陶瓷用氧化铁颜料应用与性能的研究

不得不爱 · 发表于 2010-11-5 08:41

陶瓷用氧化铁颜料应用与性能的研究
氧化铁颜料由于色谱广，无味、无毒、价廉等特点，在许多行业中得到广泛的应用。陶瓷行业也不例外。近年来，随着陶瓷行业的发展，氧化铁颜料在陶瓷行业中的用量也逐年增加。我公司在其领域逐年加大投资与研究，在陶瓷用氧化铁领域的应用、特性、原理等方面取得了丰硕的成果。
一、应用：
陶瓷产品主要分为建筑陶瓷、卫生陶瓷、园林琉璃陶瓷、美术陶瓷、日用陶瓷、工业陶瓷、特种陶瓷七大类，氧化铁颜料在这七大类陶瓷产品中都有着极其广泛的应用。
二、特性与原理：
氧化铁颜由有卓越的着色性能，在陶瓷中主要利用氧化铁的着色性，配制各种色彩的釉水，由于铁离子的价位不同，铁氧化物本身呈多色外，当在其它釉中添加氧化铁时，使釉面色调更加丰富，更加亮丽。另外，在陶瓷（釉）的制造过程中，采用不同的烧成气氛，氧化铁的呈色也各不相同，在氧化焰气氛下，氧化铁着色变以黄到红褐色，再以葡萄红色变为褐色。在还原气氛下，则呈现出蓝色到灰暗色变化，这些变化是釉层中Fe2+和Fe3+动态平衡相互转变的结果。
1、氧化铁作为坯体原料的应用：坯体是陶瓷成瓷的基础料。
氧化铁作为坯体原料着色剂，主要应用于建筑陶瓷中墙地砖产品。例如，仿花岗岩无釉瓷质砖，其颜料制备工艺为：
氧化铁颜料和少量坯料在球磨机内混合成色浆，再由定量泵控制进入混合器，在混合器里，一定比例的色浆和基浆高速混合成颜浆之后，颜料和基浆按一定比例分别喷入干燥塔内，制造出彩色粉料。
仿花岗岩无釉瓷质砖生产工艺配方为：
可塑性原料    20--30%
石英等瘠性原料 20--40%
长石熔剂原料    20--30%
特殊颜料添加物 1--5%（如氧化铁、氧化铬等）
氧化铁由于其卓越的着色功能，成为仿花岗岩无釉瓷质砖色料配制的主要原料。例黄色仿花岗岩瓷质砖的坯体化学组成为：
SiO2 69%、Al2O3 18%、 Fe2O3+TiO2 3%
CaO+MgO 1.5%、K2O+Na2O  4.5%、烧失 4%
另外，紫砂陶产品某些原料也加入氧化铁颜料，用来调节紫砂产品的色泽。
2、氧化铁在陶瓷色釉中应用：釉是附着于陶瓷表面的连续玻璃质层。
在普通陶瓷中主要利用氧化铁的着色性，配制各种色彩的釉水，铁离子的价位不同，铁氧化物本身就呈现不同颜色。如：三氧化二铁（Fe2O3）为红色粉末，氧化亚铁（FeO）及四氧化三铁（Fe3O4）为黑色粉末。可以根据需要，选用不同的氧化铁物。除了氧化铁本身呈多色外，当在其他釉中添加氧化铁时，能使釉面色调更丰富，釉色更加亮丽。例如在含碱金属的硼酸釉中添加氧化铁，呈现葡萄酒的红色；在半无光及无光的白釉中加入氧化铁时，呈现亮褐色、黄灰色以及驼色到暗褐色的系列色调；当氧化铁用制黄色釉时，只需添加百分之几的氧化铁即能呈现出很浓的黄色。
另外，在陶瓷（釉）的烧制过程中，若采用不同的烧成气氛，氧化铁的呈色也各不相同。在氧化焰气氛下，氧化铁对釉的着色变化为以黄色到红褐色，再以葡萄的红色变为褐色；在还原气氛下，则呈现出蓝色到暗灰色的变化，之所以会有如此丰富的变化，主要是由于釉层中的Fe3+和Fe2+之间相互转变的结果，Fe3+和Fe2+移动平衡存在于釉层中，氧化亚铁和氧化之比随着平衡条件（配比、烧成制度等）而改变，我国著名的青瓷釉，其呈色机理主要就是由于釉层中铁的氧化物在还原气氛中烧成时Fe3+被还原成和Fe2+的结果。
在陶瓷史上享有盛誉的兔毫釉、油滴釉、星盏玳皮瑁、茶叶末釉、铁锈花及鹧鸪斑釉等，都是以氧化铁为颜料，以不同的配方和烧制程度制得的，铁红花釉是氧化铁色釉中的代表之一。铁红釉，俗称红结晶，其外观是在深沉的海参棕釉面上绽放出朵朵红花，灿若云锦。其釉式为：
0.3446K2O 0.5492AL2O3 4.7218SiO2
0.1926CaO                0.0598SnO2
0.4629MgO 0.2346Fe2O3 0.0484P2O5
其中氧化铁原料纯度需大于98%，细度为250目，烧成温度则需根据坯体的含铁量高低而定。若坯体的含铁量较高，一般采用还原气氛烧成。因为铁红釉以氧化气氛烧成时底色偏褐，以还原气氛烧成时底色偏棕。坯体含铁量高时，在氧化焰下烧成的底色偏黄，并且底色与花纹颜色对比度不及还原焰烧成的强烈，艺术效果有偏差。氧化铁的含量对铁红釉的呈色影响很大，见下表：
Fe2O3对铁红釉的影响
   Fe2O3(wt%) 烧后成色效果
O 乳浊白釉，光泽差
4 棕黑色底，布有棕黄色斑点和条纹
8 棕褐色底，布有绿豆大小红花和条纹
12 棕黑色底，布有蚕豆大小红花和底纹
16 红褐色釉，具有金属光泽
20 肉红色单色釉

陶瓷行业对合成氧化铁颜料的质量要求：
1、色相要稳定，分子粒度要均匀。
2、Fe2O3含量要高、盐份要少、密度要相对稳定。
3、砂粒、铁屑等机械杂质要越少越好。
4、颜色流行趋势，由深色向浅色发展，色泽要鲜艳。
江苏宇星工贸有限公司（原名：宜兴市宇星颜料厂）作为国内唯一单体达到10万吨产能的氧化铁颜料生产企业，在国际市场上具有了较高的知名度。最近，在陶瓷用氧化铁颜料研究取得了新进展，已生产出适合市场需要的耐温性高、色相稳定、粒度均匀、色泽鲜艳、性价比好等性能优良的新型陶瓷专用氧化铁颜料，受到陶瓷原料企业的广泛欢迎和使用。
随着对外经济开放的不断发展，国内除了原有的陶瓷生产厂外，美、法、英、意大利、韩国、印尼、香港、台湾等许多国家和地区也纷纷涉足我国的陶瓷工业，从沿海到内地办了许多上规模的合资、独资企业。近年来，我国建筑、卫生、园林琉璃陶瓷产量年增长均在30%以上。陶瓷产业发展的同时，也带动了陶瓷原料工业（包括氧化铁颜料）的发展。这是一个巨大的市场，对氧化铁颜料工厂来说，也是一个很好的机遇。
当然，机遇与挑战并存，目前，我国生产的氧化铁颜料在品种上、质量上仍不能完全满足陶瓷行业的需求，仍有部分高档氧化铁颜料需要进口。江苏宇星工贸在看到希望的同时，也应看清楚自己的不足；一定会抓住机遇，与陶瓷行业的有关科研院所携手合作，共同开发出品种更多、质量更优的氧化铁颜料产品，以满足我国陶瓷行业日益增长的需要。

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