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尖晶石色料的合成及对电瓷棕釉呈色稳定性和均匀性的研究

彭静  
【摘要】:电瓷釉由基础釉和功能性组分组成,如在基础釉中加入呈色剂可配成颜色釉,加入半导体物质可配成半导体釉等。电瓷棕釉作为颜色釉,其呈色性能尤为重要,其配釉常采用生料釉,即直接引入着色氧化物。着色氧化物可通过直接添加化工原料、或其含量较高的天然矿物等方式引入。这种配釉方法,虽然制备工艺简单,成本低廉,但由于天然原料成分的波动,工艺条件的变化,呈色氧化物在釉浆中的偏析,容易造成颜色不均,产生色差,甚至出现黑斑等外观缺陷。本文计划通过预先合成棕色尖晶石型色料添加到基础釉中配成棕釉,改善其呈色稳定性和均匀性,减少釉面色差和釉面缺陷,对提高电瓷产品的釉面质量具有现实意义。 本文以Fe2O3、Cr2O3、MnO2等化工原料为主要原料,采用固相法合成色料。通过三角配料法确定了Fe2O3-Cr2O3-MnO2系统色料呈现棕色的配料范围。再进一步调整原料配比,通过分析色料和釉面的色度值、以及釉而质量确定了Fe2O3-Cr2O3-MnO2系统色料配方:摩尔比为Fe2O3:Cr2O3:MnO2=1:1:3。在此配方基础上,通过引入MgO来进一步改善色料的呈色性能,研究得出:添加少量的MgO (0.05mol)有利于色料和釉面呈色,添加量过多对釉面呈色有不利影响。 分别采用电热法和微波法制备了色料,研究了色料的合成工艺,以及不同合成方法对色料显微结构和呈色性能的影响。结果表明:采用电热法在1300℃下保温2h可以合成棕色尖晶石型色料;而采用微波法只需1100℃,保温10min即可合成色料,与电热法相比,微波法使合成温度降低了200℃,保温时间缩短至电热法的1/12;其合成的色料具有尺寸细小、分布均匀、分散性好、形貌规整等特点,提高了色料及其在釉中的呈色性能。合成色料的原料球磨2h后D50为0.84μm,可以提高所合成色料的明度值L*和红度值a*,合成色料球磨3h后,D50为2.95μm可以提高其在釉料中的呈色性能,改善釉面质量。 对坯釉适应性以及棕釉呈色均匀性进行了研究,结果表明:添加尖晶石型棕色料的棕釉与工厂生产棕釉相比,其坯釉适应性较好,对瓷件的抗弯强度在无釉的基础上提高了27.84%、比工厂棕釉提高了9.86%;且添加色料的釉面的色度值波动较小,釉面缺陷较少,其呈色稳定性和均匀性均优于传统生釉料所配制的电瓷棕釉。


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