許行強(qiáng) 王美蘭 徐和良

摘 要 本研究為解決咖啡色微晶玻璃生產(chǎn)過程中顏色的不穩(wěn)定、色相的不純正，試以鐵礦土骨為輔助原料配制玻璃著色劑制作咖啡色微晶玻璃，并以綜合熱分析儀ZCT—B進(jìn)行差熱分析。結(jié)果表明：宜興土骨含鐵量較高，同時(shí)含有微量鉻、鈷、鈦、錳等元素，加入量在1%～20%，能使微晶玻璃呈黃綠—黃—棕紅—咖啡色。

關(guān)鍵詞 鐵礦；微晶玻璃 ；著色劑 ；咖啡色

0 前 言

微晶玻璃陶瓷復(fù)合板是我國少有的具有專門知識(shí)產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新型專利產(chǎn)品，也是科技含量較高的高科技產(chǎn)品。在研制微晶玻璃陶瓷復(fù)合板的各類產(chǎn)品中，咖啡色微晶玻璃陶瓷復(fù)合板的研制無疑成為研制的亮點(diǎn)，這是由于咖啡色微晶玻璃具有較高的藝術(shù)價(jià)值，產(chǎn)品顯得高端、名貴。

從1998年至今，市場上出現(xiàn)了很多微晶陶瓷復(fù)合板，其花式品種有了很大的變化，不過咖啡色微晶玻璃在生產(chǎn)過程中發(fā)色不夠穩(wěn)定，受窯爐氣氛影響敏感，會(huì)使玻璃呈黑色，更重要的是會(huì)導(dǎo)致微晶玻璃復(fù)合板出現(xiàn)熔洞。

本文將對(duì)咖啡色微晶玻璃的原料選擇、組成特點(diǎn)、生產(chǎn)工藝參數(shù)、影響發(fā)色的因素及熔洞問題逐一探討。

1 實(shí) 驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)采用來自太湖湖底的一種含鐵量很高的礦石土骨為主要著色氧化物，其中還含有微量的鉻、鈷、鈦、錳等元素。土骨質(zhì)地堅(jiān)硬，是一種高鐵天然著色礦物，外觀呈黃褐色，燒成后呈青黑色調(diào)。土骨作為一種陶瓷原料深受當(dāng)?shù)靥沾尚袠I(yè)人士的青睞。在聞名于世的宜均釉配方中土骨發(fā)揮了重要作用。土骨的化學(xué)成分見表（1），差熱分析見圖（1）。

采用硅灰石型微晶玻璃為基礎(chǔ)組成，用石英砂、工業(yè)氧化鋁、方解石、純堿、工業(yè)氧化鋅、工業(yè)碳酸鋇及硼砂分別引入SiO2、Al2O3、CaO、BaO、Na2O、ZnO、B2O3，化學(xué)成分見表（2）。采用化工原料氧化亞鎳、氧化鈷作為著色調(diào)節(jié)劑。

將粒狀與塊狀土骨烘干、球磨，粒度小于0.2mm，充分均化。按表（3）所示在基礎(chǔ)配方中引入土骨配料，經(jīng)熔制、水淬、烘干、造粒、入窯晶化燒成，并拋光。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1玻璃的熔融

按配方稱量2KG，過篩均化，置于熔塊爐中熔融2h，熔融溫度1 500～1 550℃，玻璃液試樣顏色均勻、無結(jié)石、無氣泡，X射線衍射（見圖2所示）表明試料全部熔融成為玻璃。

2.2玻璃晶化（復(fù)合板的燒成）

熔融完全的玻璃液經(jīng)水淬成粗粒狀，用分樣篩進(jìn)行分級(jí)處理。試驗(yàn)證明8～16目最為理想，顆粒過粗導(dǎo)致火度升高，表面嚴(yán)重不平，拋光后出現(xiàn)漏拋現(xiàn)象。顆粒過細(xì)產(chǎn)生熔洞。熔塊顆粒平鋪于陶瓷坯體，布料量為10Kg/m2。對(duì)于150m的輥道窯而言，燒成溫度為1 150～1 170℃，燒成周期3h左右。拋光厚度的控制對(duì)咖啡色微晶玻璃的顏色與熔洞有重大影響，它的工序見圖3。

2.3試樣顏色及拋光面熔洞的情況見表4

試樣對(duì)比結(jié)果表明，5號(hào)顏色是純正咖啡色，拋光面熔洞也在可以接受范圍，完全不影響產(chǎn)品品質(zhì)。

2.4配方中各種著色氧化物對(duì)微晶玻璃呈色的討論

鐵在玻璃相中有二價(jià)、三價(jià)離子存在。Fe3+有兩種配位數(shù)，分別為4和6，其中以四次配位數(shù)為主。Fe2+在硅酸鹽玻璃相中只有六次配位，四次配位的Fe3+在可見光區(qū)吸收紫色和紅色，故呈黃綠色。六次配位的Fe2+在玻璃相中呈蘭色，而且它的呈色能力強(qiáng)于四次配位的Fe3+。在玻璃相中，通常存在Fe3+和Fe2+兩種離子，但在高氧壓條件下熔化，只存在Fe3+。隨著玻璃相中的Fe2+與Fe3+的平衡比值的不同，其綜合呈色可以從蘭色到黃綠色。氧化鐵與其它著色劑混合使用呈現(xiàn)不同的顏色，如與MnO2組合呈褐色，與Cr2O3組合可強(qiáng)化綠色，與TiO2組合可呈暗棕色等。

氧化鎳在硅酸鹽玻璃結(jié)構(gòu)中，只有二價(jià)形式。它的呈色也取決于基礎(chǔ)玻璃相的成分，隨著成分的不同，它可以呈紫色、褐色、黃色、綠色。有人把氧化鎳在不同成分玻璃相中呈色變化歸納為玻璃相結(jié)構(gòu)中鍵的三種類型：

（1）呈現(xiàn)綠色的（NiO6/2）4-八面體類型

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（2）呈現(xiàn)褐色的—Si—O—Ni—O—Si—橋鍵類型

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（3）呈現(xiàn)紫色的（NiO4/2）2-四面體類型

通常在硅酸鹽成分的釉料和微晶玻璃中，氧化鎳的呈色以褐色為主，其呈色能力是氧化鐵的五倍。

氧化鈷在玻璃相中多為二價(jià)形式，二價(jià)鈷在玻璃結(jié)構(gòu)中存在兩種配位數(shù)。在硅酸鹽玻璃相中，四次配位的Co2+呈蘭色。一般來說，鉀硅酸鹽玻璃比鈉硅酸鹽玻璃呈色更蘭，含鋅硅酸鹽玻璃比含鋁硅酸鹽玻璃更蘭。不過在硼硅酸鹽玻璃中四次配位數(shù)的Co2+離子呈帶紅調(diào)的蘭色。在硅酸鹽玻璃中，六次配位的Co2+呈桃紅色。

3 結(jié) 論

（1）用土骨配制微晶玻璃著色劑，能使微晶玻璃呈黃綠——褐色。

（2）用土骨配合工業(yè)著色氧化物混合著色，隨著比例的變化能使微晶玻璃呈純正的咖啡顏色。

（3）土骨中的鐵替代工業(yè)鐵紅粉，可以有效控制氧化鐵提高微晶玻璃表面張力的缺陷，使微晶玻璃不容易出現(xiàn)熔洞。

（4）土骨相對(duì)工業(yè)氧化鐵可以降低生產(chǎn)成本，土骨中含有微量的著色氧化物，比工業(yè)氧化鐵更利于呈現(xiàn)咖啡色。

參 考 文 獻(xiàn)

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