摘 要 在已有研究的基礎(chǔ)上，本文研究了燒成制度、外加劑和色料加入量對鋯鐵紅色料呈色的影響以及色料對不同基礎(chǔ)釉的適應(yīng)性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：燒成溫度為930℃、保溫時(shí)間2h、升溫速率6～8℃/min、色料加入量為6wt%時(shí)，可合成對各種基礎(chǔ)釉適應(yīng)性強(qiáng)、呈色較理想的鋯鐵紅色料。

關(guān)鍵詞 燒成制度，基礎(chǔ)釉適應(yīng)性，色料加入量，影響

1引言

目前，鋯鐵紅的工業(yè)制備方法主要是利用固相燒結(jié)，但因其固相混合均勻性差，合成的色料呈色不夠穩(wěn)定。對包裹型鋯鐵紅，因固相合成的包裹率低，從而造成色料呈色強(qiáng)度較弱，而為了提高色料的穩(wěn)定性及呈色強(qiáng)度，需要進(jìn)行二次燒成，因而成本較高。相對于固相燒結(jié)法，用溶膠-凝膠法制備的鋯鐵紅色料具有Fe³⁺包裹率高、呈色亮麗、成本較低等優(yōu)點(diǎn)。

2實(shí)驗(yàn)

溶膠-凝膠法制備鋯鐵紅色料中，燒成制度直接影響所合成色料的最終性能（呈色、化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、光澤度等）。因此，尋求合成色料的最佳燒成制度非常重要。此外，研究表明，外加劑種類^[1]和色料加入量也影響色料發(fā)色。

2.1原料及工藝參數(shù)的選用

實(shí)驗(yàn)用正硅酸乙脂（(C₂H₅)₄SiO₄，以下簡稱TEOS）引入Si，用氧氯化鋯（ZrOCl₂·8H₂O，以下簡稱ZOC）引入Zr，其中Si/Zr（摩爾比）比為1:1；硫酸亞鐵（FeSO₄·7H₂O）為著色劑，其用量（Fe³⁺/TEOS摩爾比）為0.15；氟化鋰（LiF）為礦化劑，其用量（Li⁺/TEOS摩爾比）為0.15；TEOS預(yù)水解時(shí)的pH值為1、加水量（H₂O/TEOS摩爾比）為1、TEOS濃度為0.2mol/L^[2]。

2.2燒成制度的確定

采用L₄（2³）正交表安排實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化燒成制度。實(shí)驗(yàn)的因素、水平表見表1。

2.3 外加劑對色料呈色性能的影響

外加劑的加入能活化反應(yīng)、促進(jìn)色料基體（ZrSiO₄）的形成、提高鐵在硅酸鋯中的包裹率。實(shí)驗(yàn)研究了外加劑對鋯鐵紅色料呈色的影響（見表2）。

2.4色料對不同基礎(chǔ)釉的適應(yīng)性

氧化鐵由于其價(jià)態(tài)不穩(wěn)定，可在釉中呈紅色或黃褐色調(diào)；它極易與釉中其它組分反應(yīng)，形成含鐵礦物從而破壞釉色。有關(guān)研究^[3]表明：鋯鐵紅色料中被硅酸鋯所包裹的氧化鐵數(shù)量不超過其加入量的1/3，其余的主要以氧化鐵的形式吸附在硅酸鋯晶體表面，少數(shù)游離于晶粒之間。表3列出了鋯鐵紅色料對基礎(chǔ)釉適應(yīng)性實(shí)驗(yàn)所用的各種基礎(chǔ)釉。

各種基礎(chǔ)釉的釉式如下：

2.5色料加入量對呈色的影響

每種陶瓷色料都存在一個(gè)最佳的加入量：加入量少且呈色又比較理想。色料加入量見表4。

3結(jié)果及分析

3.1 燒成制度的確定

用SP-1000型分光光度計(jì)測試色度值（L、a、b）。根據(jù)CIE（國際照明委員會）規(guī)定：L表示顏色明度，a表示紅藍(lán)色度（紅+，藍(lán)-），b表示黃綠色度（黃+，綠-）。因此，我們考慮用其中的a值表征鋯鐵紅色料呈色能力。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在所考慮的三個(gè)因素中，對鋯鐵紅色料紅色度a值影響的順序?yàn)椋簾蓽囟?gt;保溫時(shí)間>升溫速率；正交實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化結(jié)果為：燒成溫度930℃、保溫時(shí)間2h、升溫速率6～8℃/min(600℃以前8℃/min，600℃至燒成溫度6℃/min)。燒成曲線如圖1所示。

3.2外加劑對色料呈色性能的影響

表5給出了外加劑對鋯鐵紅色料呈色影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。表中的紅色度a值表明：在9種外加劑中，CaO和MnO₂對鋯鐵紅呈色比較有利；稀土氧化物對呈色都有利，其紅色度a值大、黃色度b值小，其中CeO₂為外加劑時(shí)，色料的紅色度最大、黃色度最小，呈色最好。

3.3色料對不同基礎(chǔ)釉的適應(yīng)性

基礎(chǔ)釉對鋯鐵紅色料呈色的影響見表6。由表6可知，除鋅釉、鋇釉和閃光釉外，色料對其它基礎(chǔ)釉的適應(yīng)性都較強(qiáng)。在鋅釉和鋇釉色調(diào)為紅中帶黃；石灰釉、乳濁釉中的呈色較理想，紅色亮麗；在鎂釉中呈色較好，但其釉面質(zhì)量難于控制、易開裂。混合釉對鋯鐵紅呈色最有利，但須注意的是，組成混合釉的種類不宜過多。因各種釉的性質(zhì)雖然多數(shù)具有加和性，但其組分間及各組分與鐵離子之間會發(fā)生較復(fù)雜的反應(yīng)，能形成諸如尖晶石型的結(jié)晶體，對呈色不利。

3.4色料加入量對呈色的影響

色料加入量對鋯鐵紅呈色有較大影響。取色料加入量為橫坐標(biāo)，色料的紅色度a值為縱坐標(biāo)，得到圖2。由圖2可以清楚看出：當(dāng)加入量少于6%時(shí)，色料著色能力隨著加入量的增加而加強(qiáng)；大于6%時(shí)，其著色無明顯變化。因此，為節(jié)約成本，我們?nèi)∩霞尤肓繛?%。

4性能測試

按照上述優(yōu)化的工藝，用溶膠-凝膠法合成了呈色較為理想的鋯鐵紅陶瓷色料。其能譜分析如圖3所示；X射線衍射分析如圖4所示；偏光顯微鏡照片見圖5。從照片中可以看出，所合成的鋯鐵紅色料純度較高，且顆粒較細(xì)、分布均勻。

5結(jié)論

通過一系列的實(shí)驗(yàn)，最終獲得的溶膠-凝膠法制備鋯鐵紅色料的最優(yōu)配方及其工藝參數(shù)為：硫酸亞鐵（FeSO₄·7H₂O）為著色劑，其用量（Fe³⁺/TEOS摩爾比）為0.15；Si/Zr（摩爾比）為1:1；氟化鋰（LiF）為礦化劑，其用量（Li+/TEOS摩爾比）為0.15；TEOS預(yù)水解時(shí)的pH值為1，加水量（H₂O/TEOS摩爾比）為1，TEOS濃度為0.2mol/L；燒成溫度為930℃、保溫時(shí)間2h、升溫速率取6～8℃/min；色料加入量為6%，采用CeO₂為外加劑時(shí)呈色最佳。

所合成的鋯鐵紅色料粒徑較小、顆粒分布均勻、色料對各種基礎(chǔ)釉的適應(yīng)性強(qiáng)（除鋅釉、鋇釉和閃光釉外）、呈色較理想。

參考文獻(xiàn)

1 文 進(jìn)，孫淑珍.外加劑在陶瓷色料中的作用[J].陶瓷， 1999，142（6）：26～27

2 蘇方寧，于長鳳，朱小平等.溶膠-凝膠法制備鋯鐵紅陶瓷色料Ⅰ[J].佛山陶瓷，2005，15（12）：1～4

3 文 進(jìn)，孫淑珍.釉組成對鋯鐵紅呈色的影響[J].佛山陶瓷，2000，43(5):11～12