216-BC plakat pigment ceramiczny.indd

JEDNOSTKA NOTYFIKOWANA UNII EUROPEJSKIEJ NR 1487
Zakład Technologii Ceramiki
02- 676 Warszawa, ul. Postępu 9
tel. (+48 22) 843 74 21 do 843 74 28
[email protected], www.icimb.pl
WŁAŚCIWOŚCI BARWIĄCE A MIKROSTRUKTURA
PIGMENTÓW CYRKONOWYCH
C. Dziubak
Pigmenty cyrkonowe reprezentowane przez: niebieski – wanadowy, żółty – prazeodymowy, różowy – żelazowy, ze
względu na trwałość sieci bazowej jaką jest krzemian cyrkonu, nadają się do barwienia prawie wszystkich typów
szkliw ceramicznych. Poprzez mieszanie w odpowiedniej proporcji trzech pigmentów bazowych otrzymuje się szeroką
gamę szarych, zielonych i beżowych barw o różnych odcieniach i intensywności.
Właściwości sieci krystalicznej ZrSiO4 determinują cechy fizyko-chemiczne pigmentów, jak: zakres temperatur
stosowania, powinowactwo chemiczne do barwionych szkliw. Odcień i intensywność określonej barwy zależy od
właściwości fizycznych, jak rozdrobnienie i morfologia proszku.
BARWIENIE SZKLIW
Ta część promieniowania łączy się ze
Preferowaną formą barwienia szkliw ceramicznych jest dyspersja światła na cząstkach
nierozpuszczalnego pigmentu „zawieszonego” w przeświecalnym stopionym szkliwie.
miotu i stanowi o jasności i barwie szkła
światłem odbitym od powierzchni przedlub szkliwa.
Światło padające na powierzchnię szkliwa przenika do wnętrza, pada na cząstkę pigmentu, gdzie część promieniowania zostaje kierunkowo odbita od jego ścianek, a część zostaje
zaabsorbowana przez ten pigment w pewnych granicach częstotliwości uwarunkowanej wła-
Obserwowana barwa jest więc wypadkową procesów: selektywnej absorbcji, odbicia i rozpraszania. Wzajemny ilościowy
ściwościami absorbcyjnymi chromoforu (Rys. 1). Pozostałe promienie padają na wewnętrzną
powierzchnię ziarna pigmentu i po częściowym załamaniu wychodzą na zewnątrz, poza warstwę szkliwa w kierunku obserwatora.
PIGMENT NIEBIESKI – WANADOWY
konowo-wanadowego, zmienia się ilość utworzonego ZrSiO4, który jest fazą identyfikującą
Parametry barwy
Rodzaj
mineralizatora
ZrSiO4
SiO2
ZrO2
L*
C*ab
M-3
NaF
98,0
-
2,0
64,80
33,12
M-8
NaCl
88,5
4,5
7,0
67,10
30,81
M-14
Na2CO3
76,9
4,7
18,5
76,48
24,08
pigment. Wraz ze zmniejszeniem zawartości
ZrSiO4 zwiększa się ilość innych faz krystalicznych i szklistych o ujemnym wpływie na mikrostrukturę pigmentu (Rys. 2÷4). To ma odbi-
Tabela 1. Ilościowy skład fazowy próbek pigmentu cyrkonowo-wanadowego.
cie w wartościach parametrów barwy (Tab. 1).
WPŁYW RODZAJU MINERALIZATORA
Ilościowy skład fazowy [%]
ZrSiO4
SiO2
C-2
NaF 0,5
77,8
18,4
C-26/7
NaF 0,2 LiF 0,8
74,9
19,5
Rys. 2.
Morfologia sproszkowanego
pigmentu cyrkonowowanadowego
(M-3) zsyntezowanego
z udziałem NaF jako
mineralizatorem.
Rys. 3.
Morfologia sproszkowanego
pigmentu cyrkonowowanadowego
(M-8) zsyntezowanego
z udziałem NaCl jako
mineralizatorem.
Rys. 4.
Morfologia sproszkowanego
pigmentu cyrkonowowanadowego
(M-14) zsyntezowanego
z udziałem Na2CO3
Ilościowo jakościowy udział mineralizatorów
w syntezie pigmentu ma wpływ na skład fazowy
pigmentu cyrkonowo-żelazowego.
PIGMENT RÓŻOWY – ŻELAZOWY
Mineralizator
[mol]
drobnienia pigmentu i morfologii ziaren.
ilości – 0,15 mola do syntezy pigmentu cyr-
Symbol
próbki
Symbol
pigm.
stosunek tych procesów zależy od roz-
Odpowiednio do rodzaju mineralizatora: NaF,
NaCl, Na2CO3 zastosowanego w jednakowej
WPŁYW RODZAJU MINERALIZATORA
Udział wagowy [%]
Rys. 1. Schemat przechodzenia promienia świetlnego przez
warstwę ośrodka przeświecalnego (szkła), w którym
obecne są ziarna pigmentu.
Parametry barwy
Współcz.
RZ a*/b*
ZrO2
(Na,Li)Fe
(Si2O6)
L*
a*
b*
C*ab
3,8
-
57,09
24,96
22,31
33,48
1,12
2,0
3,5
52,60
25,80
19,12
32,11
1,35
Tabela 2. Właściwości pigmentów cyrkonowo-żelazowych w zależności od ilościowego i jakościowego składu mineralizatora podczas syntezy.
Zwiększona
koncentracja
mineralizatora
w próbce C-26/7 wpływa na morfologię zia-ren. Są obłe i obtopione na krawędziach przezz
znaczne ilości fazy szklistej utworzonej kosz-tem ilości ZrSiO4.
Rys. 5.
Obraz SEM pigmentu
cyrkonowo-żelazowego C-2.
Powiększenie 20000x.
Rys. 6.
Obraz SEM pigmentu
cyrkonowo-żelazowego
C-26/7. Powiększenie 20000x.
WPŁYW ROZDROBNIENIA NA BARWĘ
Występują wyraźne zmiany mikrostruktury pigmentu cyrkonowo-żelazowego w wyniku mielenia. W próbce o rozdrobnieniu d50=6,10 μm
występują kryształy regularne, duże. Przy rozdrobnieniu pigmentów określonym jako d50=2,35 μm ziarna są drobniejsze, nieregularne
i występuje aglomeracja drobnych cząstek, co jest niekorzystnym zjawiskiem dla zdyspergowania pigmentu w szkliwie (Rys. 7-9). Wraz
z rozdrobnieniem pigmentu zmniejsza się intensywność szkliwa z L*=47,5 do L*=53,2 i wzrasta chromatyczność, która jest wynikiem
zwiększającej się wartości parametru b* z 16,81 do 22,63.
Rys. 7.
Obraz SEM pigmentu
żelazowego d50=6,10 μm,
powiększenie 20000x.
Rys. 8.
Obraz SEM pigmentu
d50=3,21 μm powiększenie
20000x.
Rys. 9.
Obraz SEM pigmentu
d50=2,35 μm powiększenie
20000x.
216-BC
216-BC