專利名稱：亞微米-納米級紅色陶瓷顏料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及陶瓷顏料技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種低溫燃燒合成的亞微米-納米級紅色陶瓷顏料及其制造方法。
背景技術(shù)：
具有一定晶體結(jié)構(gòu)的合成無機顏料可用于陶瓷、玻璃等材料的著色與裝飾。裝飾手段多種多樣，如彩色干粒裝飾、絲網(wǎng)印刷、輥筒印刷、數(shù)字噴墨打印等。不同裝飾手法對陶瓷顏料的要求不盡相同。因此，為適應(yīng)陶瓷工業(yè)產(chǎn)品多樣化、個性化的發(fā)展趨勢，陶瓷顏料的合成技術(shù)也在積極發(fā)展，陶瓷顏料的品種也在不斷推陳出新。在20世紀末誕生了一批(陶瓷)粉體制備技術(shù)，例如溶膠凝膠法、化學(xué)共沉淀法、 水熱法、微乳液法、自蔓延燃燒法、微波加熱法、機械化學(xué)合成法、聲化學(xué)法等。這些新技術(shù)的出現(xiàn)推動了陶瓷顏料工業(yè)的迅速發(fā)展。紅色陶瓷顏料是陶瓷顏料中的重要品種，長期以來一直為行業(yè)內(nèi)的研究人員所關(guān)注。傳統(tǒng)紅色陶瓷顏料的生產(chǎn)多采用固相煅燒法，但是，該方法的能耗大、生產(chǎn)周期長，不符合綠色環(huán)保、省時節(jié)能的理念，并且制出的顏料粒度較大、分散性較差，不同批次的顏料會存在較大的色差，特別是使用研磨減小顏料粒徑的方法，由于破壞了顏料的晶粒結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致顏料在釉中發(fā)色減弱的現(xiàn)象。此外，一些新的陶瓷裝飾手段需要用到亞微米-納米級顏料， 例如陶瓷噴墨打印技術(shù)，為了避免堵塞噴頭，其對紅色陶瓷顏料的基本要求是粒度要達到亞微米-納米級。用固相反應(yīng)法及共沉淀法合成的鉻釔鋁紅色陶瓷顏料是一種鈣鈦礦型紅色陶瓷顏料，其優(yōu)點是呈色鮮明、穩(wěn)定，耐高溫，不含鉛鎘等有毒元素，綠色環(huán)保。但是，為獲得單相 YAlO3,煅燒溫度需要達到1400°C以上，而且最終所得色料的粒徑很大，為微米級，且團聚嚴重，分散性能差，尚達不到亞微米_納米級鉻釔鋁紅色陶瓷顏料的要求。低溫燃燒合成法(Low-temperatureCombustion Synthesis，簡寫為 LCS)是一種金屬硝酸鹽與有機鹽或有機鹽凝膠在加熱時發(fā)生溶膠凝膠，最終發(fā)生劇烈的氧化還原反應(yīng)的過程。在反應(yīng)過程中會釋放出大量的熱，產(chǎn)生大量的氣體，整個燃燒過程可自我維持，最終合成出氧化物粉料。低溫燃燒合成法的特點是點火溫度低(150 200°C )，燃燒火焰溫度高(800 1400°C )，獲得的粉體比表面積高。相比較自蔓延燃燒法的高溫合成，可稱為低溫燃燒合成。到目前為止，人們已經(jīng)用低溫燃燒合成法合成出許多粉體，如鉻酸鹽耐火材料、 鈣鈦礦型介電和壓電材料、納米色料、催化材料、發(fā)光材料等。但是，用低溫燃燒合成法制造鉻釔鋁紅色陶瓷顏料還未見有文獻報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，利用低溫燃燒合成法制備具有鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)的亞微米_納米級鉻釔鋁紅色陶瓷顏料，以符合現(xiàn)代裝飾技術(shù)的需要；本發(fā)明的另一目的是，提供一種亞微米_納米級紅色陶瓷顏料的制造方法，解決或改善現(xiàn)有工藝中存在的不足之處，并能提高紅色陶瓷顏料的性能。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為
一種亞微米_納米級紅色陶瓷顏料，其特征是，其組成的一般式為 YAlhCrxO3 (鉻釔鋁紅色陶瓷顏料) 式中，χ = 0. 01 0. 1 ； 陶瓷顏料的粒徑分布為90 900nm。為實現(xiàn)上述的另一目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為
一種亞微米_納米級紅色陶瓷顏料的制造方法，其特征是，其步驟包括
(1)配料
以硝酸鉻、硝酸釔、硝酸鋁、檸檬酸為起始原料，其組成的一般式為YAlhCrxO3，式中的 X=O. 01 0. 1，硝酸鹽與檸檬酸的混合摩爾比為1:0. 4 4 ；
(2)混合及加熱
將步驟(1)配制的起始原料溶于去離子水中，攪拌，形成混合溶液，然后加入礦化劑繼續(xù)攪拌至完全溶解，形成均勻的溶液，用氨水調(diào)整pH值至5 10，然后加熱、烘干，形成凝膠，再繼續(xù)加熱，燃燒形成疏松泡沫狀的前驅(qū)體；
(3)熱處理
將步驟(2)獲得的前驅(qū)體在700 1300°C的空氣中熱處理0. 5 8小時，得到鉻釔鋁紅色陶瓷顏料(YAlhCrxO3)粉末；
(4)研磨
將步驟(3)獲得的鉻釔鋁紅色陶瓷顏料(YAlhCrxO3)粉末球磨0. 3 2小時，得到粒徑分布為90 900nm的亞微米-納米級紅色陶瓷顏料。步驟(1)所述的YAlhCrxO3,其中的 χ=0· 03。步驟(1)所述的硝酸鹽與檸檬酸的混合摩爾比為1:1.25。步驟(2)所述的礦化劑為NaF、CaF2、MgF2、CaC03、KCl、Li2CO3 和 Na2B4O7 中的一種或多種，其含量(質(zhì)量百分濃度)占混合溶液組成的0. 01% 30wt%。步驟(2)所述的加熱為微波加熱，加熱時間< 15分鐘。步驟(3)所述前驅(qū)體的熱處理時間< 8小時。本發(fā)明的積極效果是
(1)制備方法更有利于反應(yīng)的進行
現(xiàn)有利用氧化物煅燒的固相反應(yīng)法無法實現(xiàn)分子水平的混合，因而反應(yīng)不完全，制備的鉻釔鋁紅色色料發(fā)色強度、紅度都不及本發(fā)明的制造方法合成的目標產(chǎn)物好；
(2)工藝簡單，成本低
本發(fā)明的制造方法采用了較低的熱處理溫度(700 1300°C )，節(jié)約了能源，降低了成本，且制造過程簡便，無需復(fù)雜設(shè)備；
(3)本發(fā)明制造的亞微米_納米級紅色陶瓷顏料具有發(fā)色力強、保持不變的深紅，而且粒徑更小，分散性好，能滿足新的陶瓷裝飾手段的需要。


圖1為本發(fā)明亞微米_納米級紅色陶瓷顏料的制造方法的工藝流程圖；圖2為實施例1-3獲得的鉻釔鋁紅色陶瓷顏料的X-射線衍射分析(XRD)圖像。
具體實施例方式以下給出本發(fā)明亞微米-納米級紅色陶瓷顏料的制造方法的具體實施方式
，介紹 3個實施例。但是應(yīng)該指出，本發(fā)明的實施不限于以下的實施方式。實施例1
一種亞微米-納米級紅色陶瓷顏料，其組成的一般式為=YAl^CrxO3，式中χ = 0. 01
0.1。所述亞微米-納米級紅色陶瓷顏料的制造步驟為(參見附圖1)
(1)配料
按質(zhì)量百分比配制混合溶液硝酸鉻2wt%、硝酸釔15wt%、硝酸鋁15wt%、檸檬酸20wt%、 礦化劑(CaC03、KC1、MgF2, Na2B4O7) 5wt%、去離子水43wt%，將起始原料在去離子水中混合均勻；
(2)混合及加熱
將步驟(1)配制的混合溶液用氨水調(diào)整PH值至7，充分攪拌后，置于微波爐中加熱至冒泡、沸騰、蒸發(fā)，形成溶膠凝膠；再繼續(xù)加熱，達到一定溫度后，凝膠開始起火燃燒，燃燒后得到疏松泡沫狀的前驅(qū)體；
(3)熱處理
將步驟(2)獲得的前驅(qū)體在馬弗爐中燒結(jié)，燒結(jié)溫度1300°C，燒結(jié)時間1小時，得到鉻釔鋁紅色陶瓷顏料(YAlhCrxO3)粉末；
(4)研磨
將步驟(3)獲得的鉻釔鋁紅色陶瓷顏料(YAlhCrxO3)粉末濕磨1小時，獲得鉻釔鋁紅色陶瓷顏料，其粉體的粒度可達到D5tl為0. 5 μ m，D9tl為0. 9 μ m，其色度值見表1中的樣品序號1。實施例2
除原料組成中礦化劑為5wt%的NaF，MgF2，Li2CO3外，其他成份及實施步驟同實施例1。 將獲得的前驅(qū)體在馬弗爐中燒結(jié)，燒結(jié)溫度1200°C，燒結(jié)時間1. 5小時，得到鉻釔鋁紅色陶瓷顏料(YAlhCrxO3)粉末；將鉻釔鋁紅色陶瓷顏料粉末濕磨1小時，粉體粒度可達到D5tl為 0. 4 μ m，D90為0. 8 μ m，其色度值見表1中的樣品序號2。實施例3
除原料組成中礦化劑為5wt%的CaCO3, KCl外，其他成份及實施步驟同實施例1。將獲得的前驅(qū)體在馬弗爐中燒結(jié)，燒結(jié)溫度1000°C，燒結(jié)時間3小時，得到鉻釔鋁紅色陶瓷顏料 (YAlhCrxO3)粉末；將鉻釔鋁紅色陶瓷顏料粉末濕磨1小時，粉體粒度可達到D5tl為0. 4 μ m， D90為0. 6 μ m，其色度值見表1中的樣品序號3。表1.鉻釔鋁紅色陶瓷顏料的色度值
權(quán)利要求
1.一種亞微米-納米級紅色陶瓷顏料，其特征在于，其組成的一般式為 YAlhCrxO3式中，χ = 0. 01 0. 1 ； 陶瓷顏料的粒徑分布為90 900nm。
2.一種亞微米-納米級紅色陶瓷顏料的制造方法，其特征在于，其步驟包括(1)配料以硝酸鉻、硝酸釔、硝酸鋁、檸檬酸為起始原料，其組成的一般式為YAlhCrxO3，式中的 X=O. 01 0. 1，硝酸鹽與檸檬酸的混合摩爾比為1:0. 4 4 ；(2)混合及加熱將步驟(1)配制的起始原料溶于去離子水中，攪拌，形成混合溶液，然后加入礦化劑繼續(xù)攪拌至完全溶解，形成均勻的單相溶液，用氨水調(diào)整PH值至5 10，然后加熱、烘干，形成凝膠，再繼續(xù)加熱，燃燒形成疏松泡沫狀的前驅(qū)體；(3)熱處理將步驟(2)獲得的前驅(qū)體在700 1300°C的空氣中熱處理0. 5 8小時，得到鉻釔鋁紅色陶瓷顏料粉末；(4)研磨將步驟(3)獲得的鉻釔鋁紅色陶瓷顏料粉末球磨0. 3 2小時，得到粒徑分布為90 900nm的亞微米-納米級紅色陶瓷顏料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的亞微米-納米級紅色陶瓷顏料的制造方法，其特征在于，步驟 (1)所述的 YAlhCrxO3，其中的 χ = 0.03。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的亞微米-納米級紅色陶瓷顏料的制造方法，其特征在于，步驟(1)所述的硝酸鹽與檸檬酸的混合摩爾比為1 1. 25。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的亞微米-納米級紅色陶瓷顏料的制造方法，其特征在于，步驟(2)所述的礦化劑為NaF、CaF2、MgF2、CaC03、KCl、Li2CO3和Na2B4O7中的一種或多種，其含量占混合溶液組成的0. 01% 30wt%。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的亞微米-納米級紅色陶瓷顏料的制造方法，其特征在于，步驟(2)所述的加熱為微波加熱，加熱時間<15分鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的亞微米-納米級紅色陶瓷顏料的制造方法，其特征在于，步驟(3)所述前驅(qū)體的熱處理時間<8小時。
全文摘要
本發(fā)明涉及陶瓷顏料技術(shù)領(lǐng)域，為亞微米-納米級紅色陶瓷顏料及其制造方法，所述紅色陶瓷顏料組成的一般式為YAl1-xCrxO3，式中x=0.01～0.1，顏料的粒徑分布為90～900nm；其制造步驟包括①配料，以硝酸鉻、硝酸釔、硝酸鋁、檸檬酸為起始原料；②混合及加熱，將起始原料溶于去離子水中，再加入礦化劑攪拌至完全溶解，用氨水調(diào)整pH值至5～10，然后微波加熱燃燒形成前驅(qū)體；③熱處理，將前驅(qū)體在700～1300℃中熱處理0.5～8小時，得到鉻釔鋁紅色陶瓷顏料粉末；④研磨，球磨0.3～2小時，得到粒徑分布為90～900nm的亞微米-納米級紅色陶瓷顏料。本發(fā)明制造的紅色陶瓷顏料具有發(fā)色力強、粒徑小，分散性好的優(yōu)點。
文檔編號C09C1/40GK102432341SQ201110278940
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月20日
發(fā)明者劉飛, 吳聲團, 李雪濤, 鄭杰, 黃建國 申請人:烏海市海美斯陶瓷科技有限公司, 華東理工大學(xué)