CoAl2O4藍色的色料粒徑對其色度的影響

第36卷第6期氣苕報Vol 36 No 62015年12月Joumal of ceramicsDec.2015DoI:10.13957/. cnki. tcxb201506016coAO藍色的色料粒徑對其色度的影響王霞,胡淑云2,汪其堃,常啟兵2,汪永清,周健兒2(1.景德鎮陶瓷學(xué)院科技藝術(shù)學(xué)院,江西景德鎮3301;2.景德鎮陶瓷學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院,江西景德鎮33403摘要:目前,噴墨打印成為陶瓷裝飾的主流技術(shù)。墨水的性能是影響噴墨打印效果的重要影響因素。為獲得高穩定性的陶瓷墨水,需求粒徑小、粒徑分布窄的陶瓷色料。但是,超細的色料會(huì )改變其對光的吸收和反射,影響其在釉中的穩定性進(jìn)而影響其呈色。本論文采用燃燒法制備的超細CoAO藍色色料,通過(guò)粒度分布儀和CE色度儀表征其粒徑和色度。結果表明:砂磨機球磨10h,可使粉體的平均粒徑(d)從640m減小到0.33μm。相應地, COALO色料的色度值從L=49.82,a'=0.05,b'=-5090轉變?yōu)?56.42,a'=-1l3.15,b'=2802。這說(shuō)明隨著(zhù)粒徑的減小,色料的明度增加,呈色鮮艷。但是b'值降低,色料的藍色由深藍轉變?yōu)闇\藍。 COALO色料在透明釉中也呈現相似的粒徑-色度規律,但其影響較小。這規律有助調控噴墨打印中藍色的比例,以獲得既定圖案的顏色。關(guān)鍵詞: CoALO藍色色料;噴墨打印;燃燒法;粒徑;色度中圖分類(lèi)號:TQ174.4文獻標志碼:A文章編號:10002278(2015)0-06Effect of the Particle Size of CoAl2O4 Blue Pigment on the Chromaof the PigmentWANG Xia, HU Shuyun, WANG Qikun, CHANG Qibing, WANG Yongqing ZHOUJian-er(1. Science and Art collage of Jingdezhen Ceramic Institute, Jingdezhen 333001, Jiangxi, China; 2. School of Materials Science andEngineering of Jingdezhen Ceramic Institute, Jingdezhen 333403, Jiangxi, China)Abstract: At present, inkjet printing is the mainstream technology of ceramic decoration. The performance of the ink is an important factoraffecting the performance of the printing. In order to obtain the high stable ceramic ink, the ceramic pigment is required which has the smallparticle size and the narrow particle size distribution. However the ultrafine pigment will change the light absorption and the light reflection,which has the influence on its stability of glaze and its chroma. In the present work, the ultrafine CoAl, 0, blue pigment was prepared bycombustion method and was characterized by particle size analyzer and CIE colorimetric apparatus. The results show that the average particlesize(d,of the pigment can be reduced from 6.403 um to 0.336 um after 10 h. Accordingly, the chroma of CoAlO, pigment changes fromL=49.82, a=0.05, b=-5090 into L=56.42, a*=-13 15, b*=-2802. This indicates that the brightness of color increase with the decrease ofthe particle size and generates the bright color. However, the b* value decreased, the blue pigment changes from the dark blue to light blueThe colorof CoAl, O, in the transparent glaze is similar to the pigment itself. This rule is helpful to controlling the proportion of blue ink in theinkjet printing to obtain the color of the designed pattenKey words: CoAlO, pigment; Inkjet printing; Combustion; Particle size; Chroma0引言出了更高的要求。為獲得高穩定性的陶瓷墨水,避免噴頭容易堵塞,粒徑小、粒徑分布窄的超細陶瓷噴墨打印技術(shù)因其陶瓷色料利用率高,圖案層色料成為必然的技術(shù)需求。CoAl2O藍色色料是次豐富,可個(gè)性化設計等優(yōu)點(diǎn)而逐漸成為陶瓷裝種非常重要的陶瓷色料。常見(jiàn)鈷藍色料通常采用飾的主流技術(shù)。陶瓷噴墨打印技術(shù)對色料的粒徑分固相法合成,具有工藝流程簡(jiǎn)單、易于控制等優(yōu)布、平均粒徑、形貌和分散性以及墨水的制備等提點(diǎn),但制備出的陶咨尊料顆粒大(12-10pm)2、中國煤化工收稿日期:2015-0905修訂日期:2015-12-06eceived dateate:2151206基金項目:國家自然科學(xué)基金(51262013,51362015);江西省 CorrespondentCN MHGDoc,Associate professor科技支撐項目(20132BBE50019);江西省落地項目E-mail: changeabl25@ hotmailcom(KLDl3077。通信聯(lián)系人:常啟兵(1976-),男,博土,副教授664胤召報2015年12月粒度分布不均勻,需要后續的粉碎流程,而現有的①、a、b’)。粉碎技術(shù)無(wú)法滿(mǎn)足噴墨打印對粉體粒徑及其分布的采用 Bettersize2000型激光粒度分析儀測定色需求。因此,需要尋求濕化學(xué)法合成。濕化學(xué)法料的粒徑分布合成鈷藍顏料主要包括溶膠-凝膠法、液相沉淀采用掃描電鏡(JSM-6700F,日本電子)觀(guān)察色法、沉淀-共沸蒸餾法吲、微乳液法η、結晶分料的粒徑及形貌。解法、噴霧熱分解法,水熱法叫,高溫自蔓延法叫和有機物輔助燃燒法凹,等等。但是,盡管組2實(shí)驗結果與討論成相同,濕化學(xué)法合成出的色料的顏色不同于固相法合成出的較粗CoAl2O藍色色料。這說(shuō)明色料的21球磨時(shí)間對粉體粒徑分布的影響粒徑對其呈色存在一定的影響。圖1顯示了不同球磨時(shí)間對顏料的粒徑分布的對噴墨打印用的 CoAL.O藍色色料而言,這種影響。從圖中可以看出,燃燒法制備出的CoA1O粒徑色度的影響必然使噴墨打印圖案與設定的圖色料的粒徑較大,且粒徑分布呈雙峰分布。這主要案之間產(chǎn)生偏差,因此,有必要深入認識色料的粒是由于在燃燒過(guò)程中,由于燃燒過(guò)程的不同步以及度與其色度之間的關(guān)系,以調控藍色色料的比例,燃燒所形成的溫度存在差異,導致顆粒之間產(chǎn)生團盡力避免或者減少這種偏差。本文采用硝酸鹽-甘聚的情況不同,進(jìn)而影響了粉體的粒徑。圖2中顯氨酸法合成C0ALO藍色色料,并通過(guò)砂磨機球磨示C04.色料顆粒的SEM照片。顯然,C41O獲得不同粒徑的色料,通過(guò)測量色料的粒徑和色料顆粒呈現不規則的形狀。從放大的微觀(guān)結構SEM及其在透明釉中的色度,綜合分析C0A1O藍色順片(圖2看,顆粒內部現不規則的多孔狀結料的粒徑對其色度的影響。構。這種多孔結構有助于顆粒經(jīng)過(guò)球磨而獲得較小粒徑的粉體。因此,隨著(zhù)球磨時(shí)間的延長(cháng),色料顆1實(shí)驗部分粒的平均粒徑逐漸減小,且粒徑分布也變窄。特別是當球磨時(shí)間為1-4h,顆粒尺寸迅速減小,粒徑11coA2O藍色色料的制備分布也由雙峰轉變?yōu)閱畏?。當球磨時(shí)間超過(guò)6h,將硝酸鈷:硝酸鋁的物質(zhì)的量比為1:2的硝由于色料顆粒中的多孔結構基本被破壞殆盡,色料酸鈷,硝酸鋁溶解于水中,另將硝酸鹽:甘氨酸的的粒徑減少幅度減緩,顆粒的粒徑分布變得更窄。物質(zhì)的量比為1:1-1:3的甘氨酸溶于水中,兩然而,進(jìn)一步增加球磨時(shí)間并不能進(jìn)一步降低色料份溶液混合形成混合溶液。將混合溶液倒入蒸發(fā)皿的粒徑,反而會(huì )導致顆粒平均粒徑增大。這可能是中,并置于帶有調壓器的盤(pán)式電爐上加熱。起始階由于球磨時(shí)間的增加,饋入的能量主要用于增加顆段加熱緩慢,待溶液中的水分基本蒸發(fā)完全,并形粒的表面能越大,促使超細粉體顆粒之間的團聚趨成半球形的硬殼時(shí),增大加熱電壓,促使反應物快勢增大,顆粒粒徑變大。速燃燒。收集燃燒后的初始粉體,并加入一定比2.2色料粒徑對色料色度的影響例的淀粉類(lèi)有機物,以無(wú)水乙醇為球磨介質(zhì),置于砂磨機中球磨2h。將球磨后的樣品置于烘箱內烘6 h干。將烘干后的混合粉體置于馬弗爐中煅燒,升溫速度為5℃min,煅燒溫度為1000℃,保溫1h,自然冷卻至室溫,得到藍色的粉體。將煅燒得到的藍f6 h好-8h10色粉體用砂磨機分別球磨lh、2h、4h、6h、&h、12h10h和12h。獲得不同粒徑的 CoALO藍色色料,測量色料的粒徑和色度。將不同粒徑的CoAl2O藍色色料與透明釉混合,加水形成懸浮液后,采用噴釉法在素燒的坯體e谷G骨慢善善善 eOCeNE上形成一定厚度的釉層,1150℃煅燒1h,得到藍中國煤化工色釉層,測量釉層的色度HCNMH12C0A2O藍色色料的表征的影響Fig 1 Effect of Milling Time on the Particle Size Distribution of利用WSD-3C型白度色差計測量色料的色度CoALO Pigment第36卷第6期665·圖2有機物燃燒法制備C0AO色料的SEM照片(未球磨):A小倍數,B大倍數Fig2 SEM images of the pigments prepared by combustion method: A small magnification, B large magnification表1coA2O色料粒徑對色料色度的影響Tab. I Effect of the Particle Size on Chroma of the CoAl,O, PigmentMilling timeParticle size (um)2.1736.40314.9249820.4221.3177.84610.120.3080.81758.3335.170.3270.6071.15359.444680.408.100.3430.4240.505-12.980.2000.360.450-13.770.1630.3560.53156.42-13.128.02表1和圖3分別顯示了不同球磨時(shí)間對CoAl4O,b值出現紅移,色料所呈現的藍色有所減弱,顏色色料色度的影響。從表中可以看出,色料的明度從深藍色逐漸轉變?yōu)闇\藍色。(L)隨著(zhù)粒徑的降低先增加,然后降低。當色料23色料粒徑對其在釉中呈色的影響的粒徑(d)為0.607μm時(shí),色料的明度最大,L=表2中顯示了CoAO色料粒徑對色料在透明5944,此時(shí),色料的呈色最鮮艷,如圖3所示。顯釉中色度的影響。從表中可知,色料的粒徑對然,在色料組成固定的前提下,色料粒度的變化會(huì )CoA2O色料色度中的L和a值影響較小,只有當影響色料顆粒對光線(xiàn)的散射和吸收。根據色度計色料的粒徑低于0487μm時(shí),相應的L和a'值逐漸的測量原理,其檢測的是色料對光的反射和散射降低。這主要是由于 COAlO色料在釉中的呈色主光強。當色料的粒徑為0607m時(shí),與可見(jiàn)光中的要是通過(guò)與釉熔體發(fā)生了不同程度的反應,使Co2紅色和橙色光的波長(cháng)相近,此時(shí),色料顆粒對紅色從色料晶格中溶出,在玻璃基質(zhì)中傾向于形成四和橙色光具有很強的散射作用,色料就呈現其補色配位結構,是色料晶體以及溶于玻璃基質(zhì)中的Co光,即很鮮艷的藍色。當色料的粒徑進(jìn)一步降低,共同著(zhù)色的結果。只有當色料的粒度足夠小時(shí),色料對光線(xiàn)的吸收逐漸增強,此時(shí),色料的明度逐CoAl2O色料會(huì )產(chǎn)生過(guò)度的溶出,Co2在玻璃相中漸降低。發(fā)生一定的耦合,影響了其的配位結構穩定性,導隨著(zhù)色料顆粒粒徑的降低,散射從紅色逐漸向致其發(fā)色會(huì )藍色轉移,色料對紅色和橙色光的散射均減弱,相釉面顏色從YH中國煤化工有所減弱,使CNMH是,轉變幅度應的對藍色的散射變強。但是,同時(shí)色料對光線(xiàn)的并不明顯。釉面的顏色如圖4所示吸收逐漸增強,兩者綜合的結果是CoAl2O色料的將表2中的數據與表1的數據相比,可以看出,氣2015年12月4 hh8 h10h圖3色料粒徑(球磨時(shí)間)對CoAO色料色度的影響Fig3 Effect of the Particle Size on Chroma of the CoAl.O, Pigment表2CoAO色料粒徑對色料在透明釉中色度的影響Tab. 2 Effect of the Particle Size on Chroma of the CoAl. O, Pigment in Transparent GlazeMilling timeParticle size (um)2.1736.40314.9229.6.525.0752.12784629.5720.800.8127.010.00750.53).4000.O(0-50.2080.3427.125.05-48.320.2000.300.4.5023.424.30.1630.3500.53120.6122.28413.5Initial powderTH中國煤化工CNMHG圖4色料粒徑(球磨時(shí)間)對在透明釉中 COALO色料色度的影響Fig 4 Effect of the Particle Size on Chroma of the CoAl,O, Pigment in Transparent Glaze第36卷第6期667·CoAlO色料粒徑對CoAl2O色料本身的顏色具有明ZHOU Yongqiang, et al. Bulletin of the Chinese Ceramic Society,顯影響,但對其在釉中的顏色影響較小。這主要2006,25(5):31-33是由于CoAO色料本身的顏色與對光線(xiàn)的吸收、4韓云芳,李向堂均勻沉淀法制備鉆藍顏料的研究U天津城反射與散射直接有關(guān),而CoA2O色料在釉中的顏市建設學(xué)院學(xué)報,20082.2-95色,則取決于Co2從色料晶格中溶出。在玻璃基質(zhì)HAN Yunfang, et al. Joumal of Tianjin Institute of Urban Construction釉對Co2溶解度有限的情況下,色料粒徑對其呈色2002,8(2):92-95影響較小。對此,可以依據此規律來(lái)調整和控制超5]鄧新榮胡國榮彭忠東等沉淀-共沸蒸餾法合成超細鈷藍細 COALO2色料在噴墨打印中與其他色料之間的混顏料的研究門(mén)材料導報,2006,20:345-348合比例,從而減少設計圖案的偏差。DENG Xinrong, et al. Materials Review, 2006, 20[6JYANG G, Han B, WANG X, et al. Synthesis of Nano-meter3結論Cobalt Blue Pigments by Micro-emulsion Method and Control ofDiameter of Particle[].Transactions of Tianjin University, 2002通過(guò)控制砂磨機球磨時(shí)間控制硝酸鹽-甘氨酸8(4):291-294.法制備出的CoAl2O,藍色色料的粒徑,研究色料的[7ICHEN J, Shi X B, Han B The Preparation and Characteristics粒徑對色料的色度及其在釉中的呈色的影響。of Cobalt Blue Colored Mica Titania Pearlescent Pigment by(1)CoAl2O色料的明度CL)隨著(zhù)粒徑的降低先Micro-emulsions[J]. Dyes and Pigments, 2007, 75: 766-769.增加,然后降低。當色料的粒徑(d)為0.607μm③8胡國榮曹雁冰鄧新榮等.結晶分解法合成超細鉆藍顏料時(shí),色料的明度最大,為5944,此時(shí),色料的呈涂料工業(yè),2006,36(1):15-18色最鮮艷。HU Guorong, et al. Paint Coating Industry, 2006, 36(11): 15-18(2)色料的粒徑對在釉中CoA2O色料色度中的9鄧新榮,胡國榮,彭忠東,等噴霧熱解法合成髙性能球形鈷藍影響較小,只有當色料的粒徑低于0487μm時(shí),相的研究無(wú)機鹽工業(yè),2006,38(8):32-35.應的色度值逐漸降低,釉面顏色從深藍色轉變?yōu)闇\DENG Xinrong, et al. Inorganic Chemicals Industry, 2006,藍色。38(8):32-35(3) CoAlO色料粒徑對CoAO色料本身的顏色[OJHU G.R. Deng X.R., CAO Y B, et al. Synthesis of Spherical具有明顯影響,但對其在釉中的顏色影響較小。這CoAL,O, Pigment Particles with High Reflectivity by Polymeric主要是由于 COALO,色料本身的顏色與對光線(xiàn)的吸aerosol Pyrolysis[J]. Rare Metals, 2007, 26(3): 236-241收、反射與散射直接有關(guān),而CoA2O色料在釉中[11]CHEN LY, HoriuchiT, Mori T, et al. Postsynthesishydrothermal的顏色,則取決于Co4從色料晶格中溶出。在玻璃restructuring of M41S mesoporous molecular sieves in water[].J基質(zhì)釉對Co2溶解度有限的情況下,色料粒徑對其Phys Chem B,1999,103(8):1216-1222呈色影響較小。[12]武秀蘭,王若蘭朱振峰等.高溫自蔓延法合成 NcR, O綠色尖晶石型陶瓷色料門(mén)中國陶瓷,2005,41(2):43-4參考文獻:[]盧希龍,余峰,曹春娥,等耐酸陶瓷釉上鉆藍顏料的研究門(mén)WU Xiulan, et al. China Ceramics, 2005, 41(2): 43-44.中國陶瓷,2011,47(1):18-21.13]王霞,常啟兵,汪永清,等.硝酸鹽-甘氨酸燃燒法合成LU Xilong, et al. China Ceramics, 2011, 47(1): 23-25.CoAl2O藍色色料的粒徑控制研究[門(mén)].中國陶瓷,2014,2]李仲謹,魏紅崔勝利超細 COALO多晶材料的制備與性能研5012):42-4究U]西北輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報,200018(4):27-29WANG Xia, et al. China Ceramics, 2014, 50(12): 42-45LI Zhongjin, et al. 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