[发明专利]一种以碳酸锆铵为锆源的硅酸锆包裹陶瓷色料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及陶瓷色料技术领域，尤其涉及一种包裹型陶瓷色料的制备方法。

背景技术

硅酸锆ZrSiO₄具有熔点高、折射率大、化学性质稳定、抗高温熔体侵蚀等特点，目前已成为包裹陶瓷色料首选的包裹层材料，对硫硒化镉、炭黑、Fe₂O₃等色剂的包裹，具有良好的应用效果。然而，现有技术硅酸锆包裹陶瓷色料普遍存在着色剂包裹率低、着色剂占色料比例低等问题，例如，在制备硅酸锆包裹炭黑色料的过程中，采用易于工业化的沉淀法时，由于炭黑不亲水的特性，使得制备出的包裹炭黑色料的包裹率远低于8～11％，未包裹的炭黑只能通过二次氧化煅烧去除，而色料成品中炭黑所占质量比仅约5％；由于包裹率和着色剂占色料比例低，硅酸锆包裹炭黑通常只能表现为灰色(色料明度L*>30)。再如，目前生产上采用沉淀法制备的硅酸锆包裹硫硒化镉，Cd(S_1-xSe_x)的包裹率一般在5～8％，生产时，投入的硫硒化镉质量占陶瓷色料成品的质量约40％，否则，过量的硫硒化镉会因无法完全包裹而氧化分解。由于Cd(S_1-xSe_x)的包裹率一般在5～8％，这样色料成品中硫硒化镉质量占陶瓷色料成品的质量最高只有3.2％，从而导致红色色料颜色偏淡。

目前，硅酸锆包裹色料的制备工艺主要有沉淀法、溶胶-凝胶法两种，沉淀法主要以氧氯化锆为锆源；溶胶-凝胶法主要用于实验室，以四氯化锆、氧氯化锆、醇锆为锆源。虽然现有技术通过加强硅酸锆与色剂的混合，提高了硅酸锆的包裹率而改善了使用效果，但仍然存在着以下技术缺陷：(1)上述包裹率的提高是通过增加硅酸锆的比例来实现的，这必然导致着色剂被厚厚的硅酸锆层所包裹，大幅降低了着色剂占色料比例，从而影响了着色剂的呈色，所得色料的颜色较浅。为了获得一定的颜色深度，必然需要大大增加色料在实际应用中的用量。(2)大多数陶瓷色料为金属氧化物，具有耐碱不耐酸的特性。而以四氯化锆或者氧氯化锆为锆源，无论是其水溶液还是制备成溶胶，均呈酸性，会与硫硒化镉或者Fe₂O₃发生化学反应而破坏着色剂，即使将氧氯化锆和四氯化锆制备成ZrO₂溶胶，ZrO₂溶胶的pH值约为3～5，依旧会与硫硒化镉或者Fe₂O₃发生化学反应，因而难以合成得到具有核-壳结构的硅酸锆包裹陶瓷色料。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种以碳酸锆铵为锆源的硅酸锆包裹陶瓷色料的制备方法，通过采用呈弱碱性的碳酸锆铵作为锆源，避免对陶瓷色料造成破坏，并通过在着色剂颗粒表面的沉积，形成高包裹率、具有核-壳结构的包裹色料，以有效解决硅酸锆包裹陶瓷色料高包裹率与着色剂占色料比例低之间相矛盾的问题，从而有效提高包裹色料的呈色深度、降低使用时的添加量。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供的一种以碳酸锆铵为锆源的硅酸锆包裹陶瓷色料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将着色剂粉体分散后与碳酸锆铵溶液搅拌均匀形成稳定悬浮液，按质量比着色剂∶氧化锆＝1∶1～4(氧化锆可由碳酸锆铵折算得到)；将所述悬浮液置于40～60℃烘箱内处理2～12h，形成氧化锆包裹粉体悬浮液，经干燥、粉碎后，得到氧化锆包裹粉体；

(2)将所述氧化锆包裹粉体、或氧化锆包裹粉体悬浮液加入硅源溶液混合均匀，按质量比氧化锆∶氧化硅＝1∶0.5～0.75，调节pH值获得沉淀，经干燥处理得到陶瓷色料前驱体；

(3)在所述陶瓷色料前驱体中加入矿化剂混合均匀，进行快速煅烧后，去除未包裹的着色剂，即得到硅酸锆包裹陶瓷色料粉体。

本发明采用碳酸锆铵作为锆源，其pH值为9～10，呈弱碱性，不会与硫硒化镉或者Fe₂O₃发生化学反应，当温度高于60℃时会快速分解生成絮状的氧化锆，难以形成致密包裹层，因此采用较低的温度控制碳酸锆铵的分解速率，使得分解得到的氧化锆在着色剂颗粒表面逐渐增加形成一层致密沉淀层，该包覆层能够覆盖着色剂颗粒的所有表面。再将其加入硅源溶液中，通过调整pH值，可在氧化锆层表面形成氧化硅包覆层。经过快速煅烧，氧化锆和氧化硅包覆层转变为致密的硅酸锆包裹层，最终获得全包裹的硅酸锆包裹色料。

进一步地，为更加有助于控制碳酸锆铵的分解、以及包裹层的厚度，本发明所述步骤(1)中碳酸锆铵溶液的浓度为10～30wt％。