本发明属于陶瓷色料
技术领域：
，尤其涉及一种陶瓷用黑色色料及其制备方法。
背景技术：
：传统陶瓷用黑色色料主要以铁(fe)、铬(cr)、镍(ni)锰(mn)、铜(cu)等有色和黑色金属氧化物为原料。随着有色和黑色金属材料等大宗商品价格节节攀升，这种黑色色料因价位导致大批量的生产和应用受到限制，研究开发价格低廉且发色效果好的黑色色料势在必行。我国每年都排放大量的不锈钢钢渣，由于不锈钢钢渣富含重金属，如不及时处理，会对环境和人类健康造成极大威胁，同时也造成有用资源的浪费。考虑到不锈钢钢渣含有铁、铬、镍、锰等元素，与传统工艺生产黑色色料的原材料成分相近，因此很多研究尝试将不锈钢钢渣用于制作黑色色料，以降低黑色色料的生产成本，同时降低不锈钢钢渣的环境风险。现有技术主要将钢渣配与氧化铬、氧化铜、氧化铁和氧化镍混合煅烧得到黑色色料。不过考虑到钢渣中一般含有氧化铝、氧化镁、二氧化钛、氧化钙等降低黑度的成分，现有方案中钢渣的含量一般只有50～60％，且需要加入昂贵的氧化镍，同时没有考虑含铬废渣中未氧化的金属问题，因此存在钢渣利用率低、造价高、色光不足等问题。技术实现要素：基于此，本发明提供一种陶瓷用黑色色料，该黑色色料大剂量使用不锈钢钢渣，且具有纯正的黑色，分散度大、着色力强、耐光性和耐候性好，同时制造成本较低。本发明所述陶瓷用黑色色料按照质量百分比计包括以下组分：相对于现有技术，本发明在黑色色料中掺入质量百分比高达80％及以上的不锈钢钢渣，不锈钢钢渣中包含fe2o3、cr2o3、al2o3、mno2、tio2及mgo等成分，fe2o3、cr2o3、al2o3、mno2、tio2，nio及mgo等成分经烧结后可形成呈现黑色的尖晶石结构。再以4～5％fe2o3和3～4％cr2o3作为补充，能够确保色料的黑色深度和稳定性，同时添加1～2％的coo来增加黑色的鲜明程度。进一步，所述多元复合助烧剂包括b2o3、bi2o3、tio2、cuo、ir2o3。b2o3、bi2o3和cuo具有较低的熔点，其中b2o3的熔为450℃，bi2o3的熔点为820℃，cuo的熔点为1026℃。根据共熔原理，组分越多低共熔温度越低，则熔化成液相的温度越低，因此加入多元复合助烧剂后，能够显著降低黑色色料的烧成温度。且b2o3在800℃以上即挥发，不会影响黑色色料的性能。同时，b2o3、bi2o3、tio2、cuo、ir2o3组成的多元复合助烧剂还能够改善黑色色料的光鲜度，提高黑色色料的品质。进一步，所述b2o3、bi2o3、tio2、cuo、ir2o3质量比为6:4:5:4:1。进一步，所述复合助磨剂包括木质素磺酸钠、石膏和焦炭。使用不锈钢钢渣作为原材料生产黑色色料时需要将其研磨到了300目以上，由于不锈钢钢渣含有铁铬镍合金等硬度极高的成分，因此该研磨过程一般耗能高、效率低。本发明通过加入木质素磺酸钠、石膏和焦炭作为助磨剂能够有效提高研磨效率。其中木质素磺酸钠是一种阴离子表面活性剂，其阴离子吸附在色料颗粒表面，不仅可以降低色料颗粒的表面能，也可以阻止色料颗粒之间的团聚，提高色料颗粒的分散性和滑动性。而焦炭和石膏则能形成色料颗粒表面的包裹膜，使表面达到饱和状态，避免相互吸引黏结成团块，改善色料的流动性。木质素磺酸钠、石膏和焦炭三者之间相互协同，进一步提高助磨效果，从而达到降低研磨能耗、提高研磨效率的目的。进一步，所述木质素磺酸钠、石膏和焦炭质量比为2:1:1。本发明还提供上述陶瓷用黑色色料的制备方法，包括以下步骤：(1)煅烧不锈钢钢渣，然后加入fe2o3、cr2o3、coo和复合助磨剂进行研磨，接着进行氧化处理；(2)将氧化处理后的物料与多元复合助烧剂混合后依次进行焙烧、破碎、细磨即可得到黑色色料。进一步，所述不锈钢钢渣、fe2o3、cr2o3、coo、复合助磨剂和多元复合助烧剂的质量百分比依次为80～85％、4～5％、3～4％、1～2％、2～3％、5～7％。进一步，步骤(1)所述煅烧温度为1100～1200℃，煅烧时间为1～2h。进一步，步骤(1)所述氧化处理方法为将物料暴露于空气中39～48h。通过将研磨好的物料暴露于空气中，可使不锈钢钢渣中未氧化的金属充分氧化成发色的金属氧化物。进一步，步骤(2)所述焙烧温度为1050～1100℃，焙烧时间为7～8h。进一步，步骤(2)细磨粒度不小于300目，筛余物不大于5％。具体实施方式本发明通过科学调配不锈钢钢渣、fe2o3、cr2o3、coo、复合助磨剂和多元复合助烧剂的比例，大幅度提高了不锈钢钢渣在黑色色料中的占比，同时保证黑色色料的黑色深度、稳定性、鲜明程度，且降低了制作过程中的焙烧温度，减少能耗、提高效率。以下通过具体实施例来说明本发明的技术方案。本发明所述陶瓷用黑色色料通过以下方法制备得到：(1)煅烧不锈钢钢渣，然后加入fe2o3、cr2o3、coo和复合助磨剂进行研磨，接着进行氧化处理。具体地，将不锈钢钢渣投入1100～1200℃的旋转炉中煅烧1h。煅烧结束后与fe2o3、cr2o3、coo和由质量比为2:1:1的木质素磺酸钠、石膏和焦炭组成的复合助磨剂一起装入球磨机中研磨4～5h至物料粒度达到300目。接着将研磨好的物料置于空气中暴露39～48h进行氧化处理。(2)将氧化处理后的物料与多元复合助烧剂混合后依次进行焙烧、破碎、细磨即可得到黑色色料。具体地，按照6:4:5:4:1的质量比例将b2o3、bi2o3、tio2、cuo、ir2o3混合得到多元复合助烧剂。将多元复合助烧剂与步骤(1)得到的物料混合后装入匣钵然后送入1050～1100℃的焙烧炉中焙烧7～8h。焙烧结束，待物料冷却后进行破碎，最后将物料转移至微粉机中进行细磨至粒度为325目、筛余物不大于5％即可得到黑色色料。其中，不锈钢钢渣、fe2o3、cr2o3、coo、多元复合助烧剂和复合助磨剂的质量百分比如下表1所示。<表1>实施例1实施例2实施例3不锈钢钢渣85％80％82.5％fe2o34％5％4.5％cr2o33％4％3.5％coo1％2％1.5％多元复合助烧剂5％6％5.5％复合助磨剂2％3％2.5％请参看表2，该表为本发明所述不锈钢钢渣的化学组成，本发明所用不锈钢钢渣包括cr2o3、fe2o3、mno2等黑色色料的传统有色、黑色金属氧化物，同时还夹杂较多sio2、cao、mgo等杂质。化学组成sio2cr2o3caofe2o3al2o3mno2mgotio2质量百分比26.92.951.95.61.80.410.40.1将上述制得的黑色色料干压成φ45mm圆饼型样品，然后采用北京康光仪器有限公司生产的wsd-3c型全自动白度计对实施例的色料进行检测，测得的色度数据值如下所示：由上述数值可知，采用本方法制得的陶瓷色料黑度高，品质纯正。相对于现有技术，本发明在黑色色料中掺入质量百分比高达80％及以上的不锈钢钢渣，利用不锈钢钢渣中包含的fe2o3、cr2o3、mno2等成分经烧结后可形成呈现黑色的尖晶石结构。再以4～5％fe2o3和3～4％cr2o3作为补充，使黑色色料具有良好的黑色深度和稳定性，同时添加1～2％的coo来增加黑色的鲜明程度。此外，添加包括b2o3、bi2o3、tio2、cuo、ir2o3。b2o3、bi2o3和cuo等、具有低共熔温度的复合助烧剂，能够在1100～1200℃低温下对黑色色料进行烧结，同时还能够改善黑色色料的光鲜度，提高黑色色料的品质。通过使用高掺杂量的不锈钢钢渣，可有效对金属排放物进行二次资源利用，保护环境，同时节约黑色色料的制造成本。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。当前第1页12