一种含钴陶瓷黑色颜料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于陶瓷工业、精细化工技术领域，具体涉及一种含钴陶瓷黑色颜料及其制备方法与应用。

背景技术

黑色陶瓷颜料性能优良，广泛用于建筑陶瓷装饰，用量巨大。如具有天然花岗岩外观效果的黑色玻化砖及其抛光制品，广受追捧。但黑色颜料烧的结温度高，造成较大的能源浪费。

武汉科技大学的马国军等公开了专利CN 111662570 A，其中无钴黑色颜料为Fe-Cr-Mn-Ni体系，烧结温度虽然可以低至1100～1200℃，但这一体系应用于含ZnO的熔块釉烧制釉面泛红；混入MgO等杂质组分会导致黑色颜料呈色不纯正；制备工艺要求较严格，成本也较高，目前还没有产业化。

Fe-Cr-Co系黑色色料中Co

表1

常规降低烧结温度的方法有：添加助熔剂、掺杂、颗粒纳米化等。福州大学于岩等(CN200810071066.4)公布了添加磷酸钙和滑石粉来降低陶瓷烧结温度。但烧结成块，不利于颜料的后序制备。吴江华诚复合材料科技有限公司的王强(CN201010584479.X)公布了加入了铅硼玻璃及Bi

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种含钴陶瓷黑色颜料及其制备方法和应用。通过掺杂技术，有效降低陶瓷黑色颜料的烧结温度，实现节能降耗的目的，并应用于陶瓷工业。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种含钴陶瓷黑色颜料的制备方法，将20～40质量份氧化钴、20～40质量份氧化镍、1～20质量份三氧化二铬、1～15质量份三氧化二铁和1～5质量份炭黑，混合均匀，并在1200～1300℃条件下烧结烧结1～3h，制得陶瓷黑色颜料。

优选地，所述炭黑为橡胶补强用炭黑，能在800℃左右烧失完全。所述的炭黑，购自山西林泽化工有限公司，具备无残留、来源广泛、成本低的优点，能有效地降低陶瓷黑色颜料的烧结温度。

优选地，所述的炭黑掺杂量为3～5％，降低了陶瓷黑色颜料的烧结温度50℃，能节省能源消耗。

优选地，所述烧结的温度为1230～1280℃，烧结时间为2h。烧结的黑色颜料具有良好的着色性能。

优选地，所述氧化钴、氧化镍、三氧化二铬、三氧化二铁均为工业级，纯度在70～99％范围内，成本较低。

上述方法制得的陶瓷黑色颜料经过球磨着色，应用于陶瓷工业，具备良好的稳定性。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明具有无残留、环保、不影响黑色颜料性能的优点。

(2)本发明利用掺碳提高黑色颜料烧结活性，降低黑色颜料的烧结温度。相对于原工艺，降低了黑色颜料的烧结温度50℃左右，起到节能降耗的作用。

(3)本发明具有成本低廉、工艺简便的优点。

附图说明

图1(a)～(e)分别为实施例1～5实际测试结果图。

图2为实施例5(a)和对比例2(b)的产品效果图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

配方(以质量份数计)：

按照上述配方比例，首先将30g氧化钴、39g氧化镍、20g三氧化二铬、10g三氧化二铁混合均匀；然后分3次加入累计1g炭黑，并搅拌均匀；最后加入氧化铝坩埚中在1300℃烧结，烧结2h，制得陶瓷黑色颜料，其收缩率为12.4％，呈蓬松状。使用三恩时科技NR110型便携式色差仪测定黑色陶瓷颜料的CIE参数，L值为35.2，a为0.7，b为2.1，黑度较好。

实施例2

配方(以质量份数计)：

按照上述配方比例，首先将25g氧化钴、39g氧化镍、18g三氧化二铬、15g三氧化二铁混合均匀；然后分3次加入累计3g炭黑，并搅拌均匀；最后加入氧化铝坩埚中在1250℃烧结，烧结2h，其收缩率为14.1％，呈蓬松状。使用三恩时科技NR110型便携式色差仪测定黑色陶瓷颜料的CIE参数，L值为35.9，a为0.9，b为2.4，黑度较好。

实施例3

配方(以质量份数计)：

按照上述配方比例，首先将30g氧化钴、40g氧化镍、18g三氧化二铬、8g三氧化二铁混合均匀；然后分3次加入累计3g炭黑，并搅拌均匀；最后加入氧化铝坩埚中在1230℃烧结，烧结2h，其收缩率为16.2％，呈蓬松状。使用三恩时科技NR110型便携式色差仪测定黑色陶瓷颜料的CIE参数，L值为35.4，a为0.8，b为2.3，黑度较好。

实施例4

配方(以质量份数计)：

按照上述配方比例，首先将35g氧化钴、30g氧化镍、15g三氧化二铬、15g三氧化二铁混合均匀；然后分3次加入累计5g炭黑，并搅拌均匀；最后加入氧化铝坩埚中在1230℃烧结，烧结2h，其收缩率为18.5％，呈蓬松状。使用三恩时科技NR110型便携式色差仪测定黑色陶瓷颜料的CIE参数，L值为35.8，a为0.8，b为2.3，黑度较好。

实施例5

配方(以质量份数计)：

按照上述配方比例，首先将40g氧化钴、20g氧化镍、20g三氧化二铬、15g三氧化二铁混合均匀；然后分3次加入累计5g炭黑，并搅拌均匀；最后加入氧化铝坩埚中在1200℃烧结，烧结2h，其收缩率为20.4％，呈蓬松状，烧结温度约降低50℃左右。使用三恩时科技NR110型便携式色差仪测定黑色陶瓷颜料的CIE参数，L值为35.4，a为0.8，b为2.3，黑度较好。

实施例1～5的CIE参数汇总如下表2：

表2

所述市售产品为黑色色料P96，来自于广东精英无机材料有限公司。

对比例1

配方(以质量份数计)：

按照上述配方比例，首先将40g氧化钴、20g氧化镍、20g三氧化二铬、15g三氧化二铁混合均匀；然后加入氧化铝坩埚中在1280℃烧结，烧结2h，其收缩率为10.1％，呈蓬松状。使用三恩时科技NR110型便携式色差仪测定黑色陶瓷颜料的CIE参数，L值为36.5，a为1.0，b为2.7。与实施例5相比，对比例1的烧结温度更高，但颜料的收缩率更低，说明对比例1配方的烧结活性较差。同时，对比例1的色差

对比例2

配方(以质量份数计)：

按照上述配方比例，首先将38g氧化钴、20g氧化镍、20g三氧化二铬、15g三氧化二铁混合均匀；然后分3次加入累计7g炭黑，并搅拌均匀；最后加入氧化铝坩埚中在1230℃烧结，烧结2h，其收缩率为24.3％，结块严重，明显变硬，不利于后续使用，可能是炭黑添加量过高。相对于实施例5，添加7％的炭黑后，虽然烧结活性明显提高，但存在易结块硬度大的问题，难以保证颜料良好的成粉性。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。