Керамічний пігмент синьо-зелений

Реферат: Винахід належить до технології отримання керамічних пігментів. Керамічний пігмент містить, мас. %: Аl2О3 - 25,3-39,5, ТiО2 - 7,8-12,2, CaO - 2,0-3,2, SiO2 - 1,0-1,6, Сr2О3 - 9,6-30,9, СоО - 15,218,5, В2О3 - 2,0-3,9, MgO - 13,2-15,3, причому як сировинний компонент для Аl2О3, ТіО2, СаО і SiO2 використано шлак алюмотермічного виробництва феротитану. Застосування винаходу дозволяє отримати керамічний пігмент широкої гами синьо-зеленого забарвлення, з низькими матеріальними та енергетичними витратами, який не містить шкідливих компонентів і забезпечує формування якісних склопокриттів. UA 103849 C2 (12) UA 103849 C2 UA 103849 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Запропонований винахід належить до технології отримання керамічних пігментів, які застосовуються при одержанні склопокриттів, а також декоруванні виробів з фарфору, фаянсу та інших тонкокерамічних мас. Відомий керамічний пігмент бірюзового кольору для надглазурних і підглазурних фарб, який містить, мас. %: Сr2О3-38,0-40,0; Аl2О3-37,0-40,0; ZnO-6,0-8,0; СоО - 11,0-13,0; SiO2-3,0-4,0 [Пат. 6 2035411 Россия, МКИ С03С 1/04. Керамический пигмент бирюзового цвета для надглазурных и подглазурных красок / Д.П. Васильев, А.И. Глебычева и др. (Россия). - № 5056708/33; заявл. 27.07.92; опубл. 20.05.95]. Недоліками зазначеного пігменту є: - вузька колірна гама (значення довжини хвилі становить 484 нм); - висока температура випалу (1350 °C); - довготривала витримка при максимальній температурі (4 години); - використання як компонентів пігментної шихти лише дорогої технічно чистої сировини, що значно збільшує її собівартість. Відомий також керамічний пігмент, який включає, мас. %: Сr2О3-28,0-33,0; ZnO-18,0-24,0; 3 Аl2О3-30,0-38,0; Со2О3-8,0-13,0; В2О2-3,0-5,0 [А.с. 1065358 СССР, МКИ С03С 1/04. Керамический пигмент / И.В. Пищ, К.Е. Бирюкова и Л.В Слепухова (СССР). - № 3447143/29-33; заявл. 31.05.82; опубл. 07.01.84, Бюл. № 1]. Недоліками такого пігменту є: - висока температура випалу (до 1270 °C); - використання як компонентів пігментної шихти лише дорогої технічно чистої сировини, що значно збільшує її собівартість. Крім того відома підглазурна фарба для фаянсу, яка містить, мас. %: Сr2О3-34,10-39,10; Со2О3-13,52-14,00; ZnO-15,76-16,20; Аl2О3-26,02-29,00; В2О3-2,10-2,80; MgO-3,50-3,90 [А.с. 4 1435554 СССР, МКИ С03С 1/04. Подглазурная краска для фаянса] / О.Т. Ираклиевская, А.Н. Демидовская и др., (СССР). - № 4221013/29-33; заявл. 06.04.87; опубл. 07.11.88, Бюл. № 41]. Недоліками фарби є: - вузька колірна гама (бірюзово-зелений колір); - висока температура випалу (до 1320 °C); - використання як компонентів пігментної шихти лише дорогої технічно чистої сировини, що значно збільшує її собівартість. Також відомий керамічний пігмент синьо-бірюзовий, що містить, мас. %: Аl2О3-2,20-2,35; Со2О3-14,40-17,20; Сr2О3-11,50-14,00; Na2O-0,04-0,05; К2О - 0,07-0,08; SiO2-57,40-61,8; Fe2O34,15-4,45; CaO-1,85-1,95; MgO-1,00-1,10; FeO-1,50-1,60; MnO-0,45-0,55; TiO2-0,14-0,17 [Пат. 7 91162 Україна, МПК С03С 1/00, С04В 41/00, С04 В 14/00. Керамічний пігмент синьо-бірюзовий / О.В. Зайчук, Я.І. Білий та ін., (Україна). - № 200907853; заявл. 27.07.2009; опубл. 25.06.2010, Бюл. № 12]. Недоліком пігменту є вузька колірна гама (значення довжини хвилі знаходиться у межах 482-488 нм). Відомий бірюзовий керамічний пігмент, що включає, мас. %: SiO2-59,50-64,10; Аl2О3-2,252,45; Fe2O3-4,30-4,60; CaO-1,90-2,05; MgO-1,05-1,15; Na2O-0,04-0,05; К2О - 0,06-0,08; СоО - 7,707 9,50; Сr2О3-15,40-19,20; FeO-1,55-1,70; MnO-0,50-0,55; ТіО2-0,15-0,17 [Пат. 91163 Україна, МПК С03С 1/00, С04В 41/00, С04В 14/00. Бірюзовий керамічний пігмент / О.В. Зайчук, Я.І. Білий та ін., (Україна). - № 200907854; заявл. 27.07.2009; опубл. 25.06.2010, Бюл. № 12]. Недоліком цього пігменту є вузька колірна гама (значення довжини хвилі знаходиться у межах 497-499 нм). Найбільш близькою до запропонованого винаходу є шихта для отримання керамічного пігменту синьо-зеленого кольору, що містить, мас. %: Аl2О3-16,0-17,0; ТіО2-16,0-17,0; СаО - 19,320,27; SiO2-31,7-33,29; Сr2О3-7,0-10,0; СоО 3,0-5,0; В2О3-2,0, причому ТіО2 і Аl2О3 вводять в шихту у вигляді прожареного продукту нейтралізації каталітичного комплексу Циглєра-Натта 7 [Пат. 2358922 Россия, МКИ С03 1/04. Шихта для получения керамического пигмента синезеленого цвета / М.Б. Седельникова, В.М. Погребенков (Россия). - № 2008108144/03; заявл. 03.03.2008; опубл. 20.06.2009, Бюл. № 17] (прототип). Недоліками прототипу є: - необхідність попереднього прожарювання основного компоненту пігментної шихти (відпрацьованого каталізатору) з метою видалення газоподібної складової, що збільшує енергетичні витрати на виробництво готового продукту; - введення в шихту пігменту оксидів кобальту і хрому у вигляді солей Со(NО 3)2·6Н2О і СrСl3·6Н2О, при розкладанні яких утворюється велика кількість токсичних газоподібних продуктів у вигляді NO2 і Сl2. 1 UA 103849 C2 5 10 15 20 25 Задачею винаходу є розробка складів керамічного пігменту широкої гами синьо-зеленого забарвлення, з низькими матеріальними та енергетичними витратами, який не містить шкідливих компонентів і забезпечує формування якісних склопокриттів за рахунок використання як комплексного сировинного матеріалу - шлаку алюмінотермічного виробництва феротитану, шляхом активної взаємодії його складових з іншими компонентами пігментної шихти і утворенням в процесі випалу переважно шпінелей (Co, Mg)Al 2O4 і СоСr2О4, співвідношенням яких в складі єдиного твердого розчину і визначається кінцеве забарвлення пігменту. Поставлена задача вирішується тим, що відомий керамічний пігмент, який містить Аl 2О3, ТiО2, CaO, SiO2, Сr2О3, СоО і В2О3, відповідно до винаходу, додатково містить MgO, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: Аl2О3 25,3-39,5 ТiОз 7,8-12,2 СаО 2,0-3,2 SiO2 1,0-1,6 Сr2О3 9,6-30,9 СоО 15,2-18,5 В2О3 2,0-3,9 MgO 13,20-15,3, причому як сировинний компонент для Аl2О3, ТіО2, СаО і SiO2 використано шлак алюмотермічного виробництва феротитану. Суть винаходу полягає в наступному. Готують шихту, як сировинні компоненти якої виступає попередньо подрібнений шлак алюмінотермічного виробництва феротитану (АВФ), оксиди магнію і кобальту, а також борна кислота, сумісним мокрим помелом в кульовому млині до розміру часток, що характеризуються залишком на контрольному ситі № 0056 не більше 0,2 %. Отриману сировинну суміш після сушіння завантажують у вогнетривкі тиглі (шамотні, корундові) та випалюють з витримкою при максимальній температурі 1100-1200 °C протягом 1 години. Шлак АВФ є вторинним продуктом виробництва феротитану алюмінотермічним способом, який утворюється внаслідок високотемпературного відновлення ільменітового концентрату, а також інших залізо- і титанвмісних компонентів шихти алюмінієвим порошком в присутності флюсуючого компонента (переважно вапна). Основними компонентами шлаку АВФ (табл. 1) є оксиди алюмінію, титану і кальцію (сумарно біля 95 мас. %), які традиційно вводяться до складу керамічних пігментів синьої колірної гами з технічно чистими матеріалами. Такий шлак як основні кристалічні фази містить гексаалюмінат кальцію (СаО·6Аl2О3) і корунд (-Аl2О3). Оксид титану в ньому переважно представлений двовалентною формою (ТіО). Таблиця 1 Дані хімічного аналізу проби дослідного шлаку алюмінотермічного виробництва феротитану (АВФ) SiO2 2,89 30 35 40 Аl2О3 71,50 Найменування та вміст (мас. %) компонентів ТiО СаО FeO 17,64 5,74 1,53 MgO 0,70 Сума 100 При синтезі запропонованого керамічного пігменту відбувається активна взаємодія СаО·6Аl2О3, а в присутності мінералізуючої добавки (В2О3) і -Аl2О3 з оксидами магнію і кобальту, а також оксидами хрому і кобальту, наслідком чого є формування твердого розчину зі структурою шпінелі (Co, Mg)(Cr, Al)2O4, який, в свою чергу, виступає в ролі стійкого хромофору і сприяє забарвленню склопокриттів у синьо-зелені кольори при їх подальшому високотемпературному випалі. Діоксид титану, який є продуктом окиснення ТіО в процесі випалу пігментних шихт в середовищі повітря, утворює метатитанати магнію і кальцію (MgTiO 3 і СаТіО3), які не чинять негативний вплив на оптико-колірні показники синтезованого пігменту. Після синтезу пігменту здійснюють його тонкий помел до розміру часток не більше 5 мкм і подальше введення до складу глазурі в кількості до 6-8 мас. ч. (понад 100 мас. % їх сухої складової). Одержані після випалу склопокриття, які містять запропонований пігмент, відрізняються високою якістю і широкою синьо-зеленою колірною гамою (=472-484 нм). Приклади конкретного виконання винаходу наведені в табл. 2 і 3. Аналіз приведених даних свідчить про те, що запропонований склад керамічного пігменту, який синтезований з використанням як однієї з основних сировинних складових шихти відходу 2 UA 103849 C2 5 металургійного виробництва (шлаку алюмінотермічного виробництва феротитану) без застосування шкідливих компонентів, у межах заданого кількісного співвідношення компонентів забезпечує формування інтенсивного і стійкого синьо-зеленого забарвлення склопокриттів широкої гами, а також зменшення матеріальних та енергетичних витрат. Запропонований винахід може бути використаний для отримання кольорових склопокриттів, а також декорування виробів з фарфору, фаянсу та інших тонкокерамічних мас. Таблиця 2 Хімічний склад запропонованого пігменту Номер пігменту 1 2 3 Найближчий аналог Аl2О3 25,3 34,1 39,5 16,0 Найменування і вміст (мас. %) компонентів ТіО2 СаО SiO2 Сr2О3 СоО В2О3 7,8 2,0 1,0 30,9 15,2 3,9 10,5 2,7 1,4 16,6 18,5 2,9 12,2 3,2 1,6 9,6 16,6 2,0 16,0 19,3 31,7 10,0 5,0 2,0 MgO 13,9 13,2 15,3 Таблиця 3 Характеристика керамічних пігментів Номер пігменту 1 2 3 Найближчий аналог 10 15 Показники керамічних пігментів Колір (візуальна оцінка) Колірний тон, нм синій з бірюзовим відтінком 465 синьо-бірюзовий 473 бірюзовий з зеленим відливом 493 Синьо-зелений 499 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Керамічний пігмент синьо-зелений, що містить Аl2О3, ТiО2, CaO, SiO2, Сr2О3, СоО і В2О3, який відрізняється тим, що він додатково містить MgO, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: Аl2О3 25,3-39,5 ТiО2 7,8-12,2 СаО 2,0-3,2 SiO2 1,0-1,6 Сr2О3 9,6-30,9 СоО 15,2-18,5 В2О3 2,0-3,9 MgO 13,2-15,3, причому як сировинний компонент для Аl2О3, ТiО2, СаО і SiO2 використано шлак алюмотермічного виробництва феротитану. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3