钴蓝影响硅酸锆发色的实验研究

付 强

(吉林省建筑材料工业设计研究院 长春 130062)



钴蓝影响硅酸锆发色的实验研究

付 强

(吉林省建筑材料工业设计研究院 长春 130062)

针对钴蓝在不同添加量和不同细度对硅酸锆发色的影响进行实验，确定了添加量、细度与硅酸锆发色的关系。结果表明：钴蓝能显著改变硅酸锆的色调，使黄白色硅酸锆呈青白色，但却不能增加其白度，添加量过多反而会使亮度下降，影响白度；钴蓝细度的变化对硅酸锆发色无明显影响。添加微量的钴蓝可改变其色调，可拓宽硅酸锆的应用范围。

硅酸锆 发色 钴蓝

钴蓝也叫帝王蓝、天蓝色素，呈鲜艳的蓝色，其色调饱和，是一种高性能的无毒环保无机颜料。该颜料呈粉末状，具有极好的遮盖力、较强的着色力和分散性，因此被广泛应用于耐高温涂料、陶瓷、搪瓷、玻璃、耐高温工程塑料等的着色以及美术颜料等领域。

硅酸锆(ZrSO4)化学性能稳定，是一种优质、价廉的乳浊剂，被广泛应用于建筑陶瓷、日用陶瓷、卫生陶瓷，在釉料或坯体中起遮盖及增白作用。

目前含硅酸锆的白瓷大部分呈象牙白色，但部分陶瓷企业希望含锆白瓷，呈青白色。据文献报道[1]：采用硅酸锆(ZrSO4)、石英粉(SiO2)、氧化铝(Al2O3)为原料，通过对硅酸锆的掺杂嫁接，得到合成锆，能增加其白度。硅酸锆的增白作用是它在陶瓷烧成后可形成斜锆石等，从而对入射光波形成散射。该合成锆只是通过氧化铝增加“硅酸锆”粉的表观白度，降低其含锆量，因而可大幅减弱其乳浊效果和提高釉面白度。中国专利“一种陶瓷增白剂的制造方法”[2]中公开了一种将锆英石与磷酸铝或磷酸锆混合制备陶瓷增白剂的方法。该方法与上述合成锆类似，其混合物并不是真正意义上的硅酸锆。目前市场上也有使用煅烧高岭土、高白氧化铝、煅烧煤矸石等一种或多种粉体与硅酸锆粉进行简单复配改性而成的“硅酸锆”，这种“硅酸锆”同样由于锆含量低，乳浊效果差，仅能用于低端陶瓷坯料，无法使用在陶瓷釉料。本研究希望在不影响硅酸锆乳浊度的前提下，通过钴蓝改变原有色调来满足客户的需求。

1 实验

1.1 实验原理

在L*，a*，b*颜色系统中，明度值L*对应亮度(L=0=黑暗，L=100=白光)，a*用来描述红绿轴，b*用来描述黄蓝轴。试样与标准版比较之后用△L、△a、△b表示，△L+表示偏白，△L-表示偏黑；△a+表示偏红，△a-表示偏绿；△b+表示偏黄，△b-表示偏蓝。根据上述原理，通过添加钴蓝颜料，增加蓝度值，对硅酸锆在坯体和釉料中发色进行实验研究。

1.2 实验用原料

钴蓝颜料(325目)产地为江西，其性状见表1；透明熔块及陶瓷坯料来自广东某厂；硅酸锆粉(D50=1.0 μm)由蚌埠华洋公司采用澳大利亚澳禄卡资源有限公司Eucla优级锆英砂制得，其化学成分见表2。

表1 钴蓝性状简介

表2 实验用硅酸锆化学成分(质量%)

1.3 实验设备与仪器

1 L3快速研磨机、高温煅烧炉、激光粒度分析仪、电子天平(精度0.000 1 g)、DN-B型白度仪、日本柯尼卡美能达CM-2500d型分光测色计。

1.4 实验方法

将325目钴蓝0.1 wt‰～0.5 wt‰按不同质量比例加入硅酸锆干粉中，用快速磨湿法混合5 min，得到复配硅酸锆粉Zr1～Zr5。烘干后，将复配硅酸锆粉分别按2%均匀加入到坯料中进行模压成形，得到试样ZP1.1～ZP1.5。将复配硅酸锆粉分别按15%均匀加入到透明熔块中制成釉浆，在素坯上刮釉，得到试样ZY1.1～ZY1.5。将ZP和ZY试样在同一条件下(温度为1 200 ℃)煅烧，保温2 h后取出测量白度、色差。

颜料经研磨处理后，颜料颗粒的表面积增大，着色能力增强[3]。对钴蓝颜料先进行预处理，用硅酸锆研磨球将325目钴蓝湿法研磨后，再过1 250目筛，经烘干处理后，再重复上述步骤，用此方法研究钴蓝细度对硅酸锆发色的影响。

2 结果及分析

钴蓝耐温性达1 200～1 400 ℃，它除具有良好的耐光性、折光性、耐酸性和耐碱性，且无毒，除此之外，钴蓝还具有很好的防红外线的功能。因此，可以运用于各种需要高着色力、高耐温、不迁移、不渗色、高保色和高抗老化等领域。本实验中，由于钴蓝添加量十分微量，所以对陶瓷坯体和釉面的烧成温度基本无影响。

2.1 不同添加量的钴蓝对硅酸锆发色的影响

表3 不同钴蓝添加量比例对坯体发色的影响

从表3可知，在对坯体发色影响方面，钴蓝添加量对a+影响较小，对b+影响较大。钴蓝添加比例越高，试样b+越小，随着钴蓝添加比例的增加，试样的亮度逐渐降低，添加量达到0.5‰时，样品表面明显发暗。

从表4可以看出，钴蓝对釉面发色和对坯体发色影响的规律基本一致。钴蓝添加量对a+影响较小，对b+影响较大。钴蓝添加比例越高，试样的b+越小，即偏离黄调，偏向蓝调，肉眼看呈青白色。随着钴蓝添加比例的增加，试样的亮度逐渐降低，添加量为0.5‰时，釉面明显发暗。部分试样釉面出现了蓝色小点，分析是由于钴蓝没有分散均匀造成的。

表4 不同钴蓝添加量比例对釉面发色的影响

2.2 钴蓝细度对硅酸锆发色的影响

经验得知，锆镨黄、锆钒蓝研磨后发色会明显减弱，鲜艳的色调会变得暗淡。本实验中，钴蓝研磨细化后，其色泽依然鲜艳、饱满。初步分析是因为机械研磨破坏了锆镨黄、锆钒蓝晶体机构，而钴蓝是具有尖晶石结构的混相金属氧化物颜料，这种结构特点反映在形态上呈完好的立方晶形，晶胞体积大，晶胞高度对称，晶体结构稳定[4]。

根据表3、表4分析结果得出，选取最佳添加比例为0.3 wt‰，做不同细度影响对比。表5和表6分别为不同细度钴蓝对坯体发色釉面发色的影响。从表5、表6可以看出，钴蓝细度对硅酸锆粉在坯体及釉面中发色无明显影响。研磨细化处理后，釉面无可见蓝点，釉面更加柔和美观。

表5 不同细度钴蓝对坯体发色的影响

表6 不同细度钴蓝对釉面发色的影响

3 结论

钴蓝颜料是一种优良的着色剂，作为表面调色剂能显著改变硅酸锆的色调，使黄白色硅酸锆呈青白色，且其细度越细越好，但并不能增加硅酸锆的白度值，添加量过多反而会使亮度下降，影响白度。质量稳定是硅酸锆生产中的重要技术指标，高档硅酸锆的稳定应包括砂源、生产成品粉体性能的稳定化处理。由于钴蓝颜料着色能力极强，为保证产品质量，在生产中要严格控制其添加量，添加比例在0.2 wt‰～0.3 wt‰为宜，且将其均匀分散于硅酸锆中，避免坯体及釉面出现小蓝点。由于钴蓝并没有进入到硅酸锆晶格，该方法只是简单利用了三原色的混合调色原理。

1 郝小勇.合成锆简介[J].全国性建材核心期刊——陶瓷，2012(5):9～11

2 徐明晗，鞠银燕，宋杰光，等.湿法球磨制备超细钴蓝粉体的研究[J].硅酸盐通报，2014，33(10)：2 716～2 719

3 况学成.一种陶瓷增白剂的制造方法:中国专利，2011103284571[P].2011-11-25

4 刘竹波，叶明泉，韩爱军.尖晶石型钴蓝颜料的研究进展[J].化工进展，2008，27(4)：483～487

(续上期)

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(未完待续)

Experimental Study on Effect of Cobalt on Zirconium Silicate Color

Fu Qiang

(Jilin Province Building Materials Industry Design and Research Institute,Changchun,130062)

This paper for cobalt blue in different adding amount and fineness of zirconium silicate color was affected by test to determine the adding amount, fineness and zirconium silicate color. The results show that: cobalt blue can significantly change the zirconium silicate color tone, yellow white zirconium silicate was bluish white, but actually cannot increase zirconium silicate whiteness value, adding too much but will make the brightness down, affecting the whiteness; changes in cobalt blue fineness of zirconium silicate color has no obvious influence. Trace cobalt blue can change the tone of zirconium silicate, and expanded the scope of application of zirconium silicate.

Zirconium silicate; Color; Cobalt blue

付强(1964～)，本科，高级工程师；主要从事建筑材料的研究工作。

TU522

A

1002-2872(2016)11-0040-03