[发明专利]一种硅酸锆包裹型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，尤其涉及一种硅酸锆包裹型陶瓷色料的制备方法。

背景技术

针对不耐氧化或者高温易分解的陶瓷色料，通常是在陶瓷色料的表面包裹一层高温稳定的材料，以扩展陶瓷色料的应用范围。由于硅酸锆ZrSiO₄在大多数釉料中具有高温稳定性，因此现有技术通常将其作为包裹材料包覆于陶瓷色料表面。例如，采用ZrSiO₄包裹镉硒红，可防止镉硒红的高温氧化；为合成无毒、无害的黑色陶瓷色料，ZrSiO₄包裹炭黑陶瓷色料近年来已成为新的研究热点。

目前，现有技术包裹型陶瓷色料的制备工艺中，固相法工艺简单，但包裹率较低（＜10%），已逐渐被淘汰；而溶胶-凝胶法或者水热合成法，现有技术已可实现较高的包裹率，但实际制备中得到的陶瓷色料其呈色却不理想，包裹的镉硒红色料其红色明显弱于未包裹的镉硒红，而包裹的炭黑色料其L*通常在53左右，呈灰色，无法作为黑色色料使用，而且粉体团聚现象严重。造成上述情况的原因主要在于：

(1)ZrSiO₄晶体本身呈白色，完全包裹作为色源的镉硒红或者炭黑后在一定程度上屏蔽了镉硒红或者炭黑的呈色，从而造成颜色变浅。此外，未能完全包裹色源的ZrSiO₄颗粒因失去了色源而完全呈白色，与包裹镉硒红或者炭黑色料混合在一起，也会导致色料的呈色变浅。

(2)制备过程中SiO₂溶胶和ZrO₂溶胶混合，由溶胶向凝胶的转变过程中，溶剂被保留在凝胶结构中，随着溶剂在干燥过程中的挥发而留下空隙，从而导致ZrSiO₄包裹层结构疏松、不致密，进而造成即使镉硒红或者炭黑颗粒均能够被ZrSiO₄包裹，却无法很好地保护镉硒红或者炭黑颗粒，无法起到有效的隔绝氧气作用。

对于上述存在的问题，现有技术也有通过在制备过程中将溶剂快速脱除以降低空隙率来解决ZrSiO₄包裹层结构疏松、不致密的问题，尽管这在一定程度上降低了包裹炭黑色料的L*值而提高了色料的黑色程度，但仍然没有解决ZrSiO₄晶体本身的白色对包裹色料呈色所带来的影响，仍然难以获得理想的呈色效果。此外，现有技术对于合成得到的初始粉体，通常需要进行二次粉碎再进行煅烧，从而对包裹层的结构造成破坏，降低了包裹层对色料颗粒的保护作用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种硅酸锆包裹型陶瓷色料的制备方法，通过配方优化和色料粒度控制，以有效降低ZrSiO₄包裹层的白度，提高陶瓷色料的呈色效果，并通过喷雾干燥提高包裹层的致密度，以提高陶瓷色料的有效包裹率及稳定性。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供的一种硅酸锆包裹型陶瓷色料的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备原料溶液

SiO₂-ZrO₂混合胶：按照摩尔比SiO₂∶ZrO₂=1.2～1.7∶1，将浓度为0.5～1.5mol/L的SiO₂溶胶与浓度为0.5～1.2mol/L的ZrO₂溶胶搅拌混合均匀而得到SiO₂-ZrO₂混合胶；

悬浮液A：将分散剂、水和色源经混合、球磨后得到固含量为1～15%的悬浮液A；

硝酸铝溶液：将硝酸铝溶解于稀硝酸中得到浓度为0.5～2mol/L硝酸铝溶液；

(2)按照体积比悬浮液A∶SiO₂-ZrO₂混合溶胶=0.5～1.5∶11，将悬浮液A加入到SiO₂-ZrO₂混合溶胶中混合均匀，得到前驱体悬浮液B；

(3)按照质量比硝酸铝∶SiO₂-ZrO₂混合胶中剩余SiO₂=35～150∶100，将硝酸铝溶液加入到前驱体悬浮液B中，形成前驱体悬浮液C；

(4)将前驱体悬浮液C采用喷雾裂解工艺进行干燥，得到粉状前驱体D；

(5)将粉状前驱体D置于非氧化性气氛中进行煅烧而得到包裹型陶瓷色料。

进一步地，本发明所述步骤(4)采用管式炉进行干燥，干燥温度为430～580℃；或者，采用喷雾干燥塔进行干燥，干燥温度为180～220℃。