ШИХТА ДЛЯ КЕРАМИЧЕСКОГО ПИГМЕНТА

Название	ШИХТА ДЛЯ КЕРАМИЧЕСКОГО ПИГМЕНТА
Разработчик (Авторы)	Гладун Галина Георгиевна, Искакова Асима Зулбухаровна, Ксандопуло Георгий Иванович
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2029745
Дата регистрации	27.02.1995
Правообладатель	Институт проблем горения
Область применения (класс МПК)	C03C 1/04 (1995.01)

Описание изобретения

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.

Формула изобретения

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

Изобретение "ШИХТА ДЛЯ КЕРАМИЧЕСКОГО ПИГМЕНТА" (Гладун Галина Георгиевна, Искакова Асима Зулбухаровна, Ксандопуло Георгий Иванович) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога