液相法制备锆镨黄色料

汪开平

（景德镇陶瓷大学科技艺术学院，景德镇 333001）

1 前言

陶瓷色料是装饰建筑卫生陶瓷产品的外衣[1]。锆镨黄色料呈色鲜亮，在少量使用时，可获得柔和色调[2]。以硅酸锆为载体的锆基色料具有高温稳定性好、化学稳定性好等特性[3]。降低生产成本，制备呈色较亮、稳定性好的锆镨黄色料，一直是陶瓷色料厂努力的方向[4-6]。实验采用液相法制备以硅酸锆为基础的锆镨黄色料，通过探讨不同溶液浓度和加入矿化剂对色料的影响，来制备呈色较好、晶粒尺寸均匀饱满的镨黄色料。

2 实验

2.1 实验原料

实验所用原料为工业纯的化合物，主要化合物有白色粉末的硅酸钠（Na2SiO4·9H2O）＞98%，白色粉末的氯氧锆（ZrOCl2）＞99.5%，白色粉末的氟化钠（NaF）＞98%，白色粉末的氯化铵（NH4Cl，工业纯），白色粒状的氯化钠（NaCl，工业纯）。

2.2 液相法制备色料

2.2.1 制备质量分数

制备质量分数为10%的PrCl3溶液，配制0.5 mol/L的硅酸钠（Na2SiO3·9H2O）溶液和不同浓度氯氧锆溶液，配比如下表1。

表1 氯氧锆配比

用已配好的0.5 mol/L的硅酸钠分别滴定不同浓度的氯氧锆溶液，由于滴定时有沉淀产生，故需要磁力搅拌器，以便于更充分的反应。滴定时控制滴定液体的流速，滴定后控制PH=8左右。滴定完成后，用抽滤机抽滤并再次倒出用水洗，再抽滤，直至虑后液体为中性。将抽滤后的沉淀物用钵装好，放入烘干箱中烘干；烘干后拿出来放入研钵中研磨；之后称量装入透明的小袋子中，用标签纸标号。在表 1 中 1#、2#、3#、4#、5# 滴定烘干所得的粉体分别加入矿化剂3%NaF和4%NaCl。6#粉体多做一个配方，分别加入3%NaF、4%NH4Cl，为7#，将坩埚放入高温炉中合成，合成温度为1000℃，升温速率为80 min，保温30 min。烧好的色料，研磨后，测试Lab三度值。

2.2.2 固相法制备硅酸锆色料

按化合物的质量百分数固相法制备色料，配方如下表2。

表2 实验配方

同样分两组，一号加入3%NaF和4%NaCl，二号加入3%NaF和4%NH4Cl，分别标记为8#、9#。将配好的料放入高温炉中烧，合成温度为1000℃，升温速率为80 min，保温 30 min。

2.3 实验安排

采用中国科学院科学仪器厂生产的KYKY-1000B型扫描电子显微镜对试样进行SEM分析，用WSD-3A型色度分析仪（北京康光光学仪器）对色料进行色度值测试。

3 实验结果与分析

3.1 不同合成方法制得硅酸锆色料的SEM照片

实验选取浓度为0.5 mol/L液相法制备的硅酸锆7#色料，测试其原始粒度大小见图1；选取固相法制备的硅酸锆8#色料，测试其原始粒度大小见图2。

从图1来看，液相法制备的锆镨黄色料粉体粒度均匀；而图2固相法制备的锆镨黄色料粉体粒度不均匀。图1的色料粉体由于结晶相较好，故目测粉体发色较好，呈色较亮；而图2色料粉体由于结晶相较差，故目测得粉体发色较差，呈色较暗。

由于液相法制备色料时，色料中的显色离子是通过特定的化学反应参与色料的组成，在粒度上的要求就可以更加的细化，而固相法是通过不同反应物之间晶格的取代等一系列方法使得显色元素参与晶格，故液相法制备的色料更细，更均匀。

3.2 色料粉体三度值的测试

不同方法制备的色料粉体三度值见如表3（测得均是Lab坐标，其中L表示颜色深浅，a表示红度值，b表示黄度值）。

表3 粉体三度值

从表3来看，对于液相法制备的色料，粉体的颜色深度和黄色的程度变化不是很大，目测颜色外观差别不明显。6#色料是浓度为0.5 mol/L加入的矿化剂是NaF和NaCl，其黄度值最大，但从a值中可以证实现实目测的颜色；3#是0.6 mol/L的色料，a值最大说明色料的发色带较浅，发色带有红色；而4#即0.8 mol/L的a值是负值，说明颜色较深，色料发色红色不明显；故浓度为0.5 mol/L的溶液制备锆镨黄色料，呈色最好。

液相法制备的色料较固相法制备的要好得多，液相法制备的色料黄度值较高，显色明显。而固相法的黄度值较差，显色不明显。6#、8#加入的矿化剂是NaF和NaCl，7#、9#加入的矿化剂是NaF和NH4Cl，显然6#较7#黄度值要好，8#比9#的黄度值要好得多。矿化剂的加入可以促进固相反应，产生的气液相还可以使固相反应更完全；加入矿化剂还可以使反应活化能明显降低烧成温度，降低生产成本；更重要的是加入矿化剂使更多的镨离子与基团结合，改善其呈色性能。实验色料的重量与理论值不符，主要是因为反应不充分，抽虑不干净，NaCl固体的残留，实验操作中的遗漏，导致色料成分的流失等等。

4 结论

液相法制备的锆镨黄色料在浓度为0.5 mol/L，所加矿化剂为NaF和NaCl时，黄度值最大。液相法制备的锆镨黄色料粉体粒度均匀，结晶较好，呈色较好。液相法制备色料，氯氧锆的浓度很重要。矿化剂的加入对色料的发色影响较大。