[发明专利]一种原位合成硅酸锆包裹碳黑色料的方法

说明书

技术领域

本发明属无机非金属材料（陶瓷）领域，具体涉及一种原位合成硅酸锆包裹碳黑色料的方法。 

  

背景技术

目前陶瓷生产中使用的黑色色料中除(Cr,Fe)₂O₃为刚玉型外，其它均为尖晶石型色料，如FeO·Fe₂O₃，Co-Cr-Fe，Co-Mn-Fe，Co-Mn-Cr-Fe，Co-Ni-Cr-Fe，Co-Mn-Ni-Cr-Fe，Co-Mn-Al-Cr-Fe，Co-Ni-Cr-Fe-Si等。尖晶石型色料虽然结构稳定，具有耐高温、对气氛敏感性小与化学稳定性好的特点，但这些色料只在石灰釉中呈色最好，并要求石灰釉中无锌、无镁，或低锌、低镁。这些色料在钙镁釉中是不稳定的，多数情况下是形成更稳定的尖晶石，使之成为灰色或灰绿色；而在钙锌釉中虽然稳定，但颜色不正、黑中带红棕色，且容易使釉起泡。而黑色色料FeO·Fe₂O₃容易受气氛的影响。锰虽然有利于黑色色料呈色，但它往往会导致釉中产生气泡。钴是鲜明的黑色色料所不可缺少的成分，但如果合成不好会是色料泛绿或泛红，而且要制备鲜艳的黑色色料，其氧化钴的用量较多，而氧化钴的价格贵，在建筑陶瓷生产中使用的一种黑色渗花釉，其呈色的成分是钌盐，钌是一种贵金属，其价格是金的几十倍。综上所述这些黑色色料现有的制备技术，均存在一定的不足。要么受到气氛的影响(如FeO·Fe₂O₃)、要么受到釉的成分的影响、要么价格十分的昂贵等。 

色料的稳定性一直是陶瓷生产中的难题、尤其是高温(1300℃)色料，目前只有硅酸锆包裹的镉硒红(黄)色料是高温稳定的色料，而其他颜色的包裹色料的开发应用尚未见到报道。因此，开发一种高温下能稳定发色的黑色包裹色料具有重要的意义。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种工艺简单、原料成本较低、合成率高、使用温度高的原位合成硅酸锆包裹碳黑色料的方法。 

为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：一种原位合成硅酸锆包裹碳黑色料的方法，依次包括如下步骤： 

①将工业纯无水ZrCl₄加入到工业纯Si(OC₂H₅)₄溶液中，控制Zr⁺⁴与Si⁺⁴摩尔比为1:1.2，在室温下高速搅拌20分钟后形成凝胶混合物A；

②将粉末热固性酚醛树脂、LiF加入到无水乙醇中，控制粉末热固性酚醛树脂的用量为ZrCl₄重量的5~8%，在无水乙醇中的浓度为10%；Li⁺¹与Zr⁺⁴的摩尔比为1:0.35，经搅拌后得到均匀混合液B；

③将A与B相互混合并搅拌均匀，然后置于110℃油浴锅中回流加热得到前驱体溶胶，然后将前驱体溶胶置于烘箱中干燥，获得干凝胶；

④将干凝胶装入坩埚内采用加盖常规加热的方法合成黑色色料，合成工艺控制为：室温~650℃，升温时间为5分钟，保温35分钟；650℃~合成温度，升温时间为10分钟，保温10分钟；然后自然冷却。

所述合成温度为1000~1100℃。 

上述黑色色料包裹率≥50%、平均粒度≤10μm、使用温度为1300℃。 

本发明的创新之处在于采用全新的非水解溶胶-凝胶原位合成技术在1000~1100℃温度下合成出包裹率高的黑色色料，该黑色色料与现有黑色色料相比有以下特点： 

1、包裹色料呈色纯正稳定，不会受釉的成分、烧成气氛等因素的影响；

2、包裹色料使用温度达1300℃；

3、包裹色料的制备工艺简单、合成速度快、包裹率高、成本低。

具体实施方式

下面用具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。 

实施例一： 

硅酸锆包裹碳黑制备黑色色料的工艺流程为：

第一步：将工业纯无水ZrCl₄加入到工业纯Si(OC₂H₅)₄溶液中，控制Zr⁺⁴与Si⁺⁴摩尔比为1:1.2，在室温下高速搅拌20分钟后形成凝胶混合物A；