[发明专利]亚微米-纳米级红色陶瓷颜料及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及陶瓷颜料技术领域，具体而言，涉及一种低温燃烧合成的亚微米-纳米级红色陶瓷颜料及其制造方法。

背景技术

具有一定晶体结构的合成无机颜料可用于陶瓷、玻璃等材料的着色与装饰。装饰手段多种多样，如彩色干粒装饰、丝网印刷、辊筒印刷、数字喷墨打印等。不同装饰手法对陶瓷颜料的要求不尽相同。因此，为适应陶瓷工业产品多样化、个性化的发展趋势，陶瓷颜料的合成技术也在积极发展，陶瓷颜料的品种也在不断推陈出新。

在20世纪末诞生了一批（陶瓷）粉体制备技术，例如：溶胶凝胶法、化学共沉淀法、水热法、微乳液法、自蔓延燃烧法、微波加热法、机械化学合成法、声化学法等。这些新技术的出现推动了陶瓷颜料工业的迅速发展。

红色陶瓷颜料是陶瓷颜料中的重要品种，长期以来一直为行业内的研究人员所关注。传统红色陶瓷颜料的生产多采用固相煅烧法，但是，该方法的能耗大、生产周期长，不符合绿色环保、省时节能的理念，并且制出的颜料粒度较大、分散性较差，不同批次的颜料会存在较大的色差，特别是使用研磨减小颜料粒径的方法，由于破坏了颜料的晶粒结构，导致颜料在釉中发色减弱的现象。此外，一些新的陶瓷装饰手段需要用到亚微米-纳米级颜料，例如陶瓷喷墨打印技术，为了避免堵塞喷头，其对红色陶瓷颜料的基本要求是粒度要达到亚微米-纳米级。

用固相反应法及共沉淀法合成的铬钇铝红色陶瓷颜料是一种钙钛矿型红色陶瓷颜料，其优点是呈色鲜明、稳定，耐高温，不含铅镉等有毒元素，绿色环保。但是，为获得单相YAlO₃，煅烧温度需要达到1400℃以上，而且最终所得色料的粒径很大，为微米级，且团聚严重，分散性能差，尚达不到亚微米-纳米级铬钇铝红色陶瓷颜料的要求。

低温燃烧合成法(Low-temperature Combustion Synthesis，简写为LCS)是一种金属硝酸盐与有机盐或有机盐凝胶在加热时发生溶胶凝胶，最终发生剧烈的氧化还原反应的过程。在反应过程中会释放出大量的热，产生大量的气体，整个燃烧过程可自我维持，最终合成出氧化物粉料。低温燃烧合成法的特点是点火温度低（150～200℃），燃烧火焰温度高（800～1400℃），获得的粉体比表面积高。相比较自蔓延燃烧法的高温合成，可称为低温燃烧合成。到目前为止，人们已经用低温燃烧合成法合成出许多粉体，如铬酸盐耐火材料、钙钛矿型介电和压电材料、纳米色料、催化材料、发光材料等。但是，用低温燃烧合成法制造铬钇铝红色陶瓷颜料还未见有文献报道。

发明内容

本发明的目的是，利用低温燃烧合成法制备具有钙钛矿型结构的亚微米-纳米级铬钇铝红色陶瓷颜料，以符合现代装饰技术的需要；本发明的另一目的是，提供一种亚微米-纳米级红色陶瓷颜料的制造方法，解决或改善现有工艺中存在的不足之处，并能提高红色陶瓷颜料的性能。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种亚微米-纳米级红色陶瓷颜料，其特征是，其组成的一般式为：

YAl_1-xCr_xO₃ （铬钇铝红色陶瓷颜料）

式中，x = 0.01～0.1 ；

陶瓷颜料的粒径分布为90～900nm 。

为实现上述的另一目的，本发明采取的技术方案为：

一种亚微米-纳米级红色陶瓷颜料的制造方法，其特征是，其步骤包括：

（1）配料

以硝酸铬、硝酸钇、硝酸铝、柠檬酸为起始原料，其组成的一般式为YAl_1-xCr_xO₃ ，式中的x=0.01～0.1，硝酸盐与柠檬酸的混合摩尔比为1:0.4～4；

（2）混合及加热

将步骤（1）配制的起始原料溶于去离子水中，搅拌，形成混合溶液，然后加入矿化剂继续搅拌至完全溶解，形成均匀的溶液，用氨水调整pH值至5～10，然后加热、烘干，形成凝胶，再继续加热，燃烧形成疏松泡沫状的前驱体；

（3）热处理

将步骤（2）获得的前驱体在700～1300℃的空气中热处理0.5～8小时，得到铬钇铝红色陶瓷颜料（YAl_1-xCr_xO₃）粉末；

（4）研磨