[发明专利]一种以红土为主要原料制备的陶瓷硅铁红色料

说明书

技术领域

本发明属于无机非金属材料（陶瓷）领域，具体涉及一种以红土为主要原料制备的陶瓷硅铁红色料。

背景技术

硅铁红色料是一种能在坯体中呈现鲜艳的类似于沙漠红色调且耐高温的陶瓷包裹色料，其主要化学成分SiO₂在色料中起载体作用，类似于锆铁红色料中ZrSiO₄晶体的作用。它以SiO₂为包裹相，是利用SiO₂微晶相和SiO₂玻璃相对着色剂Fe₂O₃进行包裹从而起到高温稳定作用。而Fe₂O₃作为着色剂，是色料呈色的主要成分。天然硅铁红色料的主要成分是硅和铁，也含有少量的铝等。其呈色机理是：石英发生晶型转变时产生裂纹，高活性的发色铁离子向裂纹中扩散，同时在α-石英向β-石英二次晶型转变过程中被包裹而形成耐高温的发色晶体。硅铁红色料是一种用途广泛的坯用色料，它主要用于玻化砖坯体呈色，在坯料中加入4%～9%，于1250℃以下烧成时，能够呈稳定、鲜艳的桃红色。目前，国内使用的硅铁红色料主要依赖于进口。由于天然原料含有其它杂质以及含铁量较低，故这种色料往往只能用于陶瓷坯料。

红土是我国中亚热带湿润地区分布的地带性红土，属中度脱硅富铝化的铁铝土。在我国长江以南广泛分布的红土，是湿热气候环境下经强烈风化作用形成的产物，因含较多的氧化铁而呈现明显的红色，又称为“红色风化壳”。红土通常具深厚红色土层，网纹层发育明显，粘土矿物以高岭石为主，酸性，盐基饱和度低。红土土类划分5个亚类，本区分布有3个亚类。红土亚类具土类典型特征，分布面积最大；黄红土亚类为向黄壤过渡类型，在本区均分布于山地垂直带，下接红土亚类，上接黄壤土类；红土性土亚类是剖面发育较差的红土类型，主要分布于红土侵蚀强烈的丘陵山区。

机械力化学又称力化学，机械化学，它是研究在给固体施加机械能量时固体形态、晶体结构等发生变化，并诱导物理化学变化的一门学问。机械力化学过程一般通过高能球磨来实现，其超细粉碎不同于一般的物质细化过程，而是伴随有能量转化的机械力化学过程，具有工艺简单，成本低，易于工业化等优点。传统上，新物质的生成、晶型转化或晶格变形都是通过高温（热能) 或化学变化来实现的。机械能直接参与或引发了化学反应是一种新思路。机械力化学法的基本原理是利用机械能来诱导产生微裂纹、晶格崎变、表面能升高、反应能力增强，反应温度降低等，从而诱发化学反应或诱导材料组织、结构和性能的变化，以此来制备新材料。作为一种新技术，它具有明显降低反应活化能、细化晶粒、极大提高粉末活性和改善颗粒分布均匀性及增强体与基体之间界面的结合，促进固态离子扩散，诱发低温化学反应，从而提高了材料的密实度、电、热学等性能，是一种节能、高效的材料制备技术。它的研究必将推动新材料研究及相关学科的发展。就材料科学而言，机械力化学是一个有较宽广研究空间的领域。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种以红土为主要原料制备的陶瓷硅铁红色料。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：一种以红土为主要原料制备的陶瓷硅铁红色料，其特征在于：以红土、氧化铁为原料，外加矿化剂，经配料、混合、过筛、机械力化学球磨、焙烧获得的制品，其中焙烧温度为1150℃、保温时间为2小时。

所述红土、氧化铁的质量百分比为93.7：6.3。

所述红土的化学组成为SiO₂：60.08%、Al₂O₃：20.42%、Fe₂O₃：8.29%、TiO₂：1.06%、MgO：0.60%、K₂O：3.12%、Na₂O：0.85%、I.L：5.58%。

所述矿化剂为硼砂、CaF₂、NaF中的一种。

所述矿化剂的添加量为原料总质量的3%。

所述机械力化学球磨的工艺参数为：球磨子为直径1～5mm的氧化锆磨球，球料的质量比为20～40:1，球磨机的转速为300～450转/分，球磨时间为10～30小时。

所述制得色料的色度值范围为L*：42～49、a*：19～24、b*：12～15。

机械力化学活化对本发明制备硅铁红色料作用原理为：