способ получения керамических пигментов на основе волластонита

Формула изобретения

Способ получения керамических пигментов на основе природного волластонита, включающий смешивание волластонита с солями ионов-хромофоров, отличающийся тем, что смесь волластонита с хромофором обрабатывают концентрированной соляной кислотой для перевода дисперсной системы в гелеобразное состояние, перемешивают, высушивают и обжигают при температуре 1050-1100^oС.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству керамических пигментов для получения подглазурных и надглазурных керамических красок, для окрашивания керамических масс и глазурей.

Известен способ получения керамических пигментов с использованием золь-гель технологии, который позволил синтезировать пигменты при пониженных по сравнению с общепринятыми температурами [Monros G., Carda J., Теnа М., Escribano P. , Alarcon J. Unconventional methods of obtaining ceramic pigments from gels. // Tile and Brick Int. - 1990 - 6, 4. - р.39-40. Англ.]. Керамические пигменты отличаются высокой гомогенностью. Керамический пигмент - цирконванадиевый синий, кроме снижения температуры окрашивания с 850 до 750^oС характеризуется уменьшенным отражением. Керамический пигмент на основе уваровита Са₃Сr₂[SiO₄]₃ (виктория зеленый) помимо снижения температуры синтеза на 300^oС приобретает более приятный светлый оттенок за счет снижения количества непрореагировавшего Сr₂О₃. Недостатком рассмотренного способа получения данных пигментов является необходимость использования чистых химических веществ, что усложняет процесс производства и делает его дорогим.

В работе [Diambarov St., Nicolov R., Deredjan A., Ivanova J., Dimitriev J. , Kashieva E. Pigmentos ceramicos a base de silicate de cobalto obtenidos por el metodo sol - gel // Tecn. Ceram. - 1994. - 227. - c.677-681. Исп.] керамические пигменты на основе силиката кобальта получали золь-гель способом. Проведено сравнительное исследование способов получения керамических пигментов - традиционного спекания и двух вариантов золь-гель способа. Установлено, что золь-гель способ позволяет значительно снизить температуру синтеза пигментов, однако недостатком данного способа получения рассматриваемых пигментов также является использование химически чистых продуктов.

Прототипом предполагаемого изобретения является традиционный способ получения керамических пигментов на основе природного волластонита без стадии гелеобразования [Погребенков В. М. , Седельникова М.Б., Верещагин В.М. Керамические пигменты на основе кальций-магниевых силикатов. // Стекло и керамика. - 1996. - 1-2. - с.30-32.], по которому тонкомолотый волластонит смешивают с водорастворимыми солями ионов-хромофоров, количество которых в пересчете на оксид составляло 3-30 мас.%. Смеси обжигали при температуре 1150-1200^oС. Полученные пигменты рекомендованы для использования в составе надглазурных красок и цветных глазурей. Недостатком данного способа является не очень высокая яркость получаемых пигментов из-за ограниченной ионной "емкости" волластонита. Окраска данных пигментов могла бы быть ярче при использовании стадии гелеобразования.

Задачей предполагаемого изобретения является повышение яркости пигментов, синтезируемых на основе природного волластонита, что достигается включением в процесс синтеза пигментов стадии гелеобразования. Для этого смесь волластонита в количестве 75-95 мас.% с хромофорами (солями переходных элементов 3-d подгруппы) в количестве 5-25 мас.% в пересчете на оксид, обрабатывают концентрированной соляной - кислотой. При взаимодействии с НСl волластонит переходит в желеобразное состояние, так как образуется хлористый кальций и кремнегель:

СаSiO₃ + 2НС1=CaCl₂ + H₂SiO₃ /1/

В этот момент путем интенсивного перемешивания добиваются высокой степени гомогенизации и усреднения компонентов смеси. Высушенную смесь обжигают при температурах 1050 - 1100^oС. Температуры ниже 1050^oС не достаточно для образования интенсивной окраски пигмента, а повышение температуры обжига выше 1100^oС способствует потемнению окраски и образованию плотного, трудноразмалываемого спека. Выдержка при максимальной температуре 1 ч способствует окончательному завершению процессов фазообразования кристаллической структуры пигментов, образования цветонесущей фазы.

В процессе обжига кристаллическая структура волластонита восстанавливается (при температуре 1050^oС), что благоприятно для внедрения красящих ионов. Преимуществом данного способа получения пигментов является снижение температуры синтеза пигментов на 100-150^oС и получение пигментов с более яркой окраской за счет более интенсивного внедрения красящих ионов в решетку волластонита.

Пример

Компоненты шихты, мас.% (табл.1): природный и волластонит, измельченный до прохождения через сито 10000 отв/см² - 80, оксид никеля(в виде раствора соли Ni(NО₃)₂ 6Н₂O) - 20, смешивают, увлажняют водой и добавляют концентрированную соляную кислоту из расчета 6,2 г НСl на 10 г волластонита при интенсивном перемешивании. Образовавшийся гель высушивают, затем обжигают при температуре 1050 -1100^oС.

После обжига пигмент измельчают до прохождения через сито 10000 отв/см², наносят на обожженные изделия, которые глазуруют и повторно обжигают при температуре 1050^oС. Пигмент обладает следующими свойствами: цвет пигмента - зеленый, доминирующая длина волны 555 нм (табл. 2), чистота тона - 73%.

Полученные по данному способу пигменты в зависимости от введенного хромофора имеют сине-фиолетовую, красно- и желто-коричневую, зеленую и оливковую окраску. Они устойчивы к действию высоких температур и расплавленной глазури и могут использоваться для получения подглазурных, надглазурных красок, окрашенных глазурей.