由于無色顏料還需要在高溫下通過素?zé)拍苻D(zhuǎn)換成有色顏料,所以,在最佳條件下M2混合物,750℃,1.5小時制備的產(chǎn)品,要先將1∶1的氯化氫HCl分離出來,爾后再在1200℃—1500℃之間進(jìn)行素?zé),直至該顏料達(dá)到其最終理想的灰褐色色相10分鐘即可。其褐色色調(diào)將隨著素?zé)郎囟鹊牟粩嗌仙饾u加重,直到最大溫度約1350℃。從這點(diǎn)來看,這個溫度可以說是最適宜的溫度。在素?zé)郎囟雀邥r,其色調(diào)濃度將開始緩慢下降而變淡。通過電子顯微鏡可以看出,素?zé)⒉挥绊懫渫暾,也不會危及其顏料微晶體的表面,只有其圓形界面在溫度達(dá)到1450℃以上時,才略有輕微的熔解而且顏料的結(jié)構(gòu)在素?zé)^程中就象我們所期望的那樣,沒有什么變化;液稚伭辖(jīng)1350℃高溫素?zé)保胺昼娭蟮慕Y(jié)構(gòu)系數(shù)為:Ao=0.660494nm,Co=0.598195nm,Ao結(jié)構(gòu)系數(shù)略有一點(diǎn)增加,在添加于無色顏料沒經(jīng)過素?zé)犗禂?shù)中時,Co系數(shù)也有所增加,其基本晶粒值只有微不足道的一點(diǎn)變化0.26106(4nm3,輕微的Co/Ao關(guān)系變化0.90554顯而易見。
在高溫素?zé)^程中,該顏料得以灰褐色著色的原因,可作如下解釋:硅酸鋯結(jié)構(gòu)中的替代物質(zhì)鉍離子和鉬離子,在急劇的素?zé)h(huán)境中,其化合價發(fā)生了明顯的變化為了保持電解中和的條件不變,其載荷就要有所變化。從而使它們轉(zhuǎn)換成有代替著色缺乏的資格尤其是鉍離子。根據(jù)其晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的載荷關(guān)系Co/Ao,就充分說明了這種假設(shè)。盡管這種狀態(tài)多少有點(diǎn)不穩(wěn)定這是通過一個較長時期〈數(shù)天時間〉灰褐色顏料在1350℃高溫煅燒時,其中有一部分灰褐色色相的亮度有所下降所證實(shí)的,這個時候的離子多半開始還原成其原有的狀態(tài),更具穩(wěn)定的狀態(tài),但其色調(diào)的穩(wěn)定性能已足以滿足該顏料溶于釉子中的與應(yīng)用有關(guān)的所有條件。
為了進(jìn)一步證實(shí)上述灰褐色顏料的煅燒原理,要進(jìn)行反應(yīng)化合物中兩種成分的替代反應(yīng)。首先,氫氧化鋰要由氫氧化鈉來替代。盡管在合成溫度為780℃、900℃和950℃時煅燒兩個小時之后,可以得到從反應(yīng)化合物中轉(zhuǎn)換成約85-90%的硅酸鋯,但是,該產(chǎn)品也只能在經(jīng)過1350℃-1400℃高溫素?zé)蟛攀堑稚{(diào)。這種事實(shí)充分說明了鋰離子存在的優(yōu)點(diǎn)就是作為最小的松散的堿離子,極易進(jìn)入硅酸鋯結(jié)構(gòu)之中。由于負(fù)電荷不足,所以就需要通過其它離子來進(jìn)行補(bǔ)充,以達(dá)到電中性之條件。其次為三氧化鉬要通過仲物酸銨在混合物M2中進(jìn)行復(fù)原。先在800℃煅燒兩個小時之后其轉(zhuǎn)換率在80%以上,再將其無色產(chǎn)品在1350℃-1400℃高溫下進(jìn)行素?zé),即可得到灰褐色顏料。其色調(diào)要比從含有三氧化鉬混合物中制取的最好之顏料稍微暗淡一點(diǎn)。M2混合物,最佳煅燒和素?zé)龡l件,在鉬離子借助于鎢離子還原的過程中,與上述相一致在鋯系顏料中缺乏著色力方面,鉍離子起著非常重要的作用。如果沒有這些離子的存在就不可能制備出這種顏料。
合成這種灰褐色顏料的最佳溫度條件,可由上述煅燒成顏料的轉(zhuǎn)換程度來進(jìn)一步證實(shí),亦可通過經(jīng)1350℃高溫素?zé),顏料的色相以及含有這些顏料的陶瓷釉來證實(shí)見圖6。M2混合物在合成溫度為700℃-800℃時煅燒1-1.5小時,就可得到色相最濃的灰褐色顏料。該顏料既可應(yīng)用于釉燒溫度為1050℃的中溫硼酸硅釉,并在釉中顯示相同的色調(diào),還可用于釉燒溫度為1300℃的高溫硅酸鹽釉,亦可獲得同樣的色調(diào)。這充分說明該顏料的抗腐蝕性和熱穩(wěn)定性相當(dāng)好,可用于所有的陶瓷釉中。
4、結(jié)束語
采用本文上述工藝方法合成的最佳灰褐色顏料的最初混合物M2的成分含量%w/w依次為:ZrO2-40.5%;SiO2-20.25%,Na2SiF6-5.1%,LiOH•H2O-3.8%,MoO3-10.1%,Bi2O3-20.25%,最佳煅燒溫度和時間分別為:700℃-800℃,1-1.5小時,經(jīng)用稀釋的鹽酸HCl提取之后,將無色的煅燒產(chǎn)物在1350℃的高溫下,進(jìn)行大約10分鐘的短時素?zé),就可得到亮麗的灰褐色顏料。該顏料具有很高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性,適用于所有類型的陶瓷釉,包括釉燒溫度為1300℃的高溫釉。該顏料只需在陶瓷釉中加入3-10%w/w,就可有效地使這些釉子呈灰褐色色相,并可使其表面厚度均勻一致,從而得到既平滑又有光澤的亮麗色彩。