電熔氧化鋯生產鋯鐵紅色料的發色效果及應用

摘要：本文簡要對比特種電熔鋯與普通電熔鋯、化學鋯之間的物理化學性質的差異，并研究它們在不同條件下，制成的鋯鐵紅色料的發色情況。結果表明：采用特種電熔鋯生產的鋯鐵紅色料，其發色效果及耐溫性能等指標都達到甚至超過化學鋯的標準，在工業化生產應用中取得了較好的效果。

關鍵詞：特種電熔氧化鋯；普通電熔氧化鋯；化學氧化鋯；鋯鐵紅色料；發色

1 前言

氧化鋯按生產工藝的不同，分為化學氧化鋯和電熔氧化鋯。化學氧化鋯是采用氯堿化工及高溫煅燒等工藝生產出來的，其產品純度高、質量好，但生產工藝流程較長，需消耗大量的酸堿試劑，因此，生產成本較高。電熔氧化鋯則是采用電弧爐熔煉的方法進行生產，其工藝流程較短，生產成本較低，但產品的純度和一些物理性能稍差。氧化鋯是生產鋯系色料的主要原料，在陶瓷顏料鋯系三原色中，鐠黃、釩鋯蘭的生產均已大量使用電熔氧化鋯。鋯鐵紅色料由于對氧化鋯的品質要求高，目前市場上絕大多數色料廠家都采用化學鋯來生產和研究，還沒有全部使用電熔氧化鋯來生產鋯鐵紅色料。因此，開發研究電熔氧化鋯替代化學鋯在鋯鐵紅色料的應用具有重要的意義。

三祥公司近年開發的特種電熔氧化鋯（簡稱特種電熔鋯）產品可以全部替代化學鋯生產鋯鐵紅色料，該產品的成功開發，填補了國內鋯鐵紅色料生產用的氧化鋯不能全部采用電熔氧化鋯生產的空白。本文通過對氧化鋯制備鋯鐵紅色料的研究，對比特種電熔鋯與普通電熔鋯、化學鋯之間的物理化學性質的差異，以及其不同的發色效果。

2 化學鋯、特種電熔鋯、普通電熔鋯的主要物理和化學性能區別

采用X射線熒光衍射儀對化學鋯、特種電熔鋯、普通電熔鋯的化學成份進行分析，其結果如表1所示。

從表1可以看出，普通電熔氧化鋯經過特殊熔煉工藝加工處理后，電熔氧化鋯中的雜質含量有所降低，經特殊熔煉工藝加工處理的特種電熔鋯的成份更接近化學鋯。

采用電子顯微鏡對化學鋯、特種電熔鋯、普通電熔鋯的晶貌進行對比分析，其結果如圖1、圖2和圖3所示。

從圖1、圖2、圖3可知，經特殊熔煉工藝加工處理的特種電熔鋯的形貌發生明顯的變化，未處理時呈不規則多面體狀，而處理后則呈橢圓球狀趨于接近化學鋯的形貌，化學鋯的形貌則接近球狀。

采用BET比表面積儀對化學鋯、特種電熔鋯、普通電熔鋯的比表面積進行分析，其結果如表2所示。

從表2可以看出，普通電熔鋯與特種電熔鋯的比表面積相近，均略低于化學鋯的數值。

3 鋯鐵紅發色試驗

3.1原料和試劑

本試驗使用的主要原材料是三祥公司普通電熔氧化鋯和特種電熔鋯、化學鋯、石英粉、氧化鐵紅：礦化劑為氟硅酸鈉、氯化鉀、氟化鋇、氟化鎂等，均為化學純，所用原料的性質如表3所示。所采用的釉為乳濁釉、透明釉。

3.2試驗步驟

（1）在天平上分別稱取各種釉50g、鋯鐵紅色料2.5g、三聚磷酸鈉0.15g；

（2）把所有樣品裝入快速球磨機中球磨6min，其中料：球：水=1：2：0.35：

（3）施釉，施釉重量為1g釉水/cm²；

（4）施釉后的試樣置于電爐中燒成，煅燒溫度為1200℃，保溫20min左右，升溫速度為200～300℃/h，燒成結束后自然冷卻；

（5）采用X-Rite色差儀分別檢測不同樣品的色差值，判別其發色效果。

3.3試驗內容

3.3.1特種電熔鋯與化學鋯、普通電熔鋯發色試驗

當釉的燒成溫度為1200～時，特種電熔鋯與化學鋯、普通電熔鋯分別選用透明釉、乳濁釉進行發色對比試驗，其結果分別見表4、表5。

由表4的色度值可以計算出△E，當采用1200℃透明釉時，其色差值△E=0.4；當采用1200℃乳濁釉時，其色差值△E=0.2。

由表5的色度值可以計算出△E，當采用1200℃透明釉時，其色差值△E=9.66；當采用1200△乳濁釉時，其色差值△E=8.07。

綜上所述，在同等條件下，經特殊熔煉工藝加工處理的特種電熔鋯制備鋯鐵紅色料的發色各項指標基本接近化學鋯的標準，綜合效果△E都在0，5左右，與普通電熔鋯的效果相比，特種鋯發色效果明顯提升，△E都在8以上。

3.3.2不同溫度下發色效果

為了更好地了解燒成溫度對發色效果的影響，分別選擇燒成溫度為1050℃、1150℃、1250℃的乳濁釉進行對比試驗，其結果如表6所示。

從表6可知，不同的燒成溫度對特種電熔鋯與化學鋯的色差值有一定的影響，當溫度為1050℃時，其色差值△E=0.44；當溫度為1150℃時，其色差值△E=0.15；當溫度為1250℃時，其色差值△E=0.53。因此，在耐溫性方面，特種電熔鋯的耐溫性能基本達到化學鋯的發色效果，高低溫度的各項發色指標都接近化學鋯的標準，綜合效果△E都在0.5左右，隨著釉水燒成溫度的提高，發色差別越來越大。

3.3.3大規模生產時鋯鐵紅色料在陶瓷制品中的發色效果

特種電熔鋯研制成功后，已經大批量應用于鋯鐵紅色料的生產，鋯鐵紅色料在陶瓷制品中的發色效果對比情況如表7所示。

本試驗采用乳濁釉進行大批量的生產，從表7可知，化學鋯與特種電熔鋯的色差值△E=0.61。因此，特種電熔鋯生產鋯鐵紅色料的發色達到化學鋯的要求，經生產驗證，完全可以替代化學鋯來生產鋯鐵紅色料。

4 結論

三祥公司的特種電熔鋯產品，即經過特殊熔煉工藝等處理的普通電熔鋯，一方面可以改善電熔氧化鋯的物理和化學性能，提高氧化鋯粉純度，增大反應活性：另一方面在鋯鐵紅色料領域的使用效果達到甚至優于化學鋯。在不同的釉中，其著色力、色調及耐溫性能等方面均達到化學鋯的要求，完全可以取代化學鋯生產鋯鐵紅色料，在同等品質上有明顯的價格優勢，為下游客戶節約了原材料生產成本。

通過下游鋯鐵紅企業的使用證明，采用特種電熔鋯生產鋯鐵紅色料，在多種不同的釉中的發色效果及耐溫性能方面，已明顯優于國內同類電熔氧化鋯產品，使用效果完全達到化學鋯的水平，各項指標都與化學鋯標準相近，在成本上明顯低于化學鋯，深受下游客戶的青睞，市場前景十分廣闊。