ШИХТА ДЛЯ КЕРАМИЧЕСКОГО ПИГМЕНТА Российский патент 1995 года по МПК C03C1/04 

Изобретение относится к технологии получения керамических пигментов для строительной керамики, декорирования изделий из фарфора, фаянса и стекла.

Известна шихта для керамического пигмента голубого цвета, включающая SiO₂, CaO, MgO, Fe₂O₃, Na₂O, K₂O, Al₂O₃, CoO, TiO₂, V₂O₅, SuO₂ [1].

Недостатком этой шихты является большое количество компонентов и большая энергоемкость - обжиг при температуре 1100^оС в течение 1 ч.

Известна шихта для керамического пигмента синего цвета, включающая SiO₂, Al₂O₃, CaO, Co₂O₃ [2].

Недостатком данной шихты является длительность получения пигмента с большими энергозатратами - обжиг при температуре 1350^оС в течение 4 ч.

Известна шихта для керамического пигмента синего цвета, включающая окись кобальта 14,6-28,9, окись хрома 6,8-11,6, цинковые белила 4,9-19,9, глинозем 39,2-59,2, борную кислоту 3,5-6,9 [3].

Недостатком указанной шихты является высокая энергоемкость - обжиг при температуре 1250^оС в течение 4 ч.

Техническим результатом является разработка шихты для получения керамического пигмента синего цвета с наименьшими энерго- и трудозатратами, высокой укрывистостью и повышенной устойчивостью в глазурном расплаве.

Задача решается тем, что шихта для керамического пигмента, кобальта, включающая окись кобальта, окись алюминия, дополнительно содержит алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.%: Co₃O₄ 46-50 Al₂O₃ 39-45 Al 9-11
Указанная шихта керамического пигмента позволяет получить пигмент синего цвета:
- с наименьшими энергозатратами - термообработка при температуре 500^оС в течение 5 мин;
- с наименьшими трудозатратами - компоненты шихты мелют, перемешивают и подвергают термообработке;
- с повышенной устойчивостью в глазурном расплаве.

Шихта позволяет получить керамический пигмент в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.

При нагреве шихты для керамического пигмента до 500^оС ее компоненты начинают вступать в реакцию между собой. Al, входящий в состав шихты в качестве восстановителя, реагирует с Со₃О₄, входящим в состав шихты в качестве окислителя,
Al + Co₃O₄ - CoOAl₂O₃ + Q
В результате окислительно-восстановительной реакции образуется шпинель синего цвета СоОAl₂O₃ с большим выделением тепла.

Экзотермическая реакция между Al и Co₃O₄ дает повышение температуры до 1200-1300^оС при которой происходит изменение цвета шпинели.

Для снижения температуры реакции с целью сохранения синего цвета керамического пигмента в шихту вводят Al₂O₃ как наполнитель.

При нагреве Со₃О₄ разлагается. При соответствующем количественном соотношении компонентов шихты не весь Со₃О₄ вступает в реакцию c Al. В составе смеси остается СоО, который реагирует с Al₂O₃.

СоО + Al₂O₃ ___ CoOAl₂O₃
Количественное соотношение компонентов шихты определяется условиями протекания сверхскоростного высокотемпературного синтеза, в результате которого получают пигмент синего цвета.

При содержании Al менее 9 мас.%, состав не воспламеняется, а более 11 мас.% - оплавляется, что приводит к резкому падению качественных характеристик.

При содержании Со₃О₄ менее 46 мас.% состав оплавляется, а более 50 мас. % - не воспламеняется.

Отклонение от предельных значений Al₂O₃ приводит к изменению цвета.

П р и м е р 1. Исходные компоненты 50 г Со₃О₄ 39 г Al₂O₃ 11 г Al измельчают, тщательно перемешивают, формуют под давлением 10 МПа и помещают в муфельную печь. Нагревают образец до температуры 500^оС, достаточной для взаимодействия Al с Co₃O₄. В результате экзотермической окислительно-восстановительной реакции в печи развивается температура 1200-1300^оС, достаточная для прогрева реактивов и дальнейшего их взаимодействия. Шихта воспламеняется, горит ярким свечением по всему объему. В результате сгорания предлагаемой шихты синтезируется новое химическое соединение - керамический пигмент синего цвета.

Полученный образец перемалывают до тонины, обеспечивающей прохождение через сито 1000 отв./см².

Примеры приготовления керамического пигмента представлены в таблице.

Использование: технология получения керамических пигментов для строительной керамики, декорирования изделий из фарфора, фаянса и стекла. Сущность изобретения: шихта содержит, мас.%: оксид кобальта 46 - 50БФ CO₃O₄, оксид алюминия 39 - 45 БФ Al₂O₃ алюминий 9 - 11 БФ Al. Характеристики пигмента: укрывистость 37 г/см, маслоемкость 38,22 г на 100 г, цвет - синий. 1 табл.

ШИХТА ДЛЯ КЕРАМИЧЕСКОГО ПИГМЕНТА, включающая Co₃O₄; Al₂O₃, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит Al при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Co₃O₄ - 46 - 50
Al₂O₃ - 39 - 45
Al - 9 - 11