液相法制備鋯鐠黃色料

汪開平

（景德鎮陶瓷大學科技藝術學院，景德鎮 333001）

1 前言

陶瓷色料是裝飾建筑衛生陶瓷產品的外衣[1]。鋯鐠黃色料呈色鮮亮，在少量使用時，可獲得柔和色調[2]。以硅酸鋯為載體的鋯基色料具有高溫穩定性好、化學穩定性好等特性[3]。降低生產成本，制備呈色較亮、穩定性好的鋯鐠黃色料，一直是陶瓷色料廠努力的方向[4-6]。實驗采用液相法制備以硅酸鋯為基礎的鋯鐠黃色料，通過探討不同溶液濃度和加入礦化劑對色料的影響，來制備呈色較好、晶粒尺寸均勻飽滿的鐠黃色料。

2 實驗

2.1 實驗原料

實驗所用原料為工業純的化合物，主要化合物有白色粉末的硅酸鈉（Na2SiO4·9H2O）＞98%，白色粉末的氯氧鋯（ZrOCl2）＞99.5%，白色粉末的氟化鈉（NaF）＞98%，白色粉末的氯化銨（NH4Cl，工業純），白色粒狀的氯化鈉（NaCl，工業純）。

2.2 液相法制備色料

2.2.1 制備質量分數

制備質量分數為10%的PrCl3溶液，配制0.5 mol/L的硅酸鈉（Na2SiO3·9H2O）溶液和不同濃度氯氧鋯溶液，配比如下表1。

表1 氯氧鋯配比

用已配好的0.5 mol/L的硅酸鈉分別滴定不同濃度的氯氧鋯溶液，由于滴定時有沉淀產生，故需要磁力攪拌器，以便于更充分的反應。滴定時控制滴定液體的流速，滴定后控制PH=8左右。滴定完成后，用抽濾機抽濾并再次倒出用水洗，再抽濾，直至慮后液體為中性。將抽濾后的沉淀物用缽裝好，放入烘干箱中烘干；烘干后拿出來放入研缽中研磨；之后稱量裝入透明的小袋子中，用標簽紙標號。在表 1 中 1#、2#、3#、4#、5# 滴定烘干所得的粉體分別加入礦化劑3%NaF和4%NaCl。6#粉體多做一個配方，分別加入3%NaF、4%NH4Cl，為7#，將坩堝放入高溫爐中合成，合成溫度為1000℃，升溫速率為80 min，保溫30 min。燒好的色料，研磨后，測試Lab三度值。

2.2.2 固相法制備硅酸鋯色料

按化合物的質量百分數固相法制備色料，配方如下表2。

表2 實驗配方

同樣分兩組，一號加入3%NaF和4%NaCl，二號加入3%NaF和4%NH4Cl，分別標記為8#、9#。將配好的料放入高溫爐中燒，合成溫度為1000℃，升溫速率為80 min，保溫 30 min。

2.3 實驗安排

采用中國科學院科學儀器廠生產的KYKY-1000B型掃描電子顯微鏡對試樣進行SEM分析，用WSD-3A型色度分析儀（北京康光光學儀器）對色料進行色度值測試。

3 實驗結果與分析

3.1 不同合成方法制得硅酸鋯色料的SEM照片

實驗選取濃度為0.5 mol/L液相法制備的硅酸鋯7#色料，測試其原始粒度大小見圖1；選取固相法制備的硅酸鋯8#色料，測試其原始粒度大小見圖2。

從圖1來看，液相法制備的鋯鐠黃色料粉體粒度均勻；而圖2固相法制備的鋯鐠黃色料粉體粒度不均勻。圖1的色料粉體由于結晶相較好，故目測粉體發色較好，呈色較亮；而圖2色料粉體由于結晶相較差，故目測得粉體發色較差，呈色較暗。

由于液相法制備色料時，色料中的顯色離子是通過特定的化學反應參與色料的組成，在粒度上的要求就可以更加的細化，而固相法是通過不同反應物之間晶格的取代等一系列方法使得顯色元素參與晶格，故液相法制備的色料更細，更均勻。

3.2 色料粉體三度值的測試

不同方法制備的色料粉體三度值見如表3（測得均是Lab坐標，其中L表示顏色深淺，a表示紅度值，b表示黃度值）。

表3 粉體三度值

從表3來看，對于液相法制備的色料，粉體的顏色深度和黃色的程度變化不是很大，目測顏色外觀差別不明顯。6#色料是濃度為0.5 mol/L加入的礦化劑是NaF和NaCl，其黃度值最大，但從a值中可以證實現實目測的顏色；3#是0.6 mol/L的色料，a值最大說明色料的發色帶較淺，發色帶有紅色；而4#即0.8 mol/L的a值是負值，說明顏色較深，色料發色紅色不明顯；故濃度為0.5 mol/L的溶液制備鋯鐠黃色料，呈色最好。

液相法制備的色料較固相法制備的要好得多，液相法制備的色料黃度值較高，顯色明顯。而固相法的黃度值較差，顯色不明顯。6#、8#加入的礦化劑是NaF和NaCl，7#、9#加入的礦化劑是NaF和NH4Cl，顯然6#較7#黃度值要好，8#比9#的黃度值要好得多。礦化劑的加入可以促進固相反應，產生的氣液相還可以使固相反應更完全；加入礦化劑還可以使反應活化能明顯降低燒成溫度，降低生產成本；更重要的是加入礦化劑使更多的鐠離子與基團結合，改善其呈色性能。實驗色料的重量與理論值不符，主要是因為反應不充分，抽慮不干凈，NaCl固體的殘留，實驗操作中的遺漏，導致色料成分的流失等等。

4 結論

液相法制備的鋯鐠黃色料在濃度為0.5 mol/L，所加礦化劑為NaF和NaCl時，黃度值最大。液相法制備的鋯鐠黃色料粉體粒度均勻，結晶較好，呈色較好。液相法制備色料，氯氧鋯的濃度很重要。礦化劑的加入對色料的發色影響較大。