Co1-xZnxMgyAl2O4颜料制备及其性能的研究

论文摘要

钴蓝（CoAl2O4）是尖晶石型材料的一种,广泛应用于陶瓷颜料中。本文采用固相法和沉淀法作为研究手段,制备出高温下稳定存在的钴系陶瓷颜料。采用X-射线衍射仪（XRD）、紫外可见分光光度计（Uv-Vis Spectrometer）、分光色度差仪分别对样品的结构、紫外可见的反射性能、颜料的呈色进行了表征。在固相法中,考察了钴系颜料的合成温度,讨论了复合钴蓝的性能以及在釉中对颜料呈色的影响。实验表明:CoAl2O4颜料的最佳温度为1280℃;ZnO-CoO-Al2O3系颜料的最佳温度为1300℃;在Zn2+︰Co2+=0.5︰0.5时,ZnO-CoO-Al2O3系颜料呈色最纯正;引入矿化剂可以降低颜料的合成温度;用Zn2+、Mg2+取代部分Co2+形成复合型的钴蓝颜料,钴蓝颜料的呈色与性能都得到了改善。在沉淀法中,考察了钴系颜料的合成温度;讨论了原料的种类、溶液的浓度、沉淀剂的种类、滴定时间、洗涤水的种类、烧成温度等因素对ZnO-CoO-Al2O3系颜料的组成、结构、颜色性能的影响。实验表明:CoAl2O4颜料的最佳温度为1200℃;Co1-xZnxAl2O4颜料的最佳温度为1300℃;在溶液浓度为0.3 mol/L、氨水（1 mol/L）为沉淀剂、滴定时间为1.5h;Zn2+︰Co2+=0.5︰0.5时,ZnO-CoO-Al2O3系颜料呈色最纯正;分别用Mg2+取代Co0.5Zn0.5Al2O4结构中的Co2+、Zn2+,发现Mg2+取代Co2+,并且Mg2+的含量为0.1 mol/L时,效果最好。ZnO-CoO-Al2O3系颜料在基础釉中都能稳定存在,不同的基础釉对颜料呈色有一定的影响,ZnO-CoO-Al2O3系颜料在钙钡釉中最稳定,在钙锌釉中其次,在钙镁釉中最差,含硼砂较多时的釉介于钙锌釉和钙镁釉之间;在Zn2+︰Co2+=0.5︰0.5时,固相法比沉淀法制备的颜料在基础釉中的稳定性差。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 课题的选取及其意义
• 1.2 课题技术可行性
• 1.3 课题研究的目的
• 1.4 本课题拟解决的问题
• 2 文献综述
• 2.1 陶瓷颜料简介
• 2.1.1 陶瓷颜料在国内外的发展
• 2.1.2 陶瓷颜料的装饰
• 2.1.3 陶瓷颜料的分类
• 2.2 陶瓷颜料评价的物理学原理
• 2.2.1 颜料的物理学原理
• 2.2.2 陶瓷颜料的评价
• 2.3 尖晶石型陶瓷颜料的研究进展
• 2.4 钴蓝颜料的化学结构及显色机理
• 2.4.1 钴蓝颜料的结构
• 2.4.2 钴蓝颜料的显色机理
• 2.5 钴系颜料的制备方法
• 2.5.1 固相反应法
• 2.5.2 气相法
• 2.5.3 液相法
• 2.5.4 溶胶-凝胶法
• 2.5.5 水热法
• 2.5.6 共沸蒸馏法
• 2.5.7 微乳液法
• 2.5.8 沉淀法
• 2.6 化学沉淀法的基本原理
• 2.7 国内外现状及发展趋势
• 3 固相法制备钴系颜料
• 3.1 实验原料
• 3.2 实验主要仪器设备
• 3.3 实验原理与方案
• 3.4 工艺流程
• 3.5 样品的测试
• 3.5.1 X 射线衍射分析（XRD）
• 3.5.2 CIE 颜色测试分析
• 3.5.3 颜料反射率测试
• 3.6 实验内容
• 3.6.1 钴蓝颜料的探索
• 3.6.2 钴-铝-锌系颜料的研究
• 2+、Zn²⁺比例的研究'>3.6.2.1 钴-铝-锌系颜料中C0²⁺、Zn²⁺比例的研究
• 3.6.3 钴-铝-镁系颜料的研究
• 3.6.4 基础釉对钴系颜料稳定性的研究
• 3.7 实验结果分析与讨论
• 3.7.1 不同煅烧温度对钴蓝颜料粉体的影响
• 3.7.2 温度与组成对钴-铝-锌系颜料的影响
• 3.7.2.1 煅烧温度对钴-铝-锌系颜料的影响
• 2+部分取代C0²⁺对钴蓝颜料的结构与呈色的影响'>3.7.2.2 Zn²⁺部分取代C0²⁺对钴蓝颜料的结构与呈色的影响
• 2+、Zn²⁺比例对钴-锌-铝系颜料的结构与呈色的影响'>3.7.2.3 C0²⁺、Zn²⁺比例对钴-锌-铝系颜料的结构与呈色的影响
• 0.5Zn_0.5Al₂0₄ 样品的结构与呈色的影响'>3.7.2.4 矿化剂对Co_0.5Zn_0.5Al₂0₄样品的结构与呈色的影响
• 3.7.2.5 不同温度对引入矿化剂颜料呈色的影响
• xZn_1-xAl₂0₄结构中Al³⁺过量与未过量的比较'>3.7.3 在Co_xZn_1-xAl₂0₄结构中Al³⁺过量与未过量的比较
• 3.7.4 钴-铝-镁系颜料对钴蓝颜料的结构与呈色的影响
• 3.7.5 钴系颜料在釉中的稳定性
• 3.7.6 海碧蓝颜料在基础釉中的稳定性
• 3.8 本章小结
• 4 沉淀法制备钴系颜料
• 4.1 实验原理与方案
• 4.2 工艺流程
• 4.3 实验内容
• 4.3.1 钴蓝颜料的组成与呈色的研究
• 4.3.2 钴-铝-锌系颜料的组成与呈色的研究
• 4.3.2.1 工艺条件对合成钴-铝-锌系颜料性能的研究
• 4.3.3 钴-铝-锌-镁系颜料的组成与呈色的研究
• 4.3.4 海碧蓝颜料在釉中稳定性的研究
• 4.3.5 海碧蓝颜料在不同的基础釉中稳定性的研究
• 4.4 实验结果分析与讨论
• 4.4.1 沉淀法对钴蓝颜料的组成与呈色的影响
• 4.4.2 温度对钴蓝颜料呈色的影响
• 4.4.3 组成与工艺对钴-铝-锌系颜料的组成与呈色的影响
• 2+取代CO²⁺对钴-铝-锌系颜料的组成与呈色的影响'>4.4.3.1 Zn²⁺取代CO²⁺对钴-铝-锌系颜料的组成与呈色的影响
• 0.5Zn_0.5Al₂0₄ 颜料的呈色的影响'>4.4.3.2 不同工艺对Co_0.5Zn_0.5Al₂0₄颜料的呈色的影响
• 2+取代部分金属离子对钴-铝-锌系颜料呈色的影响'>4.4.4 Mg²⁺取代部分金属离子对钴-铝-锌系颜料呈色的影响
• 2+取代C0²⁺对钴-铝-锌系颜料呈色的影响'>4.4.4.1 Mg²⁺取代C0²⁺对钴-铝-锌系颜料呈色的影响
• 2+取代Zn²⁺对钴-铝-锌系颜料呈色的影响'>4.4.4.2 Mg²⁺取代Zn²⁺对钴-铝-锌系颜料呈色的影响
• 2+取代CO_0.5Zn_0.5Al₂0₄ 结构中部分金属离子的比较'>4.4.4.3 Mg²⁺取代CO_0.5Zn_0.5Al₂0₄结构中部分金属离子的比较
• 4.4.5 海碧蓝颜料在基础釉中的稳定性
• 4.4.5.1 不同颜料在基础釉中反射率的变化情况
• 4.4.5.2 同种颜料在不同基础釉中的影响
• 4.4.6 固相法与沉淀法制备海碧蓝颜料的比较
• 4.5 本章小结
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献