专利名称：低温釉上无铅无镉陶瓷颜料熔剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种改进的低温釉上无铅无镉陶瓷颜料熔剂，制作成陶瓷颜料用于陶瓷装饰。
技术背景陶瓷制品最为广泛的装饰方法是釉上彩，通常，釉上彩都是在750 85(TC的较低温度下 使用，所以传统的生产工艺中需要在颜料熔剂中加入30 50%的氧化铅以使陶瓷釉上颜料的 烧烤温度范围宽且发色纯正。如加入硒、镉色剂又以独特绚丽的大红、桔红、柠檬黄等色彩 成为陶瓷制品装饰领域不可或缺的色系，但铅、镉类陶瓷颜料在生产和使用过程中，对大气、 水资源的污染和对人体的伤害已经引起世人关注，尤其是餐具、饮具表面的铅、镉溶出是潜 在的致癌物质，对人们的健康构成威胁。为减少和根除铅、镉等重金属的毒害，国内外陶瓷 装饰业的科研及生产部门一直做着不懈的努力。英国专利CB2250285A中发明了一种无铅的陶瓷颜料熔剂，它的摩尔百分组成为Si02 50 70%、 Bi203 10 40%、 A1203 3 30%、 B20 0 15%、 Li20 0 10%、 Na20 0 10%、 K20 0 10%、 MgO 0 5%、 CaO 0 腦、ZnO 0 腦、Zr02 0 5%、 Ti02 0 5%、 Sn02 0 5%、 Mo03 0 3%、稀土0 3%。中国专利CN1044595C中发明了无铅、无镉釉上颜料的熔剂摩尔百分组成Si02 55 80 %、 Bi203 1 8. 5%、 B203 3 15%、 A1203 1 9%、 K20 1 9%、 Na20 0 9%、 Li20 0 9%、 Ba0 0 4%、 Sr0 0 4%、 ZrSi04 1. 5 12%、 Sn02 0. 3 8. 5% 、 La203 0 1%、 Mg00 3%、 CaO 0 6%、 ZnO 0 4%、 Ti02 0 3%。这两项专利从熔剂的构成不难看出，为了代替氧化铅、氧化镉所赋予陶瓷釉上颜料温度 低、光亮的特点，都不同程度的应用了熔点低的BiA。但铋不仅也有毒性，而且81203的引入 还存在下列不足之处① 化学稳定性变差BiA的引入容易导致玻璃分相，不易形成均匀的玻璃体，造成熔剂结构疏松，因而影响 化学稳定性。耐酸、耐碱侵蚀的性能也会下降。② BiA的加入会导致色剂呈色不纯正。③ 热膨胀系数偏高，导致与陶瓷釉的膨胀系数不匹配，容易引起"爆瓷"等缺陷。④Bi^的价格较高，导致产品成本增加，影响市场竞争力。并且现有的釉上无铅无镉陶瓷颜料中的熔剂适应性较差， 一般情况下，不同的色剂需要 配用不同的熔剂，熔剂品种多，给生产带来极大的不便。从实践中看，750 850'C的使用温度仍然偏高，降低使用温度，减少能源消耗，降低生 产成本，也是企业一直不断追求的目标。 发明内容本发明的目的在于提供一种低温釉上无铅无镉陶瓷颜料熔剂，无铅无镉无毒性，安全可 靠，又化学稳定性好，对色剂适应性广，呈色纯正，色彩艳丽，光泽度高，质量好，且使用 温度低，能源消耗少，生产成本低。本发明所述的低温釉上无铅无镉陶瓷颜料熔剂，其配料重量百分组成为Si02 20 40%、 SrC03 3 15%、 B203 10 30%、 A1203 1 5%、 Na20 1 5%、 K20 1 5%、 Li2C03 1 8%、 ZnO 2 10%、 Zr02 1 5%、 Sn02 1 5%、 Ti02 0 5%、 Ba2C03 0 5%、 CaC03 0 5%、 MgC03 0~ 5%、 Ce02 1 5%和Y203 1~5%。最佳组成为Si02 25 40%、 SrC03 3 ~8%、 B203 10 20%、 A1203 1 5%、 Na20 1 5 %、 K20 1 5%、 Li2C03l 8%、 Zn0 3 8%、 Zr02l 5%、 Sn021 5%、 Ti02 0 5%、 Ba2C03 0 5%、 CaC03 0 5%、 MgC03 0 4%、 Ce021 5%和Y203 1 5%。与通常的熔剂制备方法相同，将购买的所需原料按比例混合均匀，经1250 1350'C温度 熔融、水淬、烘干即可。本发明的熔剂无铅无镉无毒性，安全可靠，除不用铅镉的氧化物外，也不用现有的国内 外相关技术所采用的影响稳定性和发色的价格昂贵的Bi203，只利用一些常规的廉价的Si02、 SrC03、 Zr02、 8203和稀土元素，形成均匀致密的网络构成体，这对制备呈色纯正、化学稳定 性好的陶瓷颜料奠定了基础。由碱金属、碱土金属和稀土元素组成的复合助熔剂，在降低熔 剂熔融温度的同时，借助混合碱效应大大提高了颜料的耐酸性能。大分子量低膨胀性的酸性 氧化物Zr02、 Ti02、 Sn02和稀土元素等不仅使熔剂的结构更加紧密，而且削减了碱金属和碱土 金属的加入所引起的膨胀系数的增加。本发明各项理化性能指标均满足国际标准。具体优点 如下-(1)化学稳定性好，对色剂适应性广，呈色纯正，色彩艳丽，光泽度高，质量好。 本发明熔剂中，既保留了钾、钠碱金属的熔剂特性，又通过降低其含量，减轻了对色剂 呈色的影响。本发明调整了碱土金属在配方中的比例，又添加了氧化铈(Ce02)和氧化钇(Y203) 等稀土元素，各组份相互配合，相互作用，共同发挥稳定作用，使高温融化后的熔剂化学稳定性好，能广泛适用于各种色剂的发色，适合于钻铬系的蓝绿色、适合于钻铬锰铁系的黑灰 色、适合于镉系的红黄色、适合于锑钛系的黄色、适合于铁红系的棕红褐色以及适合于锆钛 铈系的白色等，呈色纯正，无明显色差，光泽亮丽，质量好。 (2)使用温度低，能源消耗少，生产成本低。 本发明熔剂中，调整了碱金属和碱土金属成分的用量，增加了碳酸锶(SrC03)以及氧化 铈(Ce02)和氧化钇(Y203)稀土元素的使用，增加了熔剂的熔融性和透明度，并通过减少二 氧化硅(Si02)和氧化铝(A1203)的用量，从而使颜料的使用温度由原来的750 85(TC降低 到740 800'C，减少了能源消耗，降低了生产成本。而且，实践证明，尽管降低了使用温度， 但是获得的颜料的光泽度、呈色以及耐酸碱的化学性能、热稳定性和膨胀系数均优于现有产 品，取得了意想不到的效果。本发明中使用的色剂与传统的铅镉类陶瓷颜料的色剂基本相同，不再重述，可直接购买。 本发明低温釉上无铅无镉陶瓷颜料熔剂以及颜料的制备方法可直接沿用常规技术进行即 可，依次按照下列步骤进行① 熔剂的制备将购买的溶剂所需原料按比例混合均匀，经1250 135(TC温度熔融水淬， 烘干备用；② 球磨将熔剂与色剂混合球磨到颗粒粒径〈80微米，出磨烘干备用；熔剂与色剂的重量 配比组成一般为熔剂70% 80%、色剂20% 30%。③ 复烧将球磨过的混合料在750 850'C的温度下复烧、水淬，以增加颜料的密度和鲜 艳度；④ 二次研磨将复烧后的水淬料再装入球磨机中湿磨至颗粒粒径〈5微米，出磨、烘干、 粉碎，经检测，粒度、水份和色相达到技术要求后包装入库，即为颜料成品。本发明釉上陶瓷颜料使用方法与通常的产品相同，可用于丝网印刷，直接印刷或喷涂于 陶瓷制品的表面，经740 800'C烧烤。经试验检测，获得的产品理化性能指标如下① 光泽度85-96%。利用日本株式会社村上色彩技术研究所生产的GM-26D型数字式光泽仪测得45°的光泽度；② 热膨胀系数40.0——66.0X1(T7 °C—1 ,利用西德产的402E型电子膨胀仪测得；③ 化学稳定性铅镉溶出量均为0. OO—O. lmg/dm2，经22土2。C下，4%醋酸溶液中浸泡 24小时或60士2'C下，0.5^Na2C03溶液中浸泡40小时后，色调、色泽均无变化。本发明熔剂以及颜料适宜于丝网印刷、平板印刷、喷涂、手绘、修补等传统工艺方法，可应用于硬质瓷、软质瓷、精陶器、骨质瓷、玻化陶瓷等多种陶瓷制品的装饰，特别适用于无铅釉陶瓷的装饰。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。实施例中釉上陶瓷颜料的制备方法，是按照组成配料，先制备熔剂，再制备颜料，依次 步骤为① 熔剂的制备按比例将溶剂所需原料混合均匀，经1300士3(TC温度熔融水淬，烘下备用；② 球磨将熔剂与相关色剂按比例装入球磨磨至颗粒粒径〈80微米，出磨烘干备用；③ 复烧将球磨过的混合料在800土2(TC的温度下复烧、水淬、烘干； 二次研磨将复烧后的水淬料再装入球磨机中湿磨至颗粒粒径〈5微米，出磨、烘干、粉碎的颜料产品。本发明实施例所述的釉上陶瓷颜料及熔剂的组成见表1。 (接下页)表1、实施例1-5釉上陶瓷颜料及熔剂配料重量百分组成表实施例12345熔 剂 配 料 重 量 百 分 组 成Si0238.235.230.52528.5SrC0310,712.811.26.58.9B20314. 519232820A12033.91.63.54.52.8歸3.52,83.12.94.5K202. 61.62.41.53.6Li2C031. 53.42.23.24.0ZnO4.54.35.06.28.5Zr022. 74.41.53.23.1Sn024. 51.64.13.21.8Ti021.12.53.52.8Ba2C033.22.14.23.4CaC032. 523.6MgC032.91.14.33.5Ce021.53.21.04.73.5Y2032.23.54.32.61.1色剂(％重量) (余量为熔剂)绿色 20%无金桃红 色26%金红 20%宝石兰 25%深黄 28%各实施例产品技术指标见表2。表2、实施例1-5技术指标表烧烤温度 (°C)耐酸碱铅镉溶出量 (mg/dm2)膨胀系数 (X107 'C')光泽度(％)实施例1800 ±20浸泡后观察无变化053.088.1实施例2800 ±20浸泡后观察无变化055. 090. 3实施例3800 ±20浸泡后观察无变化061.091.3实施例4800 ±20浸泡后观察无变化051.088.7实施例5800 ±30浸泡后观察无变化056.089.2权利要求
1. 一种低温釉上无铅无镉陶瓷颜料熔剂，其特征在于其配料重量百分组成为SiO2 20～40％、SrCO3 3～15％、B2O3 10～30％、Al2O3 1～5％、Na2O 1～5％、K2O 1～5％、Li2CO3 1～8％、ZnO 2～10％、ZrO2 1～5％、SnO2 1～5％、TiO2 0～5％、Ba2CO3 0～5％、CaCO3 0～5％、MgCO3 0～5％、CeO2 1～5％和Y2O3 1～5％。
2、 根据权利要求l所述的低温釉上无铅无镉陶瓷颜料熔剂，其特征在于其配料重量百分 组成为Si02 25 40%、 SrC03 3 8%、 B203 10 20%、 A1203 1 5%、 Na20 1 5%、 K20 1 5%、 Li2C03 1 8%、 ZnO 3 8%、 Zr02 1 5%、 Sn02 1 5%、 Ti02 0 5%、 Ba2C03 0 5%、 CaC03 0 5%、 MgC03 0 4%、 Ce021 5%和线1 5%。
全文摘要
本发明涉及一种低温釉上无铅无镉陶瓷颜料熔剂，制作成陶瓷颜料用于陶瓷装饰，其配料重量百分组成为SiO<sub>2</sub> 20～40％、SrCO<sub>3</sub> 3～15％、B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 10～30％、Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 1～5％、Na<sub>2</sub>O 1～5％、K<sub>2</sub>O 1～5％、Li<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> 1～8％、ZnO 2～10％、ZrO<sub>2</sub> 1～5％、SnO<sub>2</sub> 1～5％、TiO<sub>2</sub> 0～5％、Ba<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> 0～5％、CaCO<sub>3</sub> 0～5％、MgCO<sub>3</sub> 0～5％、CeO<sub>2</sub> 1～5％和Y<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 1～5％。本发明颜料熔剂，无铅无镉无毒性，安全可靠，又化学稳定性好，对色剂适应性广，呈色纯正，色彩艳丽，光泽度高，质量好，且使用温度低，能源消耗少，生产成本低。熔剂以及颜料适宜于丝网印刷、平板印刷、喷涂、手绘、修补等传统工艺方法，可应用于硬质瓷、软质瓷、精陶器、骨质瓷、玻化陶瓷等多种陶瓷制品的装饰，特别适用于无铅釉陶瓷的装饰。
文档编号C04B41/85GK101255065SQ20081001489
公开日2008年9月3日 申请日期2008年3月26日 优先权日2008年3月26日
发明者任明祥 申请人:山东省淄博市博山长虹陶瓷装饰材料厂