专利名称：一种利用溶胶-沉淀法制备钒锆黄陶瓷色料的方法
技术领域：
本发明属于陶瓷色料技术领域，具体涉及一种利用溶胶-沉淀法制备钒锆黄陶瓷色料的方法。
背景技术：
钒锆黄是一种颜色艳丽且高温稳定性及化学稳定性好的黄色陶瓷色料。目前工厂常用的黄色陶瓷颜料包括镉黄、铬黄、锑黄和铬钛黄等，但其中含有重金属元素镉、铬、锑等对环境污染严重。随着人们对环保意识的加强，这些含重金属离子的色料在陶瓷制品中将受到限制，并被无毒无害的环境友好型色料所取代。因此，钒锆黄陶瓷色料因其无毒、高温稳定性好及色泽鲜艳等优良性能，开发和应用前景可观，其制备合成也受到关注。目前钒锆黄色料的制备方法主要为固相混合法，即采用工业ZrO2，偏矾酸氨或V2O5等，经混合、研 磨、反复煅烧而成，用此方法制备钒锆黄色料高温稳定性差及化学稳定性差，大生产中易产生褐色色斑，而且在生产过程中球磨时间长，煅烧温度高(一般为1260 1280°C )，能耗大。鉴于此本发明采用溶胶-沉淀法制备钒锆黄色料，以可溶性锆盐代替工业ZrO2、采用酸溶解V2O5作为原料进行制备获得。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用溶胶-沉淀法制备高温稳定性和化学稳定性良好的钒锆黄陶瓷色料的方法。本发明通过以下技术方案予以实现一种利用溶胶-沉淀法制备钒锆黄陶瓷色料的方法，其特征在于包括以下步骤
第一步将锆盐溶于去离子水，搅拌溶解得到溶液A ;
将五氧化二钒溶解于酸溶液，加热搅拌至五氧化二钒完全溶解得到溶液B ；
第二步将所述溶液A和溶液B混合水浴加热一段时间使溶液完全混合反应获得溶胶，然后调节体系pH值为2. O 6. O后，使溶胶产生沉淀，并继续搅拌并水浴加热，直至沉淀完全；所述溶液A和溶液B中的锆钒离子摩尔比为11:1 14:1 ;
第三步将得到的溶胶凝胶放置在空气中，陈化观察其颜色变化，然后过滤烘干，得到初始粉料；
第四步将初始粉料在300 600°C煅烧O. 5 2小时，自然冷却后，即得到钒锆黄陶瓷色料。所述制得的钒锆黄陶瓷色料粒度小于I μ m。所述制得的钒锆黄陶瓷色料的色度值为a*=13 20 ；b*=63 72 ；L*=60 68。上述锆盐为硫酸氧锆、氯氧化锆和硝酸锆其中的一种。所述锆盐溶液摩尔浓度为O. I O. 4mol/L。上述五氧化二钒溶液的摩尔浓度为0· 0237 O. 0276mol/L。上述第一步中用于溶解五氧化二钒的酸溶液为硫酸或硝酸。
所述酸溶液的用量为5 15mL，摩尔浓度为I 5mol/L。上述第二步中采用氨水对体系pH值进行调节。上述第二步中水浴温度为60 80°C。本发明为了保持溶液中pH值的分布以及反应产物的均匀性，在整个反应过 程中应该持续搅拌，反应结束后一般仍需保持在此温度连续搅拌O. 5小时，使胶粒均匀化。本发明采用溶胶-沉淀法和低温煅烧的工艺制备出钒锆黄陶瓷色料，锆盐和酸溶解的V2O5作为主要原料，钒离子通过溶胶、沉淀过程能均匀地附着于水合氢氧化锆胶体颗粒的周围，此方法所得色料前驱体反应活性高，煅烧合成温度远低于固相合成法，煅烧过程中，钒离子部分取代锆离子形成斜锆石结构基体，且反应速度快，色料颗粒均匀并且细小，高温稳定性和化学稳定性好。 本发明与现有工艺方法相比具有以下优点
I)本发明利用溶胶-沉淀法和低温煅烧合成的方法，采用可溶性锆盐和五氧化二钒为原料进行合成钒锆黄色料，其制备工艺简单，设备要求低，操作方便；
2)本发明采用可溶性锆盐提供锆源，取代工业氧化锆，原料活性高，钒离子通过溶胶化过程均匀地附着于水合氢氧化锆胶体颗粒周围并沉淀下来，极大地加快了煅烧合成反应速度，降低了合成温度；
3)本发明制备的钒锆黄色料分布均匀，高温稳定性和化学稳定性良好。
图I为本发明方法的工艺流程图。
具体实施例方式实施例I :
将3. 22g氯氧化锆溶于IOOmL去离子水，搅拌溶解；再将O. 07g五氧化二钒溶解与15mL3mol/L的硝酸溶液中，加热搅拌使五氧化二钒完全溶解。将制备好的氯氧化锆溶液置于70°C水浴搅拌中，五氧化二钒溶液逐滴加入，完全混合后，继续在70°C水浴条件下搅拌O. 5小时使反应完全，而后用氨水调节体系PH值为4，稳定透明的氧化锆溶胶中产生絮状沉淀，形成悬浮液，持续搅拌O. 5小时，使沉淀反应完全。将得到悬浮体系放置在空气中，陈化观察其颜色变化，后过滤烘干，得到初始前驱体粉料。将初始粉料在400°C煅烧I小时，冷却即得到分布均匀、发色良好、粒度为O. 2 μ m的钒锆黄色料。实施例2:
将2. 75g硫酸氧锆溶于IOOmL去离子水，搅拌溶解；再将O. 07g五氧化二钒溶解与15mL3mol/L的硫酸溶液中，加热搅拌使五氧化二钒完全溶解。将制备好的硫酸氧锆溶液置于60°C水浴搅拌中，五氧化二钒溶液逐滴加入，完全混合后，继续在60°C水浴条件下搅拌O. 5小时使反应完全，而后用氨水调节体系PH值为5，稳定的溶胶中产生絮状沉淀，形成悬浮液，持续搅拌O. 5小时，使沉淀反应完全。将得到悬浮体系放置在空气中，陈化观察其颜色变化，后过滤烘干，得到初始前驱体粉料。将初始前驱体粉料在400°C煅烧2小时，冷却即得到分布均匀、发色良好、粒度为O. 5 μ m的钒锆黄色料。
实施例3
将3. 22g氯氧化锆溶于IOOmL去离子水，搅拌溶解；再将O. 07g五氧化二钒溶解与15mL4mol/L的硝酸溶液中，加热搅拌使五氧化二钒完全溶解。将制备好的氯氧化锆溶液和五氧化二钒溶液混合水浴80°C搅拌加热O. 5小时使使反应完全,而后用氨水调节体系pH值为3，稳定的溶胶中产生絮状沉淀，形成悬浮液，持续搅拌O. 5小时，使沉淀反应完全。将得到溶胶-沉淀体系放置在空气中，陈化观察其颜色变化，后过滤烘干，得到初始前驱体粉料。将初始前驱体粉料在400°C煅烧I. 5小时，冷却即得到呈色均匀、发色良好、粒度为O. 3μπι的钒锆黄色料。实施例4:
将4. 76g氯氧化锆溶于IOOmL去离子水，搅拌溶解；再将O. 09g五氧化二钒溶解与IOmL5mol/L的硫酸溶液中，加热搅拌使五氧化二钒完全溶解。将制备好的氯氧化锆溶液和五氧化二钒溶液混合水浴70°C搅拌加热O. 5小时使使反应完全,而后用氨水调节体系pH值为4，稳定的溶胶中产生絮状沉淀，形成悬浮液，持续搅拌O. 5小时，使沉淀反应完全。将得到溶胶-沉淀体系放置在空气中，陈化观察其颜色变化，后过滤烘干，得到初始前驱体粉料。将初始前驱体粉料在500°C煅烧I小时，冷却即得到呈色均匀、发色良好、粒度为O. 8μπι的钒锆黄色料。采用北京康光仪器有限公司生产的SC-80C全自动色析仪测量得到实施例1-4制得色料的色度值见下表
权利要求
1.一种利用溶胶-沉淀法制备钒锆黄陶瓷色料的方法，其特征在于包括以下步骤 第一步将锆盐溶于去离子水，搅拌溶解得到溶液A ; 将五氧化二钒溶解于酸溶液，加热搅拌至五氧化二钒完全溶解得到溶液B ； 第二步将所述溶液A和溶液B混合水浴加热一段时间使溶液完全混合反应获得溶胶，然后调节体系PH值为2. O 6. O后，使溶胶产生沉淀，并继续搅拌并水浴加热，直至沉淀完全；所述溶液A和溶液B中的锆钒离子摩尔比为11:1 14:1 ; 第三步将得到的溶胶凝胶放置在空气中，陈化观察其颜色变化，然后过滤烘干，得到初始粉料； 第四步将初始粉料在300 600°C煅烧O. 5 2小时，自然冷却后，即得到钒锆黄陶瓷色料。
2.根据权利要求I所述的制备钒锆黄陶瓷色料的方法，其特征在于所述制得的钒锆黄陶瓷色料粒度小于I μ m。
3.根据权利要求I所述的制备钒锆黄陶瓷色料的方法，其特征在于所述制得的钒锆黄陶瓷色料的色度值为a*=13 20 ;b*=63 72 ;L*=60 68。
4.根据权利要求I或2或3所述的制备钒锆黄陶瓷色料的方法，其特征在于所述锆盐为硫酸氧锆、氯氧化锆和硝酸锆其中的一种。
5.根据权利要求4所述的制备钒锆黄陶瓷色料的方法，其特征在于所述锆盐溶液摩尔浓度为O. I O. 4mol/L。
6.根据权利要求I或2或3所述的制备钒锆黄陶瓷色料的方法，其特征在于所述五氧化二钒溶液的摩尔浓度为0. 0237 O. 0276mol/L。
7.根据权利要求I或2或3所述的制备钒锆黄陶瓷色料的方法，其特征在于所述第一步中用于溶解五氧化二钒的酸溶液为硫酸或硝酸。
8.根据权利要求7所述的制备钒锆黄陶瓷色料的方法，其特征在于所述酸溶液的用量为5 15mL,摩尔浓度为I 5mol/L。
9.根据权利要求I或2或3所述的制备钒锆黄陶瓷色料的方法，其特征在于所述第二步中采用氨水对体系PH值进行调节。
10.根据权利要求I或2或3所述的制备钒锆黄陶瓷色料的方法，其特征在于所述第二步中水浴温度为60 80°C。
全文摘要
本发明公开一种利用溶胶-沉淀法制备钒锆黄陶瓷色料的方法，以可溶性锆盐和五氧化二钒为原料，将五氧化二钒的热硝酸溶液按照一定配比加入到锆盐溶液中混合均匀，水浴加热溶胶化处理后，加入氨水调节体系pH值使溶胶体系中产生沉淀，通过溶胶-沉淀法获得色料前驱体，洗涤、干燥、煅烧后制得钒锆黄色料。本发明以氧氯化锆代替工业ZrO2、采用酸溶解V2O5进行制备，此方法原料活性高，钒离子通过溶胶-沉淀过程能均匀地附着于水合氢氧化锆胶体颗粒的周围，煅烧合成温度远低于固相合成法，煅烧过程中，钒离子部分取代锆离子形成斜锆石结构基体，且反应速度快，色料颗粒均匀并且细小，高温稳定性和化学稳定性好，因此具有广阔的市场空间。
文档编号C04B41/85GK102898182SQ201210429810
公开日2013年1月30日 申请日期2012年11月1日 优先权日2012年11月1日
发明者陈云霞, 苏小丽, 顾幸勇, 曹春娥, 曾涛, 汪丽英 申请人:景德镇陶瓷学院