一种磷酸锆型高温镍红陶瓷色料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属无机非金属材料（陶瓷）领域，具体是一种磷酸锆型高温镍红陶瓷色料及 其制备方法。
【背景技术】
[0002] 中国是世界上日用陶瓷(包括工艺美术瓷)的生产大国。也是世界上建筑陶瓷和卫 生陶瓷的生产大国，据初步估计，我国陶瓷工业每年需用的釉用色料约10万吨，坯用色料 约20万吨，熔块产量约80万吨，成釉产量约为20万吨。由此可见作为上述陶瓷产品装饰材 料的陶瓷色釉料的需求量是相当大的。目前陶瓷生产中以红色命名的陶瓷色料有很多，红 色陶瓷色料在陶瓷生产中得到广泛应用，红色陶瓷料一直是陶瓷工作者的研宄重点，在陶 瓷制品装饰中具有十分重要的地位，其研宄应用已具有千百年的历史；近十几年来，新型红 色陶瓷色料不断出现，目前，高温红色陶瓷色料主要有铬铝红、铬锡红、锰红、钴镁红及包裹 色料。通过XRD测试分析表明，铬铝红为尖晶石型结构、铬锡红为锡榍石型结构、锰红为刚 玉型结构、钴镁红属于斜顽辉石型结构。铬铝红与铬锡红主要用于釉中着色，钴镁红为釉上 色料，高温硒红色料与锰红在高低温坯体中均可获得较好的着色效果。虽然红色料的种类 很多，但大多数含有有毒元素，或者不少色料在超过一定的温度下都会分解或呈色不稳定， 很多晶体在高温下结构失稳性能不稳定，而且有利于提高色料高温稳定性的包裹技术也需 要进一步提高其包裹率。因此研宄一种新型高温红色色料就很必要了。
[0003] 镍是一种着色能力很强的元素，采用微量就能产生颜色。Ni熔化于硅酸盐釉料中 通常是不稳定的。它的化合价随温度的变化而改变，镍的化合物通常能够生成棕色、茶褐 色、绿色和蓝色。能够生成红色的镍的化合物基本很少见到，但掺Ni的磷酸锆合成的化合 物呈现红色，并且作为载体的磷酸锆具有良好的化学、热稳定性和机械强度，并且其热膨胀 系数极小，属于低膨胀材料。因此制备磷酸锆型高温镍红陶瓷色料可以解决长期困恼陶瓷 行业一个技术难题。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种成本低廉、工艺简单易控、绿色环保的磷酸 锆型高温镍红陶瓷色料及其制备方法。
[0005] 为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：一种磷酸锆型高温镍红陶瓷色料， 其特征在于：采用工业级化工原料，由以下组分按重量百分比组成：磷酸氢二铵（（nh4) 2HP04) 55 ~60. 8wt%、氧化锆（Zr02 ) 39 . 2 ~45wt%，外加黑色氧化镍（Ni203) 2 ~7wt%。
[0006] 所述的磷酸锆型高温镍红陶瓷色料的制备方法，其特征在于包括以下步骤： 步骤一：按一定比例称取原料磷酸氢二氨、氧化锆，并加入一定量的黑色氧化镍为着色 剂； 步骤二：向步骤一获得的混合物中加入一定量的水，搅拌均匀后干燥； 步骤三：将步骤二干燥获得的混合物研磨过筛，并置于电阻炉中煅烧，煅烧温度为： 1370 ~1420°C，保温 45 ~75min; 步骤四：将步骤三煅烧后的色料粉碎研磨并洗涤，经烘干、粉碎、干燥后，获得高温镍红 陶瓷色料。
[0007] 所述制得的高温镍红陶瓷色料的使用温度范围为< 1420°C。
[0008] 所述制得的高温镍红陶瓷色料的色度值为L*=60~83、a*=16~24、b*=9~17。
[0009] 通过XRD、差热一热重曲线分析（TG-DTA)等测试手段研宄分析表明：磷酸锆型高 温镍红陶瓷色料呈现红色的机理是利用高温时Ni203能够分解成NiO,而NiO、ZrOjPP205会 发生反应生成Nia5Zr2 (P04) 3，又Nia5Zr2 (P04) 3能够反射红色的波长所致。同时，要严格控制 黑色氧化镍的加入量，因为Nia5Zr2 (P04) 3的形成具有限性。
[0010] 本发明与传统红色陶瓷色料相比优点在于： (1) 首次采用毒性小的镍元素为着色元素制备红色陶瓷色料，既绿色环保，又拓宽了陶 瓷色料发色元素的选择范围； (2) 基于磷酸锆具有磷酸盐热稳定性好、低膨胀性、结构中离子取代灵活、快离子导电 性和尚耐溶解性的特点，所以以憐酸错为载体制备的尚温色料具有良好的热稳定性； (3) 本发明原料来源广，基本上都是常见的工业化工原料且价格低廉，获得的色料呈色 鲜艳、稳定，可广泛应用于各类高温陶瓷产品中，因此具有广阔的市场前景。
【附图说明】
[0011] 图1实施例2制备高温镍红陶瓷色料的XRD测试结果； 图2实施例3制备高温镍红陶瓷色料的TG-DTA测试曲线。
【具体实施方式】
[0012] 实施例1 : 称取原料15§，按磷酸氢二铵（（順4)2即0 4) 55.8%、氧化锆（21〇2)44.2%、外加黑色氧 化镍（Ni203) 2%的比例，加水搅拌均匀然后干燥得到混合物；将获得的混合物研磨过筛，并 置于电阻炉中煅烧，煅烧温度为：1370°C，保温时间为75min;煅烧后的色料粉碎研磨并洗 涤，烘干后粉碎、干燥，获得使用温度范围为< 1370 °C的高温镍红陶瓷色料。
[0013] 实施例2: 称取原料158，按磷酸氢二铵（（順4)2即0 4) 58 . 8%、氧化锆（21〇2)41.2%、外加黑色氧 化镍（Ni203) 4%的比例加水搅拌均匀然后干燥得到混合物；将获得的混合物研磨过筛，并 置于电阻炉中煅烧，煅烧温度为：1400°C，保温时间为60min;煅烧后的色料粉碎研磨并洗 涤，烘干后粉碎、干燥，获得使用温度范围为< 1400°C的高温镍红陶瓷色料，其XRD测试结 果如图1所示。
[0014] 实施例3 : 称取原料158，按磷酸氢二铵（（順4)2即0 4) 58 . 8%、氧化锆（21〇2)41.2%、外加黑色氧 化镍（Ni203) 6%的比例加水搅拌均匀然后干燥得到混合物；将获得的混合物研磨过筛，并 置于电阻炉中煅烧，煅烧温度为：1400°C，保温时间为60min;煅烧后的色料粉碎研磨并洗 涤，烘干后粉碎、干燥，获得使用温度范围为< 1400°C的高温镍红陶瓷色料，其TG-DTA测试 曲线如图2所示。
[0015] 实施例4 : 称取原料158，按磷酸氢二铵（（順4)2即0 4) 60 . 8%、氧化锆（21〇2)39.2%、外加黑色氧 化镍（Ni203) 7%的比例加水搅拌均匀然后干燥得到混合物；将获得的混合物研磨过筛，并 置于电阻炉中煅烧，煅烧温度为：1420°C，保温时间为45min;煅烧后的色料粉碎研磨并洗 涤，烘干后粉碎、干燥，获得使用温度范围为< 1420 °C的高温镍红陶瓷色料。
[0016] 采用北京康光仪器有限公司生产的WSD-3C全自动白度仪，测量得到的色度数据 值见下表：
【主权项】
1. 一种磷酸锆型高温镍红陶瓷色料，其特征在于：采用工业级化工原料，由以下组分 按重量百分比组成：磷酸氢二铵55~60. 8wt%、氧化锆39. 2~45wt%，外加黑色氧化镍 2 ~7wt% 〇
2. 根据权利要求1所述的磷酸锆型高温镍红陶瓷色料的制备方法，其特征在于包括以 下步骤： 步骤一：按一定比例称取原料磷酸氢二氨、氧化锆，并加入一定量的黑色氧化镍为着色 剂； 步骤二：向步骤一获得的混合物中加入一定量的水，搅拌均匀后干燥； 步骤三：将步骤二干燥获得的混合物研磨过筛，并置于电阻炉中煅烧，煅烧温度为： 1370 ~1420°C，保温 45 ~75min; 步骤四：将步骤三煅烧后的色料粉碎研磨并洗涤，经烘干、粉碎、干燥后，获得高温镍红 陶瓷色料。
3. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述制得的高温镍红陶瓷色料的使 用温度范围为彡1420°C。
4. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述制得的高温镍红陶瓷色料的色 度值为L*=60 ~83、a*=16 ~24、b*=9 ~17。
【专利摘要】本发明涉及一种磷酸锆型高温镍红陶瓷色料及其制备方法，采用工业化工原料，以磷酸氢二氨、氧化锆为主要原料，以黑色氧化镍为着色剂，其重量百分比组成为：磷酸氢二铵（（NH4)2HPO4）55～60.8％、氧化锆（ZrO2）39.2～45％、外加黑色氧化镍（Ni2O3）2～7％，通过配料、加水搅拌混合、干燥、研磨、过筛、煅烧、粉碎、洗涤、烘干、粉碎、干燥获得高温镍红陶瓷色料。本发明采用的化工原料，成本低廉，获得的镍红色料色泽明亮、呈色稳定，能在各类高温陶瓷产品中广泛使用，同时由于磷酸锆具有热膨胀系数小，属于低膨胀材料，对于改善其应用的材料的热稳定性也非常有利，因此具有广泛的应用前景。
【IPC分类】C04B41-85
【公开号】CN104710192
【申请号】CN201510115422
【发明人】顾幸勇, 范薇, 罗婷, 董伟霞
【申请人】景德镇陶瓷学院
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年3月17日