Синтез керамического пигмента синего цвета

Керамический пигмент - твердое неорганическое соединение, в состав которого входят окрашенные частицы. При декорировании керамических изделий используют не взаимодействующие с водой красители, поэтому важнейшими характеристиками пигмента являются: термическая стабильность при высоких температурах, химическая стабильность по отношению к фазам, в том числе жидким, образующимся в результате обжига глазури или керамической массы как результат процессов спекания и плавления. Создание различных тонов таких красок в настоящее время основано на синтезе жаростойких пигментов.

В настоящее время основой производства керамических красок служат синтетические жаростойкие пигменты в виде окрашенных оксидов металлов и их сочетаний, алюминатов и силикатов группы шпинелей, виллемитов, гранатов, твердых растворов типа корундов, силлиманитов и т.д.

На основе соединений кобальта возможно получение как надглазурных, так и подглазурных красящих агентов, причем последние находят широкое применение при декорировании фарфора; их считают одними из самых устойчивых пигментов при высоких температурах.

Большинство синих пигментов получают на основе алюмината кобальта СоАl2O4, в который иногда для придания различных оттенков вводят оксиды цинка, бора, кремния. Окраска пигментов обычно создается благодаря оксидам переходных и редкоземельных элементов и обусловлена поглощением света либо за счет d-d-переходов электронов, либо за счет переноса заряда. Только для соединений переходных элементов характерны d-d-переходы, окраска которых весьма разнообразна по оттенкам и степени интенсивности. Однако среди сине-зеленых цветов, возникающих за счет поглощения света в длинноволновой части видимого спектра, преобладают бледные тона, что связано с малой интенсивностью d-d-переходов. В связи с этим перед нами стояла задача синтезировать устойчивый при высоких температурах пигмент, обладающий интенсивным цветовым тоном. Известно, что более устойчивые пигменты со стабильным цветом синтезируются при температуре выше 1200 °С, при этом температуру образования CoOAhO3 можно снизить введением добавки плавней NaCI, KCl, однако это значительно снижает интенсивность цвета, появляются нежелательные оттенки /1/.

В зависимости от концентрации СоО цвет пигмента изменяется от ярко- и темно-синего к голубому. Избыток оксида кобальта (II) вызывает растворение пигмента в глазури, его кристаллизацию и, следовательно, потерю блеска, а также появление пятен на окрашенной поверхности. В связи с этим его содержание должно быть минимальным.

Для получения пигмента были изучены смеси Co2O3+AhO3 и Co3O4+AhO3, взятых в соотношениях, отвечающих составу шпинели. Анализ дифрактограмм показал, что независимо от степени окисления оксида кобальта, в системе образуется шпинель СоА1 2O4. С ростом температуры обжига увеличивается интенсивность пиков, соответствующих шпинели и уменьшается содержание исходных оксидов, при этом весь оксид кобальта оказывается вовлеченным в состав твердого раствора. Начиная с 850 оС, пигмент начинает приобретать синие оттенки, и при температуре 1000 оС он становится ярко-синим с небольшим вкраплением белого цвета.

1. Масленникова Г.Н., Пищ И.В. Керамические пигменты. - М.: Стройматериалы, 2009. - 224с. ISBN 978-5-94026-013-4.

Бушкова Т. М.