Fe-Cr-Ni-Mn系黑色陶瓷颜料的制备及呈色性能分析

以Fe₂O₃、Cr₂O₃、MnO和NiO为原料,采用固相合成法制备Fe-Cr-Ni-Mn系黑色陶瓷颜料,并使用X射线衍射仪、色度仪、扫描电子显微镜、紫外-可见分光光度计等分析手段对所制备颜料进行了表征,研究了原料配比、烧结温度、保温时间和冷却方式等对颜料呈色性能的影响。结果表明:当原料中Fe₂O₃、Cr₂O₃、MnO和NiO的摩尔比为6:1:1:1,烧结温度为1 150 ℃,保温时间为45 min,采用随炉冷却时,颜料颗粒细小,粒度分布均匀,其L^*、a^*与b^*值分别为18.02、0.20和0,禁带宽度为1.25 eV,呈纯正黑色,且物相主要由NiFe₂O₄、NiCr₂O₄和Ni[Mn_0.5Cr_1.5]O₄组成;将所制备颜料应用于黑色陶瓷釉,釉面呈纯正黑色,且光滑致密,表明所制备颜料具备优异的着色性能和应用潜力。     

1700℃流动氮气下金属铝–镁铝尖晶石复合材料的物相组成与反应机理(英文)

研究了高纯氮气下先后进行580℃保温8 h、1 700℃保温3 h热处理后Al–MgAl₂O₄复合材料的物相组成和反应机理。结果表明:经580℃保温8 h后,Al–MgAl₂O₄复合材料形成分层现象,即外层区含金属铝–氮化铝壳核结构。当温度升至某一特定值时,金属铝–氮化铝壳核结构破裂,金属铝Al(l/g)溢出/逸出,与N₂和O₂分别反应生成AlN和Al₂O(g),促进化学计量比的镁铝尖晶石(MgAl₂O₄)分解形成富氧化铝的镁铝尖晶石(Al₂O₃-rich spinel)和镁蒸气(Mg(g))。一方面,AlN与富氧化铝的镁铝尖晶石形成MgAlON尖晶石;另一方面,AlN与Mg(g)和O₂发生固溶体反应生成氮化铝固溶体,(Mg,Al)(N,O)。内层区的材料物相组成不同于外层区,含有许多由气–气反应Al₂O(g)+O₂(g)+N₂(g)+Mg(g)→MgAlON(s)或Al(g)+O₂(g)+N₂(g)+Mg(g)→MgAlON(s)生成的片状MgAlON;此外,内层区富氧化铝的镁铝尖晶石没有进一步转变为MgAlON尖晶石。     

棕色尖晶石色料的微波合成与呈色性能研究

以Fe2O3、MnO2、Cr2O3等为原料,采用微波加热法合成了棕色尖晶石色料.讨论了合成温度及保温时间对合成产物物相组成、显微结构和呈色性能的影响.研究结果表明微波合成过程中,1100℃下保温10 min就可得到晶粒尺寸较小、形貌规整、分布均匀且呈色性能较好的棕色色料,其主晶相为Mn1.5Cr1.5O4、MnFe2O4和Mn3O4;合成温度的升高和保温时间的延长,可使色料的红度值a*增加、明度值降低,但保温时间过长又会影响色料的呈色质量.本文的实验表明,1100℃,保温10 min的条件所制备的色料呈色性能最佳.     

固相法制备掺杂型高色度CoxM1-xAl2O4/高岭土复合颜料

为了制备低成本、高色度的钴蓝颜料,本文以高岭土为载体,以Al₂O₃和Co₃O₄为主要原料,通过引入ZnO、CaO及MgO不同金属氧化物,采用固相法制备了高色度(Co_xM_1-xAl₂O₄)/高岭土复合颜料(M为Ca²⁺、Mg²⁺或Zn²⁺)。系统考察了研磨时间、煅烧温度、煅烧时间和不同金属氧化物掺量对复合颜料呈色性能的影响规律。研究表明,在煅烧温度1 200 ℃、研磨时间12 h和n(Co²⁺)/n(M²⁺)为3:2时,制得的复合颜料具有最好的呈色性能(L^*=53.68,a^*=7.58,b^*=-62.89)。同时,引入不同的金属元素,可实现对复合颜料颜色的调控,引入Ca²⁺后,所制备的Co_xCa_1-xAl₂O₄复合颜料偏红相,而引入Zn²⁺后,所制备的Co_xZn_1-xAl₂O₄复合颜料偏绿相。通过相关表征,提出了复合颜料的呈色机理,在颜料制备过程中,引入与Co²⁺离子半径接近的Mg²⁺或Zn²⁺,Mg²⁺或Zn²⁺可进入CoAl₂O₄的四面体配位中,部分替代Co²⁺,形成MgAl₂O₄-CoAl₂O₄或ZnAl₂O₄-CoAl₂O₄的固溶体,而引入离子半径较大的Ca²⁺,形成CaAl₂O₄和CoAl₂O₄的均相混合物。最后,将制得复合颜料应用到有机硅耐热涂料中,可以明显提高有机硅涂料的热稳定性。     

CoFe2O4基棕褐色太阳能吸收涂层的制备及性能

采用溶液凝胶法在400℃的低温条件下制备出单相CoFe₂O₄尖晶石型陶瓷颜料。通过XRD、SEM及颜料的红外反射光谱系统的研究了煅烧温度对陶瓷颜料的晶型结构、晶粒尺寸、晶粒形貌以及热发射值的影响。随后,将合成的CoFe₂O₄尖晶石型陶瓷颜料与有机树脂、有机助剂复配,形成吸光涂料。采用操作简单,成本低廉、容易实现大面积制备的涂料喷涂法将所制备的吸光涂料喷涂到高红外反射的金属铝基底上,制备出尖晶石型棕褐色陶瓷太阳能吸光涂层,其太阳能吸收值α_s=0.768~0.818,热发射值为ε₁₀₀=0.315~0.398。棕褐色的涂层也可以满足太阳能户外建筑对色彩的需求。此外,接触角测试表明CoFe₂O₄尖晶石型陶瓷涂层平均水的接触角θ_e>106°,这使得该涂层具备一定的自清洁性能,能有效地应对户外湿度环境对涂层的侵蚀。     

Al2O3-MgAl2O4复相骨料对刚玉-尖晶石浇注料抗渣性能的影响

为研究Al₂O₃-MgAl₂O₄复相骨料对刚玉-尖晶石浇注料抗渣性能的影响,在基质中添加与不添加尖晶石细粉的2种情况下,分别以板状刚玉骨料和Al₂O₃-MgAl₂O₄复相骨料制备了刚玉-尖晶石浇注料。先利用FactSage反应热力学软件计算了1 600℃时板状刚玉和Al₂O₃-MgAl₂O₄复相骨料与熔渣之间的反应热力学,并采用浸泡法研究了2种骨料的抗渣性能,再采用静态坩埚法研究了2种骨料对浇注料抗渣性能的影响。结果表明：与板状刚玉骨料相比,Al₂O₃-MgAl₂O₄复相骨料侵蚀层中的裂纹细而少,遭受熔渣侵蚀后不易剥落,其过渡层中既有CA₆相也有尖晶石相,而且尖晶石相中固溶有Fe、Mn元素,该骨料不仅通过形成CA     

燃烧法制备铝酸铜色料的研究

以三水合硝酸铜、九水合硝酸铝和甘氨酸为原料,采用燃烧法制备了铝酸铜(CuAl₂O₄)棕色色料。采用SEM、XRD、FT-IR、TG-DTA和UV-Vis等测试手段,研究了煅烧制度和铜铝摩尔比(Cu/Al)对色料物相组成、微观结构、呈色性能的影响。结果表明,当Cu/Al摩尔比为1∶2.4,煅烧温度为1 100 ℃(不进行保温)时,可以得到呈色性能最佳的CuAl₂O₄色料,其色度值为L^*=46.22、a^*=24.43、b^*=27.09。     

Zn2+掺加的包覆型Fe2O3/SiO2颜料的制备及其呈色性能

包覆型Fe₂O₃/SiO₂颜料由于包覆完整性并不理想,该颜料高于800 ℃时呈色会产生变黑、变暗的问题。采用溶胶-凝胶法制备包覆型Fe₂O₃/SiO₂颜料,研究催化剂浓度、反应温度、硅/铁质量比等因素对包覆型Fe₂O₃/SiO₂颜料呈色性能的影响。在此基础上,通过掺加Zn²⁺,进行了Zn²⁺掺加的包覆型Fe₂O₃/SiO₂颜料的呈色性能研究。研究表明,当催化剂(氨水)浓度为0.75 mol/L,反应温度为40 ℃,硅/铁质量比m(SiO₂)/m(Fe₂O₃)为0.20,铁/锌摩尔比n(Fe)/n(Zn)为4时,制备得到的Zn²⁺掺加的包覆型Fe₂O₃/SiO₂颜料的呈色耐热性能获得明显提升,样品在850 ℃煅烧后仍然呈现出明亮的红橙色色调。     

Ce0.95SnxPr0.05-xO2系红色颜料及黄色氧化锆陶瓷的制备及性能探究

现如今大多数无机颜料含有Cd、Co、Cr、Hg等有毒元素，它们在使用过程中的析出会对环境和人体健康造成危害，所以需要研发环境友好型颜料来替代含有有毒元素的无机红色料。通过一定的工艺流程制备出一系列化学式为Ce_0.95Sn_xPr_0.05-xO₂(x范围为0～0.05)的颜料，得到的颜料颜色从深红色到砖红色再到浅白黄色，合成的颜料应用于彩色氧化锆陶瓷中，得到橙黄色至淡黄色到浅白黄色的陶瓷片样品。陶瓷样品的维氏硬度在11.33～12.97 GPa之间，断裂韧性在5.8～6.5 MPa?m^1/2之间；L*均在80以上，b*在19.5以上。结果表明：合成的红色颜料颜色饱满可调，可以成为传统有毒颜料的替代品；得到的氧化锆陶瓷样品均为纯四方相氧化锆，以化学式Ce_0.95Sn_0.01Pr_0.04O₂为颜料合成的陶瓷样品颜色显示效果最好(L*=83.81、a*=6.47、b*=31.77)。     

熔铸锆铬刚玉耐火材料抗硼硅酸盐熔体的侵蚀行为

Al₂O₃–ZrO₂–Cr₂O₃–SiO₂(AZCS)材料是一种新型熔铸耐火材料，该材料在高温、高侵蚀性条件下的抗侵蚀性能优于其他类型的电熔耐火材料。为了研究该材料对硼硅酸盐玻璃熔体的抗侵蚀行为，利用含B₂O₃质量分数约12%的硼硅酸盐玻璃固化体对AZCS材料在1 500℃条件下进行侵蚀试验。结果表明：AZCS材料在侵蚀后，按照侵蚀程度可划分为变质层、过渡层、中心层。中心层变化很小，该层仍存在大量的铝–铬固溶体和斜锆石相，只有少量新形成的镁铝尖晶石相；渗入材料的MgO与固溶体反应，在原位形成镁铝尖晶石，并部分取代原有位置上的铝–铬固溶体。在过渡层中镁铝尖晶石形成的量达到最大，铝–铬固溶体溶解消失，该层存在的相为镁铝尖晶石相与斜锆石相；在变质层中基本只存在未被溶解的Cr₂O₃相，Cr₂O₃结构松散，呈蠕虫状形貌，铝–铬固溶体、斜...     

Bi2O3对K2O–B2O3–SrO–Al2O3–Nb2O5–SiO2玻璃陶瓷介电储能性能的影响

随着电力电子系统的不断发展,高功率脉冲电容器的需求增多。电介质电容器因具有放电功率大、充放电速度快及性能稳定等优点,在电力系统、电子器件、脉冲电源等方面发挥着重要作用,广泛应用于民用领域及军事领域。通过熔融压延制备玻璃基体,采用可控结晶工艺研究了不同含量的Bi₂O₃ (x=0.0%、1.0%、2.0%、4.0%,摩尔分数)对K₂O–B₂O₃–Sr O–Al₂O₃–Nb₂O₅–SiO₂玻璃陶瓷物相演化、微观结构、介电和储能性能的影响。在该玻璃陶瓷中,KSr₂Nb₅O₁₅为主要析出晶相,当Bi₂O₃的加入量为x=2.0%(摩尔分数)时,热处理温度为950℃时,玻璃陶瓷样品的储能密度最大可达到1.27 J/cm³,室温下介电常数可达342,是热处...     

Ni掺杂对BaTiO3陶瓷物相及介电性能的影响

采用固相反应法制备了BaTi_1-xNi_xO₃（x=0、0.01、0.05、0.08、0.1、0.2）陶瓷,研究了不同Ni掺杂量对BaTi_1-xNi_xO₃陶瓷的相结构和介电性能的影响。采用X射线衍射技术（XRD）分析了BaTi_1-xNi_xO₃陶瓷的相结构;采用阻抗分析仪测试BaTi_1-xNi_xO₃陶瓷介电性能。XRD分析结果表明:随着Ni的掺杂量的增加,BaTi_1-xNi_xO₃陶瓷的晶相由四方相逐渐转变为六方相,当Ni的掺杂量为x=0.1时,BaTi_1-xNi_xO₃完全变为六方相。随着Ni含量的增大,所有六方相的BaTi_1-xNi_xO₃的晶格常数都变大,且相对介电常数ε_r整体降低而介电损耗tanδ呈现先减小后增大的趋势。     

尖晶石型无钴黑色陶瓷颜料的研究进展

黑色陶瓷颜料目前被广泛应用于陶瓷装饰领域,其传统制备工艺需加入氧化钴,但氧化钴的高价限制了黑色陶瓷颜料的发展,因此开发无钴黑色陶瓷颜料成为陶瓷颜料研究领域的热点之一,而尖晶石型无钴黑色陶瓷颜料因其出色的耐高温性、气氛适应性和化学稳定性受到众多研究者的青睐。本文基于尖晶石型无钴黑色陶瓷颜料的相关研究进展,围绕其呈色机理、制备原料种类和制备工艺等方面进行了详细的阐述与分析。目前,制备该类陶瓷颜料的原料主要分为化工原料、矿物原料和工业固废,制备工艺则主要包括传统高温固相法、微波焙烧法、化学沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法、溶液燃烧法等,所制备颜料的呈色性能主要受原料组成中过渡金属元素之间摩尔比、焙烧温度和保温时间的影响。相较而言,采用微波焙烧工业固废制备该类陶瓷颜料具有良好的应用前景,但制备过程中尖晶石形成规律和演变机理以及工业固废所引入的杂质组分对颜料性能的影响还有待进一步研究。     

多组元BaO–SrO–CaO–MgO–Al2O3–2SiO2环境障涂层的制备与抗CaO–MgO–Al2O3–SiO2腐蚀性能

采用固相法制备不同摩尔 Ba、Sr、Ca、Mg 配比的 Ba O–Sr O–Ca O–Mg O–Al₂O₃–SiO₂ （BSCMAS）陶瓷材料,研究多组元陶瓷的制备工艺、显微结构及其抗 CMAS 腐蚀性能。结果表明：通过调控 MgO 的含量,在 1 400 ℃条件下制备了Ba_0.3Sr_0.3Ca_0.35Mg_0.05Al₂Si₂O₈ (B_0.3S_0.3C_0.35M_0.05AS)单相多组元陶瓷材料。在 1 250、1 300 ℃和 1 350 ℃对 B_0.3S_0.3C_0.35M_0.05AS 进行 CMAS 腐蚀实验,相比于 Ba_0.5Sr_0.5Al     

去顶角八面体LiFe0.12Mn1.88O4正极材料制备及电化学性能

尖晶石型Li Mn₂O₄正极材料由于Jahn–Teller效应和Mn溶解,在充放电过程中容量衰减严重,循环稳定性差。联合元素掺杂和单晶形貌调控策略,采用固相燃烧法制备了具有{111}、{100}和{110}晶面的去顶角八面体单晶LiFe_0.12Mn_1.88O₄正极材料。研究结果表明,Fe掺杂没有改变尖晶石型Li Mn₂O₄的晶体结构,有效抑制了Jahn–Teller效应,促进了材料的结晶性及{400}和{440}衍射峰晶面的择优生长,表现出良好的倍率性能和容量保持率。在25℃,1 C和5 C倍率下LiFe_0.12Mn_1.88O₄的首次放电比容量分别为105.2 mA·h/g和92.4 mA·h/g,1 000次循环后容量保持率分别为71.1%和75.2%;在高倍率10 C下,经1 000次循环后,其容量保持率可达到88.4%。在55℃和1 C条件下,首次放电比容量为10...     

不同冷却气氛浓度对油滴釉呈色及显微结构的影响

实验以釉石、红土、草木灰、长石等天然矿物为主要原料,以松柴为气氛还原介质,在电柴两用窑炉中烧制出不同呈色的油滴釉。采用CIE L*a*b*、XRD、Raman、SEM、EDS、XPS等测试手段,探究不同冷却气氛浓度对油滴釉呈色及显微结构的影响。结果表明：当还原气体H₂浓度为0.024%,CO浓度为0.18%时,釉面析出红棕色的晶斑,晶斑的呈色以微米级取向杂乱的ε-Fe₂O₃晶体的化学色为主;当还原气体H₂浓度为8.16%,CO浓度为19.18%时,釉面析出银白泛红棕色的晶斑,晶斑的呈色是由取向较好的α-Fe₂O₃晶体对光的全反射和α-Fe₂O₃晶体的化学色耦合而成;当还原气体H₂浓度为10.55%,CO浓度为23.36%时,釉面析出银蓝色的晶斑,晶斑的呈色由大小约50 nm斜立薄片状的Fe₃O₄晶体产生瑞利散射的乳蓝色和对光反射产生的亮银色共同作用...     

Er2O3掺杂ZnO压敏陶瓷的制备及其电学性能

研究了Er₂O₃掺杂对ZnO–Bi₂O₃–Sb₂O₃–Co₂O₃–MnO₂–Cr₂O₃–SiO₂压敏陶瓷微观结构和电学性能的影响。Er₂O₃掺杂后，部分Er固溶于富Bi相中，对ZnO压敏陶瓷的晶界特性和电学性能产生了较大影响。随着Er₂O₃掺杂量从0.09%(质量分数)增大到0.35%，样品晶界电阻率不断减小，漏电流密度不断增大，双Schottky晶界势垒高度和非线性系数先增大后减小，击穿场强不断增大；当Er₂O₃掺杂量为0.27%时，所得ZnO压敏陶瓷非线性系数达到54.4±1.5，击穿场强为(470.1±2.8) V·mm^–1，漏电流密度为(1.9±0.1)μA·cm     

珍珠光泽艺术釉的制备研究

珠光釉可以提高陶瓷美学价值和产品附加值。但由于珠光颜料易于与陶瓷基础釉反应，过高的温度会导致颜料基片熔融失去珠光效果。因此不与颜料反应且熔融温度低的基础釉是制备珠光釉的前提。采用B₂O₃部分代替SiO₂，以低温固相反应法研制适于珠光颜料的基础釉，探究了B₂O₃含量、烧成温度、保温时长对基础釉的影响。结果发现配比为nNa₂O∶nK₂O∶nAl₂O₃∶nSiO₂∶nB₂O₃=0.993∶0.007∶0.068∶3.054∶2.628，烧结温度为850℃，保温4h,XRD表明，样品B3已无明显的衍射峰，说明已经形成玻璃。将B3与5 wt%～15 wt%珠光颜料适配烧成，XRD表明，800℃以上的烧成温度破坏了珠光颜料，而750℃保温0.5 h含12.5 wt%珠光颜料烧成样品珍珠光泽和釉面效果俱佳。三维景深显微镜观察珠光颜料在釉中分...     

沉淀剂对CuCr2O4结晶动力学及呈色性能的影响

通过共沉淀法合成了CuCr₂O₄黑色颜料。研究了沉淀剂(即尿素、氨水、氢氧化钠)对相组成和颜色性能的影响。同时，计算了以氨水和氢氧化钠为沉淀剂时CuCr₂O₄的结晶动力学和结晶机制。结果表明，由于两种离子(Cu²⁺和Cr³⁺)的溶解度不同，沉淀过程的最佳pH值为7.5；由于产物中存在Cr₂O₃，尿素不适合作为沉淀剂。氨水作为沉淀剂时，CuCr₂O₄结晶的活化能为120.2 k J/mol，氢氧化钠作为沉淀剂时为141.3 k J/mol。CuCr₂O₄的结晶过程涉及成核和三维生长。较小的结晶活化能得到的CuCr₂O₄颗粒细小，分散均匀，呈色性能更优异。     

低温共烧陶瓷用玻璃材料研究进展

低温共烧陶瓷（LTCC）的玻璃材料对基板性能有重要影响。本文介绍了LTCC用玻璃材料的体系分类与性能特点,梳理了组分、工艺等对材料性能的影响规律,对现有较成熟体系进行了重点分析。CaO–B₂O₃–SiO₂微晶玻璃体系基板含大量晶相,介电性能优异,但烧结析晶行为敏感,组分和工艺波动对性能影响较大。PbO–B₂O₃–SiO₂玻璃/陶瓷复合体系结构致密,玻璃不易析晶,性能稳定,力学性能优异,但大量含铅玻璃相限制了其在高频领域的应用。La₂O₃–B₂O₃玻璃/陶瓷复合体系使用结晶型玻璃与陶瓷填料复合,结合了二者优点,兼顾了性能与稳定。LTCC材料的烧结机理与性能调节规律仍需深入研究,以支撑拓展已有体系,开发新体系。