耐干复烧无机颜料配方及颜料制备

摘要

本发明公开了一种用于搪瓷和陶瓷制品表面的黑色耐干复烧无机颜料配方及颜料制备。本发明的配方组成为：Co2O3、NiO、Fe2O3、Cr2O3、MnO2、CuO。本发明将配方中所有的有色金属氧化物进行均匀混合后研磨，然后超微处理，粒径要求D97≤3µm，同时，引入K2Cr2O7和K2Mn2O7离子型材料对有色金属氧化物进行表面离子化包覆处理，再经过煅烧、研磨、烘干、粉碎处理后即得产品。本发明的颜料具有纯粹的尖晶石结构材料，符合各种行业标准，该颜料引入到搪瓷或陶瓷的硅酸盐制品中，其产品经过6000C左右的高温反复直接接触干烧的耐干烧试验，其着色表面没有还原性金属介质产生，即表面不发生颜色改变。

权利要求

1.一种耐干复烧无机颜料的制备方法，其特征在于包括如下顺序的步骤：（1）准备如下配方的原材料：Co2O3、NiO、Fe2O3、Cr2O3、MnO2、CuO；

（2）将原材料混合均匀，均匀度≥97%；原材料中加入水和分散剂后，在搅拌磨研磨，研磨后细度控制在D97≤10μm；

（3）表面离子化包覆处理：在上一步物料处理过程中，加入K2Cr2O7和K2Mn2O7研磨，烘干后，气流粉碎至细度D97≤3μm；

（4）将步骤（3）所得粉体装入圆形的耐高温的坩埚内，再放入旋转焰的炉窑内煅烧，从室温开始升温至1280℃，升温的速度控制在180℃/h左右，保温5-6小时，炉窑的温差小于正负3℃；

（5）将煅烧后的物料自然冷却到室温，再放入球磨机中研磨至D97≤10μm，即得产品；

步骤（1）所述配方的原材料中，各组分的质量百分含量分别是：Co2O3是23～27%、NiO是20～23%、Fe2O3是17～23%、Cr2O3是30～35%、MnO2是3～8%、CuO是1～3%；

步骤（2）中，所加入水的质量是原材料质量的70%～90%，所加入分散剂的质量是水的质量的0.6%；

步骤（3）中，所加入的K2Cr2O7和K2Mn2O7在总物料中的质量百分比控制在：K2Cr2O7≤0.5%，K2Mn2O7≤0.7%。

说明书

耐干复烧无机颜料配方及颜料制备

技术领域

[0001] 本发明属于无机颜料技术领域，具体涉及一种用于搪瓷和陶瓷制品表面黑色颜料具备长时间直接与火焰接触而没有黄色还原色产生的黑色耐干复烧无机颜料配方及颜料制备。

背景技术

[0002] 国内外无机颜料在搪瓷和陶瓷的釉料里加入3-5％的黑色无机颜料涂覆在制品表面烧成后的产品，在没有液体的状况下经过数千小时的干烧或在有少量液体的状况下反复灼烧，在制品和火焰直接接触的表面会还原成金属质或氧化物杂色，导致制品的着色表面颜色发生改变，如黑色的制品表面变成金黄色、颜色变成杂色等。因此，该种无机颜料不能适用于长期在没有液体的干烧状态下反复灼烧的产品着色，如燃气灶具、烧烤器具等厨房用品和户外野炊器具、汽车发动机排气管防腐涂层着色。目前我们还没有检索到国内外生产这类耐干复烧的无机搪瓷和陶瓷颜料的资料。

[0003] 现有黑色无机颜料的生产配方和工艺无法形成纯粹的尖晶石晶体。尖晶石晶体可看作氧离子形成立方最紧密堆体积，再由X离子占据64个四面体空隙的1/8，即8个A位，Y离子占据32个八面体空隙的1/2，即16个B位。由此得出尖晶石单位晶胞的通式为X8Y16O32，简约后常写作：XY2O4。现有产品的生产方法和技术原理是：将有色金属氧化物粉碎成微米级(15-80μm)粉末，经1220-1280煅烧合成。参与反应物质之间的化学合成需要很高的高温使参与反应的物质电离，以便克服化学反应能ΔE完成合成。但参与反应物质的电离不彻底，所以很难得到纯粹的尖晶石结构，有部分未完全反应的金属氧化物游离于晶体外，形成晶体和玻璃态的混合物。所以在这种工艺下合成的新物质在没有液体的干烧或反复灼烧状态下会产生还原性的金属及杂色介质即变色。

[0004] 现有的产品在形成过程中，由于配方和工艺缺陷不能形成纯粹的尖晶石结构。纯粹尖晶石结构是合成这种结构金属氧化物追求的目标，是这一领域公认的最稳定的结构之一。现有产品在主体的尖晶石结构空隙或外围有游离的金属氧化物存在。因此，这类的无机黑颜料以3-5％加入釉料里烧成制品后长时间与火焰直接接触，在制品的表面会导致着色表面颜色发生改变。

发明内容

[0005] 本发明的第一个目的在于针对现有技术中所存在的上述缺陷，提供一种耐干复烧无机颜料配方，该配方组成为：Co2O3、NiO、Fe2O3、Cr2O3、MnO2、CuO。

[0006] 更具体地说，上述配方中各组分的质量百分含量分别是：Co2O3是23～27％、NiO是20～23％、Fe2O3是17～23％、Cr2O3是30～35％、MnO2是3～8％、CuO是1～3％。

[0007] 本发明的第二个目的在于提供所述耐干复烧无机颜料配方的颜料制备方法，它包括如下顺序的步骤：

[0008] (1)准备如下配方的原材料：Co2O3、NiO、Fe2O3、Cr2O3、MnO2、CuO；

[0009] (2)将原材料混合均匀，均匀度≥97％；原材料中加入一定量的水和分散剂后，在搅拌磨研磨，研磨后细度控制在D97≤10μm；

[0010] (3)表面离子化包覆处理：在上一步处理过程中，加入一定量的K2Cr2O7和K2Mn2O7研磨，烘干后，气流粉碎至细度D97≤3μm；

[0011] (4)将步骤(3)所得粉体装入圆形的耐高温的坩埚内，再放入旋转焰的炉窑内煅烧，从室温开始升温至1280℃，升温的速度控制在180℃/h左右，保温5-6小时，炉窑的温差小于正负3℃；

[0012] (5)将煅烧后的物料自然冷却到室温，再放入球磨机中研磨至D97≤10μm，即得产品。

[0013] 更具体地说，步骤(1)所述配方的原材料中，各组分的质量百分含量分别是：Co2O3是23～27％、NiO是20～23％、Fe2O3是17～23％、Cr2O3是30～35％、MnO2是3～8％、CuO是1～3％。

[0014] 步骤(2)中，所加入水的质量是原材料质量的70％～90％，所加入分散剂的质量是水的质量的0.6％。

[0015] 步骤(3)中，所加入的K2Cr2O7和K2Mn2O7在物料中的质量百分比控制在：K2Cr2O7≤0.5％，K2Mn2O7≤0.7％。

[0016] 本发明将配方中所有的有色金属氧化物进行均匀混合后研磨，然后超微处理，粒径要求D97≤3μm。同时，引入K2Cr2O7和K2Mn2O7离子型材料对有色金属氧化物进行表面离子化包覆处理，使其均匀附着在有色金属氧化物颗粒表面，参与反应物质之间的化学合成反应实质上变成了颗粒物质与离子间的反应，而颗粒物质在离子物质的作用下使颗粒的电离能ΔE下降，从而降低了化学反应能ΔE，完成合成。由于参与反应的颗粒物质的电离彻底，所以，很容易得到纯粹的尖晶石结构着色材料。

[0017] 本发明经过1280℃高温合成，得到具有稳定、纯粹的尖晶石结构的混合晶体着色材料。本发明颜料引入到搪瓷或陶瓷的硅酸盐制品中，其产品经过600℃左右的高温反复直接接触干烧的耐干烧试验，其着色表面没有还原性金属介质产生，即表面不发生颜色改变。同时，经检测，本发明耐干复烧无机黑色颜料符合ROHS和FDA检测标准，各项理化性能达到接触食物搪瓷国标GB4804-84、美国食品与药品管理局FDA7117.06、7117.07准则及欧盟环保指令2002/95/EC(ROHS)及其补充2005/618/EC规定要求。

具体实施方式

[0018] 下面结合具体实验实例对本发明作进一步详细的描述。

[0019] 本发明中使用的设备为常规设备，比如气流粉碎设备、粉体表面离子化处理设备、煅烧炉窑等。

[0020] 首先，准备如下耐干复烧无机黑色颜料的配方，各组分及质量百分含量分别是：Co2O3为23～27％、NiO为20～23％、Fe2O3为17～23％、Cr2O3为30～35％、MnO2为3～
8％、CuO为1～3％。将配方中所有的有色金属氧化物进行均匀混合，均匀度≥97％。再在混合物中加入占混合物重量的70％～90％的水，再加入占水的质量0.6％的分散剂即乳化硅油后，在搅拌磨研磨，研磨后的细度控制在D97≤10μm。再加入K2Cr2O7和K2Mn2O7离子型材料对有色金属氧化物进行表面离子化包覆处理，使其均匀附着在有色金属氧化物