本發(fā)明屬于陶瓷材料技術(shù)領域，具體涉及一種軟機械力化學輔助固相法合成金紅石型鈦鎳黃陶瓷色料的方法。

背景技術(shù)：

無機色料具有良好的熱穩(wěn)定性能和化學穩(wěn)定性，廣泛應用于多個工業(yè)領域，特別是陶瓷工業(yè)。傳統(tǒng)黃色陶瓷色料的原料多含有cd、cr、pb等重金屬元素，使用過程中容易滲出，造成環(huán)境污染，影響人類健康；現(xiàn)有專利中，有不少是關于環(huán)境友好型黃色陶瓷色料的制備方法的。中國專利cn104892030a公布了“一種納米鐠黃陶瓷色料的制備方法”采用溶膠凝膠法制備了鐠黃色料的前驅(qū)體，通過球磨機研磨處理1～2h，再進行燒結(jié)得到環(huán)境友好的鐠黃色料。此方法制備的鐠黃陶瓷色料的原料中含有稀土元素鐠，制備成本高，且制備工藝復雜，不利于大規(guī)模應用。

金紅石型鈦鎳黃陶瓷色料采用ni、sb離子摻雜進入tio2金紅石晶體結(jié)構(gòu)的方法制備，原材價格低廉。金紅石型結(jié)構(gòu)具有較好的化學穩(wěn)定性和耐高溫性能。ni、sb離子摻雜進入金紅石晶體中，在使用過程中不容易滲出，因此，金紅石型鈦鎳黃陶瓷色料是一種環(huán)境友好型陶瓷色料。目前，金紅石型鈦鎳黃陶瓷色料存在的不足主要表現(xiàn)為黃度值較低且偏向黃綠色調(diào)，明度不足等(m.dondi,g.cruciani,f.matteucci,etal.,theroleofcounterions(mo,nb,sb,w)incr-,mn-,ni-andv-dopedrutileceramicpigments:part2.colourandtechnologicalproperties,cream.int.32(4)(2006)393-405)。因此，現(xiàn)在亟待解決的是采用低成本有效方法提高金紅石型鈦鎳黃陶瓷色料的發(fā)色性能，獲得明亮純黃的鈦鎳黃陶瓷色料。

制備無機陶瓷色料通常采用固相法、溶膠凝膠法以及化學沉淀法等。溶膠凝膠法和化學沉淀法工藝復雜、成本較高、產(chǎn)量較小。傳統(tǒng)的固相法工藝簡單，產(chǎn)量大，但是能耗高，產(chǎn)品純度低、粒徑大。機械力化學法作為一種工藝簡單且耗能少的方法受到了越來越多的關注。中國專利cn1699271公布了“用機械力化學法低溫制備高純莫來石的方法”，采用行星球磨機或振動磨對原料進行研磨預處理，在1150～1450℃燒結(jié)，即制得純度為95～98％的莫來石，降低了煅燒溫度，從而節(jié)省能源。但行星球磨機或振動磨能量密度低，所需研磨處理時間較長。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對以上現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點和不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種軟機械力化學輔助固相法合成金紅石型鈦鎳黃陶瓷色料的方法。該方法成本低，對環(huán)境友好，所得陶瓷色料黃度值高、黃色純正、明度值高。

本發(fā)明的再一目的在于提供一種通過上述方法得到的金紅石型鈦鎳黃陶瓷色料。

本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種軟機械力化學輔助固相法合成金紅石型鈦鎳黃陶瓷色料的方法，包括如下步驟：

(1)將二氧化鈦、鎳鹽和三氧化二銻加入到去離子水中，再加入分散劑攪拌分散均勻，得到懸浮液；

(2)將步驟(1)的懸浮液加入到介質(zhì)攪拌磨中進行軟機械力化學處理，轉(zhuǎn)速控制為500～4000r/min，研磨介質(zhì)填充率為60～80vol.％，研磨介質(zhì)尺寸控制為0.1～0.8mm，研磨時間10～60min，得到分散均勻的懸浮液；

(3)將步驟(2)所得懸浮液干燥，粉碎過篩，得到金紅石型鈦鎳黃陶瓷色料前驅(qū)體粉末；

(4)將步驟(3)所得前驅(qū)體粉末升溫至900～1200℃保溫燒結(jié)，自然降溫，得到所述金紅石型鈦鎳黃陶瓷色料。

優(yōu)選地，步驟(1)中所述二氧化鈦、鎳鹽和三氧化二銻的加入比例為：使得摻雜離子ni的摩爾含量為1～5mol.％、且ni、sb離子的摩爾比值為ni:sb＝1:2。

優(yōu)選地，步驟(1)中所述的鎳鹽是指硝酸鎳或硫酸鎳。

優(yōu)選地，步驟(1)中所述的分散劑為wf-211或ad-8030，分散劑的用量為1～5wt.％。

優(yōu)選地，步驟(1)中所述懸浮液的固含量為20～30wt.％。

優(yōu)選地，步驟(3)中所述的干燥是指在90～110℃干燥8～12h。

優(yōu)選地，步驟(4)中所述升溫的速率為5～20℃/min，所述保溫燒結(jié)的時間為0.5～2h。

一種金紅石型鈦鎳黃陶瓷色料，通過上述方法制備得到。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的方法具有如下優(yōu)點及有益效果：

(1)本發(fā)明采用軟機械力化學對用于合成金紅石型鈦鎳黃陶瓷色料的原料進行化學激活，然后采用固相法燒結(jié)得到產(chǎn)品。與未經(jīng)軟機械力化學處理固相法燒結(jié)合成的色料相比，采用此方法制備的前驅(qū)體的固相燒結(jié)溫度明顯降低，獲得的金紅石型鈦鎳黃陶瓷色料黃色色度純正，發(fā)色效果好，具有廣泛的應用前景。

(2)本發(fā)明的的制備工藝簡單，機械研磨處理時間短，燒結(jié)溫度較傳統(tǒng)的固相法(1200～1300℃)降低100℃，大大降低了能耗，無廢棄物排放、產(chǎn)量大，適應于工業(yè)生產(chǎn)的固相制備方法。

(3)與采用常規(guī)行星球磨機(一般球磨時間需長達24h)不同，本發(fā)明選用的磨機為介質(zhì)攪拌磨，能量利用率高，對原料研磨處理僅需10～60min即可有效地降低合成色料的燒結(jié)溫度。

(4)本發(fā)明方法制備的金紅石型鈦鎳黃陶瓷色料色度值為l^*＝82.08、a^*＝0.49、b^*＝62.74，顆粒尺寸為200～300nm，是一種黃色純正且呈明黃色調(diào)、顆粒粒度較小的環(huán)保無毒的陶瓷色料，可廣泛應用于實際生產(chǎn)生活中。

附圖說明

圖1為本發(fā)明制備的金紅石型鈦鎳黃陶瓷色料的x射線粉末衍射圖。

圖2為本發(fā)明制備的金紅石型鈦鎳黃陶瓷色料的掃描電鏡圖。

圖3為本發(fā)明制備的金紅石型鈦鎳黃陶瓷色料的紫外可見光分光吸收圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。

實施例1

本實施例的一種軟機械力化學輔助固相法合成金紅石型鈦鎳黃陶瓷色料的方法，具體步驟如下：

(1)稱取33.988g的二氧化鈦，1.933g的三氧化二銻，以及4.080g的六水硝酸鎳，將其加入到120g去離子水，滴加0.4gwf-211分散劑，用玻璃棒攪拌得固含量為25wt.％的懸浮液。

(2)將步驟(1)所述的懸浮液加入臥式介質(zhì)攪拌磨中，高速研磨處理30min，轉(zhuǎn)速控制為1995r/min，研磨介質(zhì)尺寸為0.1mm，研磨介質(zhì)填充率為80vol.％，得到分散均勻的懸浮液。

(3)將步驟(2)所得的懸浮液裝入500ml的敞口燒杯中，并放入恒溫烘箱中在110℃下干燥8h得到金紅石型鈦鎳黃色料前驅(qū)體，將其用研缽研磨粉碎過160目篩得前驅(qū)體粉末。

(4)將步驟(3)中所得的前驅(qū)體粉末裝入坩堝，置于馬弗爐中，通過程序控溫10℃/min升至1100℃，保溫1h，然后自然降至室溫，即得金紅石型鈦鎳黃陶瓷色料。

實施例2

本實施例的一種軟機械力化學輔助固相法合成金紅石型鈦鎳黃陶瓷色料的方法，具體步驟如下：

(1)稱取42.485g的二氧化鈦，2.416g的三氧化二銻，以及5.099g的六水硝酸鎳，將其加入到200g去離子水，滴加0.5gwf-211分散劑，攪拌得固含量為20wt.％的懸浮液。

(2)將步驟(1)所述的懸浮液加入立式介質(zhì)攪拌磨中，高速研磨處理10min，轉(zhuǎn)速控制為2500r/min，研磨介質(zhì)尺寸控制為0.3mm，研磨介質(zhì)填充率為75vol.％，得到分散均勻的懸浮液。

(3)將步驟(2)所得的懸浮液裝入500ml的敞口燒杯中，并放入恒溫烘箱中在90℃下干燥12h，得到金紅石型鈦鎳黃陶瓷色料前驅(qū)體，將其用研缽研磨粉碎過160目篩得前驅(qū)體粉末。

(4)將步驟(3)中所得的前驅(qū)體粉末裝入坩堝，置于馬弗爐中，通過程序控溫5℃/min升至900℃，保溫2h，然后自然降至室溫，即得金紅石型鈦鎳黃陶瓷色料。

實施例3

本實施例的一種軟機械力化學輔助固相法合成金紅石型鈦鎳黃陶瓷色料的方法，具體步驟如下：

(1)稱取85.365g的二氧化鈦，1.732g的三氧化二銻，以及2.903g的硫酸鎳，將其加入到210g去離子水，滴加0.9gad-8030分散劑，攪拌得固含量為30wt.％的懸浮液。

(2)將步驟(1)所述的懸浮液加入臥式介質(zhì)攪拌磨中，高速研磨處理60min，轉(zhuǎn)速控制為1500r/min，研磨介質(zhì)尺寸為0.8mm，研磨介質(zhì)填充率為60vol.％，得到分散均勻的懸浮液。

(3)將步驟(2)所得的懸浮液裝入500ml的敞口燒杯中，并放入恒溫烘箱中在100℃下干燥10h得到金紅石型鈦鎳黃色料前驅(qū)體，將其用研缽研磨粉碎過160目篩得前驅(qū)體粉末。

(4)將步驟(3)中所得的前驅(qū)體粉末裝入坩堝，置于馬弗爐中，通過程序控溫20℃/min升至1100℃，保溫0.5h，然后自然降至室溫，即得金紅石型鈦鎳黃陶瓷色料。

本發(fā)明所制備的鈦鎳黃陶瓷色料性能如下：

圖1為制備的鈦鎳黃陶瓷色料的x射線粉末衍射圖譜?？梢钥闯?，制備的鈦鎳黃陶瓷色料為純金紅石相，無其它雜相。說明ni、sb離子完全摻雜進入金紅石相結(jié)構(gòu)中，不會滲出對環(huán)境及人體造成危害。

圖2為制備的鈦鎳黃陶瓷色料的掃描電鏡圖。如圖所示，制備的鈦鎳黃陶瓷色料呈類球形或類橢圓形結(jié)構(gòu)，顆粒粒徑為200～300nm。

圖3為制備的鈦鎳黃陶瓷色料的紫外可見光分光吸收圖譜。如圖所示，制備的鈦鎳黃陶瓷色料在380～560nm有較大的吸收峰，可見鈦鎳黃陶瓷色料呈較好的黃色。

表1為制備的鈦鎳黃陶瓷色料以及相關研究中鈦鎳黃陶瓷色料的色度值。

表1

由表1結(jié)果可以看出，本發(fā)明制備的鈦鎳黃陶瓷色料(l*＝82.08、a*＝0.49、b*＝62.74)黃度值以及明度值相對于其它研究制備的金紅石型鈦鎳黃陶瓷色料^[1](l*＝79、a*＝-3、b*＝50)有很明顯的提高，且黃色色調(diào)更為純正。([1]m.dondi,g.cruciani,f.matteucci,etal.,theroleofcounterions(mo,nb,sb,w)incr-,mn-,ni-andv-dopedrutileceramicpigments:part2.colourandtechnologicalproperties,cream.int.32(4)(2006)393-405)。

上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其它的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。