[发明专利]一种以红层泥岩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，具体涉及一种以红层泥岩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。

红层是指侏罗纪、白垩纪和第三纪沉积的一套紫红色、杂色的砂岩、泥岩、粉砂岩和页岩建造, 是陆相沉积为主的碎屑沉积岩层，多为软岩与硬岩相间，呈互层状产出，层间结合力弱。受区域构造影响，岩层扭曲褶皱强烈，多中高倾角，结构面发育，有泥化现象。红层在我国分布非常广泛，特别是四川盆地，是我国有名的“紫色盆地”，盆地及其边缘地区红层分布极为广泛，具有一定的代表性。在岩体力学、工程力学以及公路、水电等工程方面涉及红层泥岩的研究较多，未见其用作陶瓷材料的研究报道。

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层泥岩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：一种以红层泥岩为主要原料制备的陶瓷硅铁红色料，其特征在于：以红层泥岩、氧化铁为原料，外加矿化剂，经粗碎、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。

所述红层泥岩、氧化铁的质量百分比为96.2：3.8。

所述红层泥岩的化学组成的质量百分比为SiO₂：40.89%、Al₂O₃：10.73%、Fe₂O₃：8.81%、TiO₂：1.12%、CaO：17.76%、MgO：2.05%、K₂O：3.40%、Na₂O：0.98%、I.L：14.26%。

所述矿化剂为硼砂、硼酸、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*：44～52、a*：24～29、b*：13～16。

所述过筛的筛网目数为180目。

机械力化学活化对本发明制备硅铁红色料作用原理为：