CN108084795A - 一种陶瓷墨水用钴蓝色料及其制备方法 - Google Patents

一种陶瓷墨水用钴蓝色料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种陶瓷墨水用钴蓝色料的制备方法,包括如下步骤:S1.称取钴源、铝源、及硅源;S2.初步混合:将称取好的原料投入锥形混料机内进行初步混合;S3.打粉:将初步混合的原料投入在爪式打粉机内进一步混合均匀;S4.煅烧:打粉后的原料在1130℃~1200℃下煅烧2~3小时;S5.粉碎、细化:煅烧后的粗制品进行超细研磨处理,得到亚微米级的成品。本发明将钴源、铝源、硅源原料混合后通过固相反应法合成以CoO•Al2O3尖晶石和2 CoO•SiO2橄榄石为主的混合晶体,配方中Al2O3和SiO2在釉中可以形成低共熔点,这样可以避免色料对釉面的负面影响;同时发明人出乎意料地发现,制备的色料相比于比CoO•Al2O3尖晶石、2 CoO•SiO2橄榄石单独制备的色料,在釉中呈色能力显著提高。

Description

一种陶瓷墨水用钴蓝色料及其制备方法
技术领域
本发明涉及陶瓷色料技术领域,特别是涉及了一种陶瓷墨水用钴蓝色料及其制备方法。
背景技术
陶瓷制品的装饰经历了丝网印花、辊筒印花之后,在近几年又掀起了喷墨打印的高潮。喷墨打印技术已被称为我国陶瓷墙地砖印花技术的第三次革命,越来越多的国内陶瓷企业看好此发展方向。喷墨打印机较之丝网印花和辊筒印花,具有许多无可比拟的优势:由于是非接触式装饰,可以在任意凹凸表面进行装饰, 产品因此更具个性化、逼真、细腻,更丰富的纹理变化。同时由于喷绘技术无需制网板,既节省时间,又提高效率,因此,在市场上极受欢迎,且市场发展空间极大。
陶瓷墨水通常由无机非金属材料(色料、釉料、功能材料)、溶剂、分散剂、结合剂、表面活性剂及其它辅料构成。无机非金属材料(色料、釉料、功能材料)是墨水的核心物质,其颗粒粒度应小于1μm,颗粒尺寸分布较窄,具有较好的分散性和稳定性,受溶剂等其它物质的影响较小。
蓝色是三大主要基色之一,许多中间色和复合色缺其不可,因而蓝色成为五彩缤纷色彩的主要组成部分。钴蓝色料是重要的尖晶石型蓝色色料,也可称为铝酸钴蓝。最简单的化学式为CoO•Al2O3,与其它的蓝色色料相比,具有优异的耐光性、耐候性、 耐热性、耐化学腐蚀性、无毒等性能,因此广泛的应用于耐高温涂料、陶瓷、搪瓷、玻璃、塑料着色。但是以CoO•Al2O3尖晶石为主体的钴蓝色料中氧化铝含量占60wt%,由于氧化铝的熔点高达2045℃,这类钴蓝色料制备成的陶瓷墨水喷在釉面上时,釉面局部富集了过多的氧化铝导致釉面熔融温度提高,造成釉面出现不平整、起皱现象,影响釉面的美观。
发明内容
为了弥补已有技术的缺陷,本发明提供一种陶瓷墨水用钴蓝色料及其制备方法。
本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现:
一种陶瓷墨水用钴蓝色料的制备方法,包括如下步骤:
S1.称取原料:按Co∶Al∶Si的摩尔比为(2~4):(2~2.5):(3~5)分别称取钴源、铝源、及硅源;
S2.初步混合:将称取好的原料投入锥形混料机内进行初步混合;
S3.打粉:将初步混合的原料投入在爪式打粉机内进一步混合均匀,使各原料之间充分接触;
S4.煅烧:打粉后的原料在1130℃~1200℃下煅烧2 ~3小时;
S5.粉碎、细化:煅烧后的粗制品进行超细研磨处理,得到亚微米级的成品。
进一步地,所述钴源为氧化钴、碳酸钴或氢氧化钴。
进一步地,所述铝源为氢氧化铝或煅烧氧化铝。
进一步地,所述硅源为石英。
进一步地,所述钴源经气流磨机加工至细度D100不超过10μm。
进一步地,所述铝源经气流磨机加工至细度D100不超过5μm。
进一步地,所述硅源经气流磨机加工至细度D100不超过10μm。
进一步地,步骤S1中,所述原料还包括氧化镁和/或氧化锌。
进一步地,步骤S1中,所述原料不包括矿化剂。
本发明还提供由上述制备方法制备得到的陶瓷墨水用钴蓝色料。
本发明具有如下有益效果:
本发明将钴源、铝源、硅源原料混合后通过固相反应法合成以CoO•Al2O3尖晶石和2CoO•SiO2橄榄石为主的混合晶体,配方中Al2O3和SiO2在釉中可以形成低共熔点,这样可以避免色料对釉面的负面影响;同时发明人出乎意料地发现,在CoO•Al2O3尖晶石的基础上引入SiO2,形成CoO•Al2O3尖晶石和2CoO•SiO2橄榄石的混合结构,制备的色料相比于比CoO•Al2O3尖晶石、2 CoO• SiO2橄榄石单独制备的色料,在釉中呈色能力显著提高。
本发明利用高温煅烧固相反应法制备钴蓝色料,生产工艺简单,生产成本较低,更合适于陶瓷行业。
本发明制备的钴蓝色料发色饱和度高,能够满足陶瓷墨水的要求。
本发明制备的钴蓝色料的硬度低,有利于研磨成粒径更小的粉体;色料中不含矿化剂,不需要水洗。
具体实施方式
一种陶瓷墨水用钴蓝色料的制备方法,包括如下步骤:
S1.称取原料:所述原料包括钴源、铝源、及硅源。
本发明中,所述原料中Co∶Al∶Si的摩尔比为(2~4):(2~2.5):(3~5)。本发明合理控制钴源、铝源、及硅源的比例,让铝和硅适当过量,制备得到的产品外观呈鲜蓝色,不会变黑。
本发明中,所述钴源优选为氧化钴、碳酸钴或氢氧化钴,但不局限于此。所述钴源预先经气流磨机加工至细度D100不超过10μm,优选地,加工至细度D100小于7μm。
本发明中,所述铝源优选为氢氧化铝或煅烧氧化铝,但不局限于此。所述铝源预先经气流磨机加工至细度D100不超过5μm,优选地,加工至细度D100小于3μm。
本发明中,所述硅源优选为石英,但不局限于此。所述硅源预先经气流磨机加工至细度D100不超过10μm,优选地,加工至细度D100小于8微米。
普通色料所用的原料的细度D100为40μm ~60μm,其制备的色料的细度D100为25μm~40μm。由于陶瓷墨水需要将色料研磨至细度D100≤1μm,在研磨过程中会不断的破坏色料的结构,内部未能参与反应的原料就会裸露出来稀释原有的色料成分,这就会影响降低色料在釉中的呈色能力。根据固相反应法杨德尔、金斯特林格动力学表明,反应速率常数K值反比与颗粒半径平方;颗粒尺寸越小,反应体系比表面积越大,反应界面和扩散界面也相应增加。本发明中,从原材料开始就着手控制细度,由于所做色料的初始粒径较小,在墨水研磨过程中结构破坏少,从而提高了呈色能力。
需要说明的是,本发明的原料不包括矿化剂。
矿化剂可以促进色料基团的反应,降低色料合成的温度,现有的钴蓝色料一般都使用硼酸或硼砂作为矿化剂,而制备成陶瓷墨水要求色料的电导率尽可能低,由于矿化剂属于可溶性盐物质,含有矿化剂成分会大幅度提高色料的电导率,这就要求色料需要水洗才能用于制备陶瓷墨水;而已有的不使用矿化剂的钴蓝色料其煅烧温度主要集中在1250-1300℃之间,煅烧温度过高会降低色料的品质。本发明在CoO• Al2O3尖晶石的基础上引入SiO2,不采用矿化剂,不需要水洗,而煅烧温度降低为1130℃~1200℃,钴蓝色料的品质好。
作为进一步改进,所述原料还包括氧化镁和/或氧化锌,原料中Co∶Al∶Si:Mg/Zn的摩尔比为(2~4):(2~2.5):(3~5) : (0~5)。
本发明中添加一定量的氧化镁和/或氧化锌,可以使发色更为鲜艳,同时其可以取代部分钴源,降低生产成本。
S2.初步混合:将称取好的原料投入锥形混料机内进行初步混合;
S3.打粉:将初步混合的原料投入在爪式打粉机内进一步混合均匀,使各原料之间充分接触;
S4.煅烧:打粉后的原料进行煅烧;
本发明中,煅烧的温度为1130℃~1200℃,煅烧的时间为2~3小时;更优选地,煅烧的温度为1150℃~1180℃。
本发明的配方中不含有矿化剂,煅烧后不形成液相,且本发明中煅烧温度低,使得到的钴蓝色料硬度低,有利于研磨成粒径更小的粉体。
S5.粉碎、细化:煅烧后的粗制品进行超细研磨处理,得到亚微米级的成品。
本发明将钴源、铝源、硅源原料混合后通过固相反应法合成以CoO•Al2O3尖晶石和2CoO• Al2O3橄榄石为主的混合晶体,配方中Al2O3和SiO2在釉中可以形成低共熔点,这样可以避免色料对釉面的负面影响;同时发明人出乎意料地发现,在CoO• Al2O3尖晶石的基础上引入SiO2,形成CoO• Al2O3尖晶石和2 CoO• SiO2橄榄石的混合结构,制备的色料相比于比CoO•Al2O3尖晶石、2 CoO•SiO2橄榄石单独制备的色料,在釉中呈色能力显著提高。
下面结合实施例对本发明进行详细的说明,实施例仅是本发明的优选实施方式,不是对本发明的限定。
实施例1
一种陶瓷墨水用钴蓝色料的制备方法,包括如下步骤:
S1.称取原料:所述原料为钴源、铝源、及硅源,原料中Co∶Al∶Si的摩尔比为3:2.2:4;
所述钴源为氧化钴,所述钴源预先经气流磨机加工至细度D100小于7μm;所述铝源为氢氧化铝,所述铝源预先经气流磨机加工至细度D100小于3μm;所述硅源为石英,所述硅源预先经气流磨机加工至细度D100小于8微米;
S2.初步混合:将称取好的原料投入锥形混料机内进行初步混合;
S3.打粉:将初步混合的原料投入在爪式打粉机内进一步混合均匀,使各原料之间充分接触;
S4.煅烧:打粉后的原料在1180℃下煅烧2 ~3小时;
S5.粉碎、细化:煅烧后的粗制品进行超细研磨处理,得到亚微米级的成品。
实施例2
一种陶瓷墨水用钴蓝色料的制备方法,包括如下步骤:
S1.称取原料:所述原料为钴源、铝源、及硅源,原料中Co∶Al∶Si的摩尔比为2: 2.5: 5;
所述钴源为碳酸钴,所述钴源预先经气流磨机加工至细度D100小于7μm;所述铝源为煅烧氧化铝,所述铝源预先经气流磨机加工至细度D100小于3μm;所述硅源为石英,所述硅源预先经气流磨机加工至细度D100小于8微米;
S2.初步混合:将称取好的原料投入锥形混料机内进行初步混合;
S3.打粉:将初步混合的原料投入在爪式打粉机内进一步混合均匀,使各原料之间充分接触;
S4.煅烧:打粉后的原料在1130℃下煅烧2 ~3小时;
S5.粉碎、细化:煅烧后的粗制品进行超细研磨处理,得到亚微米级的成品。
实施例3
一种陶瓷墨水用钴蓝色料的制备方法,包括如下步骤:
S1.称取原料:所述原料为钴源、铝源、硅源及氧化镁,原料中Co∶Al∶Si:Mg的摩尔比为4:2:5:2;
所述钴源为氢氧化钴,所述钴源预先经气流磨机加工至细度D100小于7μm;所述铝源为氢氧化铝,所述铝源预先经气流磨机加工至细度D100小于3μm;所述硅源为石英,所述硅源预先经气流磨机加工至细度D100小于8微米;
S2.初步混合:将称取好的原料投入锥形混料机内进行初步混合;
S3.打粉:将初步混合的原料投入在爪式打粉机内进一步混合均匀,使各原料之间充分接触;
S4.煅烧:打粉后的原料在1150℃下煅烧2 ~3小时;
S5.粉碎、细化:煅烧后的粗制品进行超细研磨处理,得到亚微米级的成品。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制,但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案,均应落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种陶瓷墨水用钴蓝色料的制备方法,其特征在于,其包括如下步骤:
S1.称取原料:按Co∶Al∶Si的摩尔比为(2~4):(2~2.5):(3~5)分别称取钴源、铝源、及硅源;
S2.初步混合:将称取好的原料投入锥形混料机内进行初步混合;
S3.打粉:将初步混合的原料投入在爪式打粉机内进一步混合均匀,使各原料之间充分接触;
S4.煅烧:打粉后的原料在1130℃~1200℃下煅烧2 ~3小时;
S5.粉碎、细化:煅烧后的粗制品进行超细研磨处理,得到亚微米级的成品。
2.如权利要求1所述陶瓷墨水用钴蓝色料的制备方法,其特征在于,所述钴源为氧化钴、碳酸钴或氢氧化钴。
3.如权利要求1所述陶瓷墨水用钴蓝色料的制备方法,其特征在于,所述铝源为氢氧化铝或煅烧氧化铝。
4.如权利要求1所述陶瓷墨水用钴蓝色料的制备方法,其特征在于,所述硅源为石英。
5.如权利要求1所述陶瓷墨水用钴蓝色料的制备方法,其特征在于,所述钴源经气流磨机加工至细度D100不超过10μm。
6.如权利要求1所述陶瓷墨水用钴蓝色料的制备方法,其特征在于,所述铝源经气流磨机加工至细度D100不超过5μm。
7.如权利要求1所述陶瓷墨水用钴蓝色料的制备方法,其特征在于,所述硅源经气流磨机加工至细度D100不超过10μm。
8.如权利要求1所述陶瓷墨水用钴蓝色料的制备方法,其特征在于,步骤S1中,所述原料还包括氧化镁和/或氧化锌。
9.如权利要求1所述陶瓷墨水用钴蓝色料的制备方法,其特征在于,步骤S1中,所述原料不包括矿化剂。
10.一种陶瓷墨水用钴蓝色料,其由权利要求1-9任一项所述制备方法制备得到。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180529

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