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陶瓷用氧化铁颜料应用与性能的研究

2010年03月30日 11:54:48 565net亚洲必赢:yangliu

      氧化铁颜料由于色谱广,无味、无毒、价廉等特点,在许多行业中得到广泛的应用。陶瓷行业也不例外。近年来,随着陶瓷行业的发展,氧化铁颜料在陶瓷行业中的用量也逐年增加。

      一、应用: 

      陶瓷产品主要分为建筑陶瓷、卫生陶瓷、园林琉璃陶瓷、美术陶瓷、日用陶瓷、工业陶瓷、特种陶瓷七大类,氧化铁颜料在这七大类陶瓷产品中都有着极其广泛的应用。 

      二、特性与原理: 

      氧化铁颜由有卓越的着色性能,在陶瓷中主要利用氧化铁的着色性,配制各种色彩的釉水,由于铁离子的价位不同,铁氧化物本身呈多色外,当在其它釉中添加氧化铁时,使釉面色调更加丰富,更加亮丽。另外,在陶瓷(釉)的制造过程中,采用不同的烧成气氛,氧化铁的呈色也各不相同,在氧化焰气氛下,氧化铁着色变以黄到红褐色,再以葡萄红色变为褐色。在还原气氛下,则呈现出蓝色到灰暗色变化,这些变化是釉层中Fe2+和Fe3+动态平衡相互转变的结果。 

      1、氧化铁作为坯体原料的应用:坯体是陶瓷成瓷的基础料。 

      氧化铁作为坯体原料着色剂,主要应用于建筑陶瓷中墙地砖产品。例如,仿花岗岩无釉瓷质砖,其颜料制备工艺为: 

      氧化铁颜料和少量坯料在球磨机内混合成色浆,再由定量泵控制进入混合器,在混合器里,一定比例的色浆和基浆高速混合成颜浆之后,颜料和基浆按一定比例分别喷入干燥塔内,制造出彩色粉料。 

      仿花岗岩无釉瓷质砖生产工艺配方为: 

      可塑性原料      20--30% 

      石英等瘠性原料   20--40% 

      长石熔剂原料     20--30% 

      特殊颜料添加物    1--5%(如氧化铁、氧化铬等) 

      氧化铁由于其卓越的着色功能,成为仿花岗岩无釉瓷质砖色料配制的主要原料。例黄色仿花岗岩瓷质砖的坯体化学组成为: 

    SiO2    69%、Al2O3   18%、 Fe2O3+TiO2   3% 

    CaO+MgO 1.5%、K2O+Na2O  4.5%、烧失 4% 

      另外,紫砂陶产品某些原料也加入氧化铁颜料,用来调节紫砂产品的色泽。 

      2、氧化铁在陶瓷色釉中应用:釉是附着于陶瓷表面的连续玻璃质层。 

      在普通陶瓷中主要利用氧化铁的着色性,配制各种色彩的釉水,铁离子的价位不同,铁氧化物本身就呈现不同颜色。如:三氧化二铁(Fe2O3)为红色粉末,氧化亚铁(FeO)及四氧化三铁(Fe3O4)为黑色粉末。可以根据需要,选用不同的氧化铁物。除了氧化铁本身呈多色外,当在其他釉中添加氧化铁时,能使釉面色调更丰富,釉色更加亮丽。例如在含碱金属的硼酸釉中添加氧化铁,呈现葡萄酒的红色;在半无光及无光的白釉中加入氧化铁时,呈现亮褐色、黄灰色以及驼色到暗褐色的系列色调;当氧化铁用制黄色釉时,只需添加百分之几的氧化铁即能呈现出很浓的黄色。 

      另外,在陶瓷(釉)的烧制过程中,若采用不同的烧成气氛,氧化铁的呈色也各不相同。在氧化焰气氛下,氧化铁对釉的着色变化为以黄色到红褐色,再以葡萄的红色变为褐色;在还原气氛下,则呈现出蓝色到暗灰色的变化,之所以会有如此丰富的变化,主要是由于釉层中的Fe3+和Fe2+之间相互转变的结果,Fe3+和Fe2+移动平衡存在于釉层中,氧化亚铁和氧化之比随着平衡条件(配比、烧成制度等)而改变,我国著名的青瓷釉,其呈色机理主要就是由于釉层中铁的氧化物在还原气氛中烧成时Fe3+被还原成和Fe2+的结果。 

      在陶瓷史上享有盛誉的兔毫釉、油滴釉、星盏玳皮瑁、茶叶末釉、铁锈花及鹧鸪斑釉等,都是以氧化铁为颜料,以不同的配方和烧制程度制得的,铁红花釉是氧化铁色釉中的代表之一。铁红釉,俗称红结晶,其外观是在深沉的海参棕釉面上绽放出朵朵红花,灿若云锦。其釉式为: 

    0.3446K2O   0.5492AL2O3    4.7218SiO2 

    0.1926CaO                  0.0598SnO2 

    0.4629MgO   0.2346Fe2O3    0.0484P2O5 

      其中氧化铁原料纯度需大于98%,细度为250目,烧成温度则需根据坯体的含铁量高低而定。若坯体的含铁量较高,一般采用还原气氛烧成。因为铁红釉以氧化气氛烧成时底色偏褐,以还原气氛烧成时底色偏棕。坯体含铁量高时,在氧化焰下烧成的底色偏黄,并且底色与花纹颜色对比度不及还原焰烧成的强烈,艺术效果有偏差。氧化铁的含量对铁红釉的呈色影响很大,见下表: 

      Fe2O3对铁红釉的影响

       Fe2O3(wt%) 烧后成色效果 
O 乳浊白釉,光泽差 
4 棕黑色底,布有棕黄色斑点和条纹 
8 棕褐色底,布有绿豆大小红花和条纹 
12 棕黑色底,布有蚕豆大小红花和底纹 
16 红褐色釉,具有金属光泽 
20 肉红色单色釉 


      陶瓷行业对合成氧化铁颜料的质量要求: 

    1、色相要稳定,分子粒度要均匀。 

    2、Fe2O3含量要高、盐份要少、密度要相对稳定。 

    3、砂粒、铁屑等机械杂质要越少越好。 

    4、颜色流行趋势,由深色向浅色发展,色泽要鲜艳。

      江苏宇星工贸有限公司(原名:宜兴市宇星颜料厂)作为国内唯一单体达到10万吨产能的氧化铁颜料生产企业,在国际市场上具有了较高的知名度。最近,在陶瓷用氧化铁颜料研究取得了新进展,已生产出适合市场需要的耐温性高、色相稳定、粒度均匀、色泽鲜艳、性价比好等性能优良的新型陶瓷专用氧化铁颜料,受到陶瓷原料企业的广泛欢迎和使用。

      随着对外经济开放的不断发展,国内除了原有的陶瓷生产厂外,美、法、英、意大利、韩国、印尼、香港、台湾等许多国家和地区也纷纷涉足我国的陶瓷工业,从沿海到内地办了许多上规模的合资、独资企业。近年来,我国建筑、卫生、园林琉璃陶瓷产量年增长均在30%以上。陶瓷产业发展的同时,也带动了陶瓷原料工业(包括氧化铁颜料)的发展。这是一个巨大的市场,对氧化铁颜料工厂来说,也是一个很好的机遇。 

      当然,机遇与挑战并存,目前,我国生产的氧化铁颜料在品种上、质量上仍不能完全满足陶瓷行业的需求,仍有部分高档氧化铁颜料需要进口。江苏宇星工贸在看到希望的同时,也应看清楚自己的不足;一定会抓住机遇,与陶瓷行业的有关科研院所携手合作,共同开发出品种更多、质量更优的氧化铁颜料产品,以满足我国陶瓷行业日益增长的需要。

 

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