Шихта для получения керамического пигмента синего цвета в системе cao-mgo-sio2
Владельцы патента RU 2424988:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет (RU)
Изобретение относится к получению керамических пигментов. Техническим результатом является повышение устойчивости синей окраски керамических пигментов. Шихта для получения керамического пигмента синего цвета в системе CaO-MgO-SiO2 содержит следующие компоненты, мас.%: природный волластонит - 54,0-55,9; SiO2 - 28,0-28,9; MgO - 7,5-11,6; CoO - 3,6-10,5. 4 табл.
Область использования изобретения - производство керамических изделий, пигментов, красок.
Известна шихта для получения керамического пигмента фиолетово-синего цвета, имеющего доминирующую длину волны 478 нм, чистоту тона 35%, содержащая, мас.%: природный волластонит - 43.89, Al2O3 - 19.26, SiO2 - 22.70, СоО - 14.15. Температура обжига шихты 1200°С (Седельникова М.Б., Погребенков В.М. Керамические пигменты со структурами диопсида и анортита на основе волластонита. / Стекло и керамика. 1999. - №2, с.18-20). Недостатком шихты является низкое содержание природного волластонита и высокое содержание оксида кобальта по сравнению с предлагаемым изобретением, что ведет к удорожанию пигмента.
Прототипом изобретения выбрана шихта для получения керамического пигмента состава, мас.%: природный волластонит - 49.67, MgO - 8.62, SiO2 - 25.69, СоО - 16.02. (Седельникова М.Б., Погребенков В.М. Керамические пигменты со структурами диопсида и анортита на основе волластонита. / Стекло и керамика. 1999. - №2, с.18-20). Температура обжига шихты 1200°С, пигмент имеет сиренево-розовую окраску, дополнительная длина волны пигмента 507 нм, чистота тона 14%. Недостатком данного пигмента является то, что при нанесении его в качестве подглазурной краски цвет меняется с сиреново-розового на сине-фиолетовый.
Задачей изобретения является получение керамических пигментов синего цвета в системе CaO-MgO-SiO2, улучшение потребительских свойств пигментов за счет повышения устойчивости синей окраски при использовании их в керамических красках, расширения цветовой палитры.
Поставленная задача решается следующим образом. В соответствии с прототипом шихта для получения керамического пигмента синего цвета включает природный волластонит, оксид кремния, оксид магния и в качестве красящего компонента - оксид кобальта. При этом указанные компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%: природный волластонит 54.0-55.9, SiO2 28.0-28.9, MgO 7.5-11.6, CoO 3.6-10.5.
Обжиг смеси производится при температуре 1100-1250°С. Пигмент рекомендуется для получения керамических красок, окрашивания керамических масс и глазурей.
Красящий оксид CoO вводится в состав пигмента для получения требуемого цвета. Количества вводимого CoO менее 3.6 мас.% не достаточно для получения достаточно насыщенного цветового оттенка, а при введении данного хромофора более 10.5 мас.% цвет пигмента смещается в фиолетово-синюю гамму.
Обжиг при температуре ниже 1100°С не приводит к образованию достаточного количества цветонесущей кристаллической фазы и обеспечению стабильной окраски пигмента, а повышение температуры обжига выше 1250°С не способствует улучшению цветовых свойств пигмента. Выдержка при максимальной температуре не менее часа позволяет окончательно завершить процессы фазообразования кристаллической структуры пигмента и цветообразования.
В таблице 1 приведен химический состав природного волластонита.
В таблице 2 приведен компонентный состав пигментов.
В таблице 3 приведен цвет пигментов и красок.
В таблице 4 представлены цветовые характеристики пигментов.
Пример изготовления пигмента
Компоненты шихты, мас.%: волластонит, измельченный до остатка на сите №0063 не более 2% - 54.0, оксид кремния SiO2 в виде кремниевой кислоты безводной - 28.0, оксид магния MgO - 7.5, оксид кобальта CoO в виде соли Со(NO3)2·6H2O - 10.5 (в пересчете на оксид) смешивают мокрым способом, высушивают при температуре 100°С и обжигают при температуре 1200°С. После обжига пигмент измельчают до остатка на сите №0063 не более 0.2%.
Представленные составы пигмента обладают следующими физико-химическими свойствами: цвет пигмента синий, доминирующая длина волны 475-478 нм, чистота тона - 35-45%. Полученные пигменты могут использоваться для получения подглазурных, надглазурных красок (при добавлении флюса), окрашенных керамических масс, глазурей.
| Таблица 1 | ||||||||
| Химический состав природного сырья | ||||||||
| Сырье | Содержание компонентов, мас.% | Δmпрк
% |
||||||
| SiO2 | Al2O3 | CaO | MgO | TiO2 | Fe2O3 | R2O | ||
| Слюдянский волластонит | 51.70 | 0.11 | 46.48 | 1.23 | - | - | 0.16 | 0.32 |
| Таблица 2 | ||||
| Компонентный состав шихты | ||||
| № пигмента | Содержание компонентов, мас.% | |||
| CaSiO3 | SiO2 | MgO | CoO | |
| O-1 | 55.9 | 28.9 | 11.6 | 3.6 |
| O-2 | 55.0 | 28.4 | 9.5 | 7.1 |
| O-3 | 54.0 | 28.0 | 7.5 | 10.5 |
| Прототип Р-2 | 49.67 | 25.69 | 8.62 | 16.02 |
| Таблица 3 | ||
| Цвет пигментов и красок | ||
| № пигмента | Цвет пигмента, Тобж=1200°С | Цвет подглазурной краски, Тобж=1050°С |
| O-1 | голубой | голубой |
| O-2 | светло-синий | светло-синий |
| O-3 | синий | синий |
| Прототип Р-2 | сиренево-розовый | сине-фиолетовый |
| Таблица 4 | ||||
| Цветовые характеристики пигментов | ||||
| № пигмента | Координаты цветности | Доминирующая длина волны λдом, нм | Чистота тона Р, % | |
| Х | Y | |||
| O-1 | 0.19 | 0.18 | 475 | 35 |
| O-2 | 0.18 | 0.18 | 476 | 38 |
| O-3 | 0.17 | 0.18 | 478 | 45 |
| Прототип | 0.37 | 0.28 | 507* | 14 |
| *Для прототипа указана дополнительная длина волны, поскольку по координатам цветности сиреневые пигменты попадают в область пурпурных цветностей цветового треугольника и для них определяется не доминирующая, а дополнительная длина волны |
Шихта для получения керамического пигмента синего цвета в системе CaO-MgO-SiO2, включающая природный волластонит, оксид магния, оксид кремния, оксид кобальта, отличающаяся тем, что она содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мас.%:
| природный волластонит | 54,0-55,9 |
| SiO2 | 28,0-28,9 |
| MgO | 7,5-11,6 |
| CoO | 3,6-10,5 |
