一种黑色光子釉的制备方法

摘要

本发明涉及一种黑色光子釉的制备方法，采用高岭土、石英、SrCO3、TiO2、石灰石、BaCO3、钠长石、ZnO、Pb3O4、锂辉石粉末为原料，经配料、球磨、过筛、陈腐、施釉、干燥、烧成、冷却后获得制品。本方法采用固相烧结法制备得到的黑色光子釉，可以吸收或者消耗几乎所有波段入射光，从而减少入射到坯体结构的能量，显著降低坯体温度。本方法工艺简单，减少着色颜料中重金属元素的添加，对于资源节约和环境保护有益，成本低廉，易于大规模生产，因此具有广阔的市场前景。

权利要求

1.一种黑色光子釉的制备方法，其特征在于，采用高岭土、石英、SrCO3、TiO2、石灰石、BaCO3、钠长石、ZnO、Pb3O4、锂辉石粉末为原料，经配料、球磨、过筛、陈腐、施釉、干燥、烧成、冷却后获得制品；

所述原料配方的质量分数为：高岭土6.5～17.5%、石英11.0～19.5%、SrCO3 2.0～7.5%、TiO2 4.5～12.5%、石灰石6.5～20.0%、BaCO3 5.0～12.0%、钠长石10.0～23.0%、ZnO 8.0～

17.5%、Pb3O4 3.5～8.5%、锂辉石2.0～4.5%；

所述制品在太阳光照射后，其顶部釉面温度高于环境温度1～3℃，底部胎体的温度低于环境温度3～8℃；

所述球磨的时间为1小时；

所述过筛后釉浆颗粒度<45μm，陈腐时间为24小时；

所述干燥的温度为60℃，时间为10小时；

所述烧结过程的最高温度为1100～1300℃，保温90分钟，降温过程中于1000～1200℃，保温30分钟。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制品的Lab值分别为：L=5.0～

15.0，a=-0.5～+0.5，b=-0.5～+0.5。

说明书

一种黑色光子釉的制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于类光子晶体结构色陶瓷釉，具体涉及一种黑色光子釉的制备方法。

背景技术

[0002] 光子晶体，是指具有光子带隙特性的材料，在光学尺度上呈周期性排列，根据布拉格衍射可以产生一定尺寸的光子带隙，具有相应波长尺寸的入射光会被反射从而无法继续传播，宏观表现为饱和亮丽的结构颜色。光子晶体材料的另一个特征是选择透过性，利用这一特性可以选择性透过特定波长的入射光。例如在辐射冷却材料中通常利用光子晶体层来选择透过波长范围在8-13μm的红外辐射，藉此达到辐射冷却的效果，但是，这种复合光子晶体膜的成本较高，制备工艺较为复杂，力学性能也较差。因此，同样具有选择透过特性的类光子晶体陶瓷釉料便显现出巨大的优势，成本较低易于大规模生产，力学性能优良，耐磨性能和抗腐蚀性能显著，对坯体具有明显的冷却效果。

[0003] 随着光子晶体材料的深入研究，以陶瓷为基体合成光子晶体材料逐渐表现出独特的优势，即一次烧成，工艺简单，成本低廉，并且陶瓷烧结后具有较高的致密程度和极高的光反射效率，使釉面表现出饱和的黑色结构颜色，避免了传统黑色釉料中氧化铁和其他重金属氧化物的使用，减少对人类和环境造成的危害。陶瓷光子釉面具有很高的稳定性，表面结构呈色通常依赖于釉层类光子晶体结构对于入射光的反射，所以理论上只要保持结构稳定，则颜色永远不会改变。因此，迫切需要寻找一种稳定，高效的黑色光子釉的制备方法。

[0004] 发明内容

[0005] 本发明的目的在于降低传统黑色陶瓷釉料中的重金属元素掺杂的数量，提供一种成本低廉、工艺简单、可规模化生产、发色稳定、绿色环保的黑色光子釉的制备方法。

[0006] 为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：一种黑色光子釉的制备方法，其特征在于，采用高岭土、石英、SrCO3、TiO2、石灰石、BaCO3、钠长石、ZnO、Pb3O4、锂辉石粉末为原料，经配料、球磨、过筛、陈腐、施釉、干燥、烧成、冷却后获得制品；

[0007] 所述原料配方的质量分数为：高岭土6.5～17.5%、石英11.0～19.5%、SrCO3 2.0～7.5%、TiO2 4.5～12.5%、石灰石6.5～20.0%、BaCO3 5.0～12.0%、钠长石10.0～23.0%、ZnO 
8.0～17.5%、Pb3O4 3.5～8.5%、锂辉石2.0～4.5%；

[0008] 所述制品在太阳光照射后，其顶部釉面温度高于环境温度1～3℃，底部胎体的温度低于环境温度3～8℃；

[0009] 所述球磨的时间为1小时；

[0010] 所述过筛后釉浆颗粒度<45μm，陈腐时间为24小时；

[0011] 所述干燥的温度为60℃，时间为10小时；

[0012] 所述烧结过程的最高温度为1100～1300℃，保温90分钟，降温过程中于1000～1200℃，保温30分钟。

[0013] 所述制品的Lab值分别为：L=5.0～15.0，a=-0.5～+0.5，b=-0.5～+0.5。

[0014] 本发明的有益效果是：

[0015] （1）本发明在陶瓷釉层中制备得到类光子晶体结构，在烧制过程中利用釉熔体中不同极性离子的作用，形成一种特殊的核壳纳米结构颗粒，其内外层结构具有很大的折射率对比度。在烧制过程中大量核壳颗粒短程有序排列进而形成类光子晶体结构，吸收大部分波段的入射光，依靠这一特殊结构可以比传统离子呈色的黑色釉料表现出更高的饱和度并且不易褪色。

[0016] （2）本发明得到的釉层类光子晶体结构，可以对几乎所有波长范围的入射光进行吸收或者消耗，从而减少入射到坯体的能量，尤其在8～13um“大气窗口”波段具有很高的透过率，使坯体吸收的热辐射通过大气窗口无损耗的传输到外部太空，对坯体起到辐射冷却效果，降低坯体温度。这一方法比通过化学组装作用形成的光子晶体具有更高的致密程度和更高的折射率对比度，增加对入射光的吸收效率，提高对坯体的辐射冷却效率。

[0017] （3）本发明所得到的黑色光子釉利用纯天然矿物原料，不含有对人体有害的重金属元素，并且制备过程不会造成大量矿物资源的消耗和环境污染。本发明工艺方法简单，成本更低，易于大规模推广，具有广阔的商业市场。

[0018] （4）本发明在降温过程中采用保温工艺来促进釉面的析晶。

[0019] 附图说明

[0020] 图1为实施例1制品釉面腐蚀后的扫描电镜照片；

[0021] 图2为实施例1制品釉面反射光谱曲线。

[0022] 具体实施方式

[0023] 为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的一种黑色光子釉的制备方法的具体实施方式、方法、步骤、特征及其功效，详细说明如下：

[0024] 实施例1：

[0025] 一种黑色光子釉的制备方法，具体步骤为：

[0026] （1）按照物料组成的质量百分比配料：高岭土7.0%，石英 19.5%，SrCO3 2.5%，TiO212.5%，石灰石7.0%，BaCO3 12.0%，钠长石23.0%，ZnO 8.5%，Pb3O4 3.5%，锂辉石4.5%；

[0027] （2）将步骤（1）中的原料置于球磨机中球磨1h；

[0028] （3）将步骤（2）球磨好的釉浆料过筛得到颗粒度<45μm的釉浆料，并且陈腐时间为24小时；

[0029] （4）将步骤（3）处理后的原料施于坯体表面；

[0030] （5）将步骤（4）施釉后的样品置于60℃温度下干燥10h；

[0031] （6）将步骤（5）干燥后样品置于高温电炉中进行烧结，然后随炉自然冷却获得亮丽的黑色光子釉；所述烧结过程的最高温度为1100℃，保温时间90分钟，并在1000℃时，保温时间30分钟。

[0032] 实施例2：

[0033] 一种黑色光子釉的制备方法，具体步骤为：

[0034] （1）按照物料组成的质量百分比配料：高岭土8.5%，石英 18.0%，SrCO3 3.5%，TiO211.0%，石灰石9.0%，BaCO3 10.5%，钠长石21.0%，ZnO 10.0%，Pb3O4 4.5%，锂辉石4.0%；

[0035] （2）将步骤（1）中的原料置于球磨机中球磨1h；

[0036] （3）将步骤（2）球磨好的釉浆料过筛得到颗粒度<45μm的釉浆料，并且陈腐时间为24小时；

[0037] （4）将步骤（3）处理后的原料施于坯体表面；

[0038] （5）将步骤（4）施釉后的样品置于60℃温度下干燥10h；

[0039] （6）将步骤（5）干燥后样品置于高温电炉中进行烧结，然后随炉自然冷却获得亮丽的黑色光子釉；所述烧结过程的最高温度为1300℃，保温时间90分钟，并在1200℃时，保温时间30分钟。

[0040] 实施例3：

[0041] 一种黑色光子釉的制备方法，具体步骤为：

[0042] （1）按照物料组成的质量百分比配料：高岭土10.0%，石英 16.5%，SrCO3 4.0%，TiO29.5%，石灰石11.5%，BaCO3 8.5%，钠长石19.5%，ZnO 11.5%，Pb3O4 5.5%，锂辉石3.5%；

[0043] （2）将步骤（1）中的原料置于球磨机中球磨1h；

[0044] （3）将步骤（2）球磨好的釉浆料过筛得到颗粒度<45μm的釉浆料，并且陈腐时间为24小时；

[0045] （4）将步骤（3）处理后的原料施于坯体表面；

[0046] （5）将步骤（4）施釉后的样品置于60℃温度下干燥10h；

[0047] （6）将步骤（5）干燥后样品置于高温电炉中进行烧结，然后随炉自然冷却获得亮丽的黑色光子釉；所述烧结过程的最高温度为1250℃，保温时间90分钟，并在1100℃时，保温时间30分钟。

[0048] 实施例4：

[0049] 一种黑色光子釉的制备方法，具体步骤为：

[0050] （1）按照物料组成的质量百分比配料：高岭土12.5%，石英 15.0%，SrCO3 5.0%，TiO28.0%，石灰石13.5%，BaCO3 7.0%，钠长石16.0%，ZnO 13.5%，Pb3O4 6.5%，锂辉石 3.0%；

[0051] （2）将步骤（1）中的原料置于球磨机中球磨1h；

[0052] （3）将步骤（2）球磨好的釉浆料过筛得到颗粒度<45μm的釉浆料，并且陈腐时间为24小时；

[0053] （4）将步骤（3）处理后的原料施于坯体表面；

[0054] （5）将步骤（4）施釉后的样品置于60℃温度下干燥10h；

[0055] （6）将步骤（5）干燥后样品置于高温电炉中进行烧结，然后随炉自然冷却获得亮丽的黑色光子釉；所述烧结过程的最高温度为1200℃，保温时间90分钟，并在1080℃时，保温时间30分钟。

[0056] 实施例5：

[0057] 一种黑色光子釉的制备方法，具体步骤为：

[0058] （1）按照物料组成的质量百分比配料：高岭土14.0%，石英 13.5%，SrCO3 5.5%，TiO26.0%，石灰石16.5%，BaCO3 6.0%，钠长石13.5%，ZnO 15.0%，Pb3O4 7.5%，锂辉石2.5% ；

[0059] （2）将步骤（1）中的原料置于球磨机中球磨1h；

[0060] （3）将步骤（2）球磨好的釉浆料过筛得到颗粒度<45μm的釉浆料，并且陈腐时间为24小时；

[0061] （4）将步骤（3）处理后的原料施于坯体表面；

[0062] （5）将步骤（4）施釉后的样品置于60℃温度下干燥10h；

[0063] （6）将步骤（5）干燥后样品置于高温电炉中进行烧结，然后随炉自然冷却获得亮丽的黑色光子釉；所述烧结过程的最高温度为1280℃，保温时间90分钟，并在1150℃时，保温时间30分钟。

[0064] 实施例6：

[0065] 一种黑色光子釉的制备方法，具体步骤为：

[0066] （1）按照物料组成的质量百分比配料：高岭土16.5%，石英 11.0%，SrCO3 7.0%，TiO24.5%，石灰石19.0%，BaCO3 5.0%，钠长石10.0%，ZnO 17.0%，Pb3O4 8.0%，锂辉石2.0% ；

[0067] （2）将步骤（1）中的原料置于球磨机中球磨1h；

[0068] （3）将步骤（2）球磨好的釉浆料过筛得到颗粒度<45μm的釉浆料，并且陈腐时间为24小时；

[0069] （4）将步骤（3）处理后的原料施于坯体表面；

[0070] （5）将步骤（4）施釉后的样品置于60℃温度下干燥10h；

[0071] （6）将步骤（5）干燥后样品置于高温电炉中进行烧结，然后随炉自然冷却获得亮丽的黑色光子釉；所述烧结过程的最高温度为1220℃，保温时间90分钟，并在1130℃时，保温时间30分钟。

[0072] 在太阳光自然照射3小时后，对以上各实施例制备的黑色光子釉的色度值及温度进行测量，测量结果见下表。

[0073]

[0074] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则和精神之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均就包含在本发明的保护范围之内。