范围、颜料使 用的环境（如烧成气氛）等
I．斜锆石型 锆—矾黄、斜锆石
Ⅲ．刚玉—赤铁矿型 铬铝红、刚玉 锰铝红、刚玉 铬绿—黑、赤铁矿 铁棕、赤铁矿
IV．柘榴石型 维多利亚绿、柘榴石 Ⅺ．金红石—锡石型 镍—锑—钛黄、金红石 锡—钒黄、锡石 Ⅻ．榍石型 铬—锡红、榍石
ⅩⅢ．尖晶石型 钴—铝蓝、尖晶石 钴—锡蓝—灰、尖晶石 钴—锌—铝蓝、尖晶石 钴—铬蓝—绿、尖晶石
4.1.1光的吸收、反射和漫反射
入射光
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。
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。
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。
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，
色料五种主要用途： （1）色坯； （2）化妆土(底釉)； （3）颜色釉； （4）釉下彩料； （5）釉上彩料 不同用途对陶瓷色料的要求是有所不同的
－－色坯，是指将颜料加入到坯体配方中；
－－化妆土是在生坯或素坯表面上一层含色剂 和熔剂的装饰土层；
－－颜色釉是在生坯或素坯上施釉后烧成的；
4.4陶瓷颜料的使用性能
4.4.1陶瓷颜料在釉料中的使用性能
在烧成中，釉与色料之间的相互作用会使呈色发生很
大变化，有些呈色就稳定，有些则活泼，和颜料的相
互作用强烈。如有许多色料在 釉中有ZnO时呈色不稳定
要求ZnO的含量高， 以保证色料的稳定性。
有些色料之间有不相容
如含Cr2O3的色料和含氧化锡的 色料不能共存。由于挥发性物质的相 互影响，在同一窑炉中施有不同色料 的制品会相互污染。
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。
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。