在建筑陶瓷的釉料配方中, 氧化鋯在釉料中主要以乳濁劑的形式出現(xiàn),雖然氧化鋯具有良好的乳濁作用,但出于成本考慮,目前一般都是加入鋯英砂或者硅酸鋯。
氧化鋯不僅有乳濁的效果, 還能增大抗釉面龜裂性及釉面硬度, 特別是在瓷器釉料中加入氧化鋯或者鋯英砂, 可顯著提高白度和抗磨性。 加入量以鋯英砂8%~12%、氧化鋯或硅酸鋯 6%以上為佳。
1、單斜電熔氧化鋯在釉料中的應用
氧化鋯工業(yè)產品中主要有兩大類產品, 按照生產工藝劃分為電熔鋯和化學鋯。
自20 世紀以來,陶瓷釉用色料總體研究進展不大,但有一個例外,即鋯基色料的研究、開發(fā)及應用,幾乎席卷了除黑色色料以外的所有顏色領域,其影響之深是過去的傳統(tǒng)色料所遠遠不及的。在陶瓷色料中,鋯基色料具有如下特點:
①呈色穩(wěn)定性好,即在高溫條件下不易反應、不放出氣體、抗腐蝕,在熔融釉中溶解度小,色彩穩(wěn)定;
② 呈色力強,在釉料中加入較少量,就可達到所需的色度;
③ 混溶性好,不同顏色的鋯基色料之間可按任意比例在釉料中混合使用,制備出各種豐富多彩的調和色,應用范圍廣;
④ 色澤純正,色料受燒成氣氛、基釉成分影響較小,對釉料適應性強,色料顏色飽和度大,呈色鮮艷。
根據(jù)鋯基色料的上述特點,電熔氧化鋯被越來越廣泛的應用在陶瓷色釉料的生產中。
表1 鋯基陶瓷色料的種類和應用
色料 | 組成 | 構成礦物 | 應用 |
鋯黃 | Co-Cr-Zr | 鋯英石 | 色釉 |
釩鋯黃 | Zr-V | 斜鋯石 ZrO2(V) | 色釉、釉下彩 |
鐠黃 | Zr-Si-Pr | 鋯英石 ZrSiO4(Pr) | 色釉、色坯、釉上 |
鎘黃 | Zr-Si-Cd-S | CdS 被 ZrSiO4 包裹 | 色釉、釉下彩 |
釩鋯藍 | Zr-Si-V | 鋯英石 ZrSiO4(V) | 色釉、色坯 |
鋯鐵紅 | Zr-Si-Fe | 鋯英石 ZrSiO4(Fe) | 色釉、色坯、釉下彩 |
鋯基陶瓷色料主要有釩鋯藍、鋯鐠黃、釩鋯黃、鋯鐵紅、鋯灰等,其組成及用途如上表所示。釩鋯藍最早被發(fā)現(xiàn),1949 年由美國的克雷倫斯·斯布萊特首先合成出來; 鐠黃則是由日本學者在 1952 年首先合成出來;鋯鐵紅色料在鋯基色料中開發(fā)得最晚,1960 年以后才開發(fā)出來。在合成硅酸鋯的過程中,過渡金屬和稀土金屬離子能進入其晶格,形成光亮穩(wěn)定的色劑。例如,釩離子進入ZrSiO4 晶格成為釩- 鋯藍;鐠離子進入ZrSiO4 形成鐠黃;鉻、鐵分別形成硅酸鋯綠、鋯鐵紅等各種固溶體型的色劑。
2、化學鋯在鋯鐵紅和釩鋯黃中的應用
化學鋯外觀為白色晶體狀,產品雜質較電熔鋯少,具有耐高溫、耐腐蝕、高介電常數(shù)、低熱膨脹系數(shù)和導熱系數(shù), 技術參數(shù)為:ZrO2≥99.5%;SiO2≤0.025%;Fe2O3≤0.01%; TiO2≤0.01%。
在陶瓷色料鋯鐵紅和釩鋯黃的生產中, 化學鋯生產出來的產品比電熔鋯發(fā)色明顯鮮艷很多, 而且高溫穩(wěn)定性能更好,出于成本上的考慮,部分廠家通常都是兩種氧化鋯搭配著使用。 由于釩鋯黃產品是通過釩粘附在鋯晶體的六角形邊緣上,而不是包裹類型的結構,因而, 提高氧化鋯的表面活性是提高釩鋯黃產品性能的唯一途徑。 化學法生產的氧化鋯由于純度高、表面活性好,非常適合釩鋯黃的生產,通過優(yōu)化配方和控制球磨工藝,使用化學鋯可以生產出高質量的釩鋯黃產品。另外,在鋯鐠黃的生產中,化學鋯生產的產品具有不可代替性, 其在仿古磚釉料中的發(fā)色性能明顯好于電熔鋯產品,高溫穩(wěn)定性非常好,黃度值至少比電熔鋯產品高 10%以上。
總結
目前,市場上對滾筒印花和仿古磚的接受度較高,因而鋯系色料非常暢銷, 除了市場流行淺色系列的仿古和瓷片類產品外,鋯系色料的穩(wěn)定性、發(fā)色鮮艷飽和度好等都是其受市場歡迎的因素之一。
左:仿古磚 右:鋯基黃色釉料制品
陶瓷制品離不開裝飾,好的裝飾使制品身價百倍,裝飾材料是裝飾的物質基礎,陶瓷色料是最重要的陶瓷裝飾材料,由此可見陶瓷色料在陶瓷裝飾中的地位,也即可知氧化鋯在陶瓷裝飾中的地位。
粉體圈 小黑楊整理
參考來源:
[1]秦威,胡冬娜. 淺談電熔氧化鋯在陶瓷行業(yè)中的應用[J]. 佛山陶瓷,2010,(12):18-21.
[2]康蓉,郭東升. 電熔氧化鋯的應用及前景[J]. 稀有金屬快報,2007,(01):48-50.
作者:粉體圈
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