Керамічний пігмент сірий

Реферат: Винахід належить до технології отримання керамічних пігментів, які можуть бути використані при одержанні глазурних та склоемалевих покриттів сірого кольору, а також декоруванні виробів з фарфору, фаянсу, майоліки та скла. Керамічний пігмент містить, мас. %: ZrO2 50,1058,00; SiO2 27,30-29,70; Со2О3 3,60-5,60; CaO 0,70-1,35; MgO 0,75-1,45; FeO 0,45-0,90; NiO 1,352,60; MnO 0,90-1,75; Al2O3 0,35-0,70; Fe2O3 0,85-1,65; Cr2O3 1,45-2,85; B2O3 1,90-3,75, причому як сировинний компонент для CaO, MgO, FeO, Al2O3, Fe2O3, а також частково для SiO2, Сr2Оз і MnO використано мартенівський шлак. Застосування винаходу дозволяє отримати керамічний пігмент сірого кольору, який не містить токсичної сировини. UA 104030 C2 (12) UA 104030 C2 UA 104030 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Запропонований винахід належить до технології отримання керамічних пігментів, які застосовуються при одержанні глазурних та склоемалевих покриттів сірого кольору, а також декоруванні виробів з фарфору, фаянсу, майоліки та скла. Відомий керамічний пігмент сірого кольору, який включає, мас. %: SnO 64-75; Sb2O3 23-30; 5 МоО3 2-6 [А.с. 1537652 СССР, МКИ С 03 С 1/04. Керамический пигмент серого цвета] / Кукушкина Г.Н., Демидовская А.Н. и др. (СССР). -№ 4403002/23-33; заявл. 05.04.88; опубл. 23.01.90, Бюл. № 3]. Недоліками пігменту є: - обмежена область використання (переважно для надглазурного декорування фарфорових виробів); - висока температура випалу (1170 °C); - великий вміст вартісних компонентів - SnO (до 75 мас. %) і Sb2O3 (до 30 мас. %). Відомий керамічний сірий пігмент, який містить, мас. %: SiO2 8,12-12,35; Fe2O3 40,70-44,90; Сr2О3 4,25-10,20; NaF 7,20-12,70; СоО 5,40-9,03; MgO 8,02-11,65; ТіО2 11,23-14,25 [А.с. 1629262 5 СССР, МКИ С 03 С 1/04. Керамический серый пигмент / Бобкова Н.М., Ротман Т.И. (СССР). - № 4627169/33; заявл. 27.12.88; опубл. 23.02.91, Бюл. № 7]. Недоліками такого пігменту є: - обмежена область використання (для декорування виробів з фарфору і фаянсу); - великий вміст вартісного компоненту - оксиду кобальту (до 9,03 мас. %); - великий вміст токсичного компоненту - фториду натрію (до 12,70 мас. %). Відомий також керамічний пігмент, який містить, мас. %: SiO2 25,6-31,6; ZnO 4,0-6,0; Со2О3 4 6,0-9,0; Fe2O3 3,7-7,6; ZrO2 36,7-41,8; Cr2O3 3,0-6,0; NaF 8,0-12,0 [А.с. 1498729 СССР, МКИ С 03 С 1/04. Керамический пигмент [/ Бибилашвили М.С., Белостоцкая Н.С. и др. (СССР). - № 4374338/29-33; заявл. 04.12.87; опубл. 07.08.89, Бюл. № 29]. Недоліками зазначеного пігменту є: - великий вміст вартісних компонентів - оксиду кобальту і дiоксиду цирконію (відповідно до 9,0 і 41,8 мас. %); - великий вміст токсичного компоненту - фториду натрію (до 12,0 мас. %). Крім того відомий керамічний пігмент сірого кольору, який включає, мас. %: SiO2 60,71-64,20; Na2O 2,72-2,86; Fe2O3 3,11-6,11; Аl2О3 16,48-17,43; CaO 0,51-0,54; К2О 9,774 10,34; ТіО2 0,09-0,10; MgO 0,11-0,12; ZnO 0,30-0,60; Cr2O3 1,00-2,90 [А.с. 1203039 СССР, МКИ С 03 С 1/04. Керамический пигмент серого цвета / Пищ И.В., Ротман Т.Н. и др. (СССР). - № 3775577/29-33; заявл. 27.07.84; опубл. 07.01.86, Бюл. № 1]. Недоліком такого пігменту є обмежена область використання (для декорування виробів з фарфору, фаянсу і скла). Найбільш близьким до запропонованого винаходу є підглазурний барвник сірого кольору для фарфору, що включає мас. %: V2O5 3,25-5,41; Na2O 1,83-2,11; Со2О3 0,79-3,44; ZrO2 55,075 64,28; SiO2 26,51-30,10; F2 3,34-3,87 [А.с. 1694493 СССР, МКИ С 03 С 1/04. Подглазурный краситель серого цвета для фарфора [Текст] / Ирклиевская О.Т., Демидовская А.Н. и др. (СССР). - № 4738021/33; заявл. 23.07.89; опубл. 30.11.91, Бюл. № 44] - (прототип). Недоліками прототипу є: - обмежена область використання (для декорування виробів з фарфору); - висока температура випалу (до 1320 °C); - вміст токсичного компоненту - фтору (до 3,87 мас. %). Задачею винаходу є розробка складів керамічного пігменту сірого кольору з широкою областю використання, а також низькими матеріальними та енергетичними витратами, який не містить токсичної сировини і забезпечує формування якісних склопокриттів різного функціонального призначення за рахунок використання які одного з основних компонентів мартенівського шлаку, шляхом його активної взаємодії в процесі випалу з іншими забарвлюючими компонентами пігментної шихти і утворенням твердого розчину між феритами і хромітами магнію, кобальту, нікелю і марганцю, який є носієм чорної складової результуючого сірого забарвлення, а фази-глушника - силікату цирконію (ZrO2∙SiO2), що забезпечує білу складову. Поставлена задача вирішується тим, що відомий керамічний пігмент, який включає ZrO 2, SiO2 і Со2О3, відповідно до винаходу, додатково містить CaO, MgO, FeO, NiO, MnO, Al2O3, Fе2О3, Cr2O3 i В2О3 при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: ZrO2 50,10-58,00 SiO2 27,30-29,70 Со2Оз 3,60-5,60 CaO 0,70-1,35 1 UA 104030 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 MgO 0,75-1,45 FeO 0,45-0,90 NiO 1,35-2,60 MnO 0,90-1,75 Al2O3 0,35-0,70 Fe2O3 0,85-1,65 Cr2O3 1,45-2,85 B2O3 1,90-3,75, причому як сировинний компонент для CaO, MgO, FeO, Аl2О3, Fe2O3, а також частково для SiO2, Cr2O3 і MnO використовують мартенівський шлак. Суть винаходу полягає в наступному. Готують шихту, як сировинні компоненти якої виступають силікат цирконію, мартенівський шлак, оксиди кобальту, хрому, нікелю, марганцю і 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 шамотні тиглі та випалюють при максимальній температурі 1050-1100 °C з витримкою протягом 1 години. Мартенівський шлак є вторинним продуктом виробництва сталі, утворюється в результаті протікання високотемпературних процесів окиснення і хімічної взаємодії домішків металошихти, флюсуючих компонентів і руйнування футерівки мартенівських печей. Хімічний склад мартенівського шлаку представлений великою кількістю забарвлюючих оксидів (насамперед, заліза, а також марганцю і хрому сумарно до 30 мас. % і більше) та відрізняється суттєвим вмістом склофази і, як наслідок, володіє підвищеною реакційною здатністю. Крім того, мартенівським шлаком до складів пігменту вноситься діоксид кремнію, а також оксиди магнію, кальцію і алюмінію, які традиційно вводяться до складу керамічних пігментів сірого кольору з природною чи технічно чистою сировиною. В процесі синтезу запропонованого керамічного пігменту завдяки відзначеним особливостям шлаку активно відбуваються фізико-хімічні процеси, що супроводжуються утворенням твердого розчину на основі шпінелей (феритів і хромітів), який, в свою чергу, виступає в ролі стійкого носія чорної складової результуючого сірого забарвлення. Використання ж в якості фазиглушника порівняно дешевого силікату цирконію, який відрізняється високим показником заломлення (n=1,94) і інертністю по відношенню до забарвлюючих компонентів, що вводяться до складу такого пігменту, забезпечує білу складову кольору. Після синтезу пігменту проводять його тонкий помел до розміру часток не більше 5 мкм і подальше введення до складу глазурей чи емалей в кількості до 6-8 мас.ч. (понад 100 мас. % їх сухої складової). Одержані після випалу в широкому температурному інтервалі (800-1100 °C) склопокриття, які містять запропонований пігмент, відрізняються високою якістю, рівномірним та стабільним сірим кольором (КДВ=11,0-14,0 %). Приклади конкретного виконання винаходу наведені в табл. 1 і 2. Аналіз приведених даних свідчить про те, що запропонований склад керамічного пігменту, який не містить токсичних компонентів і синтезований з використанням як основних сировинних складових шихти силікату цирконію і відходу сталеплавильного виробництва (мартенівського шлаку) при зниженій температурі 1050-1100 °C, у межах заданого кількісного співвідношення компонентів забезпечує формування стійкого сірого забарвлення скло покриттів різного ступеня інтенсивності в широкому температурному інтервалі (800-1100 °C), а також зменшення матеріальних та енергетичних витрат. Запропонований винахід може бути успішно використаний для отримання кольорових склопокриттів різного функціонального призначення, а також при декоруванні виробів з фарфору, фаянсу, майоліки та скла. Таблиця 1 Хімічний склад запропонованого пігменту, мас. % Номер пігменту 1 2 3 Прототип ZrO2 SiO2 Co2O3 58,00 29,70 3,60 54,00 28,50 4,60 50,10 27,30 5,60 CaO 0,70 1,00 1,35 MgO 0,75 1,10 1,45 55,07 30,10 3,44 Найменування компонентів FeO NiO MnO Al2O3 Fe2O3 Cr2O3 0,45 1,35 0,90 0,35 0,85 1,45 0,65 1,95 1,35 0,55 1,25 2,20 0,90 2,60 1,75 0,70 1,65 2,85 2 B2O3 Na2O 1,90 2,85 3,75 F2 V2O5 2,11 3,87 5,41 UA 104030 C2 Таблиця 2 Характеристики запропонованого пігменту та покриттів, отриманих з його введенням Характеристики керамічних пігментів глазурних покриттів емалевих покриттів Колір (візуальна КДВ*, Колір (візуальна КДВ*, Колір (візуальна КДВ*, оцінка) % оцінка) % оцінка) % 1 Сірий 24,10 Сірий 14,00 Сірий 13,50 2 Насичений сірий 22,70 Насичений сірий 12,10 Насичений сірий 11,80 3 Темно-сірий 22,30 Темно-сірий 11,45 Темно-сірий 11,00 Прототип Темно-сірий 19,00 Номер пігменту * коефіцієнт дифузного відбиття ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 Керамічний пігмент сірий, що містить ZrO2, SiO2 і Со2О3, який відрізняється тим, що він додатково містить CaO, MgO, FeO, NiO, MnO, Аl2О3, Fe2O3, Сr2О3 i В2О3 при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: ZrO2 50,10-58,00 SiO2 27,30-29,70 Со2О3 3,60-5,60 CaO 0,70-1,35 MgO 0,75-1,45 FeO 0,45-0,90 NiO 1,35-2,60 MnO 0,90-1,75 Al2O3 0,35-0,70 Fe2O3 0,85-1,65 Сr2О3 1,45-2,85 В2О3 1,90-3,75, причому як сировинний компонент для CaO, MgO, FeO, Al2O3, Fe2O3, а також частково для SiO2, Сr2О3 і MnO використано мартенівський шлак. 10 Комп’ютерна верстка М. Мацело 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