颜料含量对彩色玻璃陶瓷性能的影响_钱珂旭.pdf
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1、第 卷第 期功能材料与器件学报.,.年 月 ,文章编号:():收稿日期:;修订日期:基金项目:国家自然科学基金资助项目()作者简介:钱珂旭(),女,大连交通大学材料科学与工程学院,研究方向为玻璃陶瓷制备与性能(:)通信作者:司 伟(),女,博士,教授,主要研究方向为玻璃陶瓷、纳米材料制备与性能(:)颜料含量对彩色玻璃陶瓷性能的影响钱珂旭,司 伟(大连交通大学 材料科学与工程学院,辽宁 大连)摘要:本文通过改变颜料含量,分别制备了黄色、黑色、绿色玻璃陶瓷,考察颜料含量对彩色玻璃陶瓷性能的影响。结果表明:未添加颜料的玻璃陶瓷,主晶相为氟闪石,颜色为白色,其断裂模数为;添加 黄色颜料的玻璃陶瓷,主晶
2、相为氟闪石,颜色为淡黄色,其断裂模数为;添加 黑色颜料的玻璃陶瓷,主晶相为氟闪石,颜色为黑色,其断裂模数为 ;添加 绿色颜料的玻璃陶瓷,主晶相为氟闪石,颜色为淡绿色,其断裂模数为 。添加适量颜料并不会改变晶相组成,但可调制玻璃陶瓷的颜色,并能提高玻璃陶瓷的力学性能。关键词:颜料;彩色;玻璃陶瓷中图分类号:文献标志码:,(,):,;,:;引言玻璃陶瓷(微晶玻璃)是国家战略高度重视的新材料,其在军事、节能环保、生物医学等各领域都开发了相关产品。玻璃陶瓷作为一种建筑装饰材料,具备优于传统建筑材料的特性,如耐酸碱、防滑、耐污、强度高、无辐射等优良特性。玻璃陶瓷的颜色不同于玻璃、陶瓷等传统材料,它既受离
3、子着色、胶体着色与晶体着色的综合影响,还受生产工艺、晶体种类等因素的影响。近年来,随着科学技术的发展,研发玻璃陶瓷的工艺越来越先进,其性能也更加优良,被人们誉为“世纪的新型陶瓷材料”。在制备彩色玻璃陶瓷的过程中,人们发现采用二次着色工艺,即在物色玻璃粒料中添加色粉、粘结剂制成彩色颗粒料,并经烧结晶化可制得彩色玻璃陶瓷制品。该工艺的优点在于:生产适应性强,适于多种颜色、多品种玻璃陶瓷产品的小批量生产,缺点是对色粉制备的质量要求特别高,否则会有瑕疵出现,对该工艺中色粉的研究成为人们关注的热点。等使用废花岗岩与 为原料,制备了 黑色玻璃陶瓷。研究发现,随着添加量的不同,样品从灰绿色变为黑色;刘红玉等
4、采用反应析晶烧结法,在高炉水淬渣和粉煤灰加入少量长石,制备出主晶相为黄长石和透辉石的玻璃陶瓷。本文在前期大量工作的研究基础上,通过分别添加自制黄色、黑色、绿色颜料,制备彩色玻璃陶瓷,使用标准色卡比对其颜色,对其晶相及形貌进行了表征,测试其力学性能,考察了颜料含量对彩色玻璃陶瓷性能的影响。实验与方法 彩色玻璃陶瓷的制备将废弃窗玻璃制成粉后,取 玻璃粉、氟云母粉,加入数滴 聚乙烯醇水溶液后,充分研磨并使其混匀。在尺寸为 的钢制模具中使用 压力压制成正方形素坯,干燥,煅烧 ,制得未添加颜料的玻璃陶瓷。在原料中分别添加自制黄色、黑色、绿色颜料,改变其含量为 、,按上述步骤制得添加颜料的玻璃陶瓷。彩色玻
5、璃陶瓷表征根据国家标准:建筑颜色的表示方法(),对照中国建筑色卡,进行颜色比对,以获得标准色卡号。将试样压碎、磨细后,进行 射线衍射分析(),其衍射角 ,步长,采用扫描电镜()对样品形貌进行观察。烧结后彩色玻璃陶瓷的平均线性收缩率均小于,采用抗折仪测定样品的断裂模数,取 个试样的平均值作为最终结果。断裂模数按公式()计算:()其中:表示断裂模数();表示最大的破坏载荷();表示宽度();表示支点间的距离();表示断裂时最小厚度()。结果与分析 未添加颜料玻璃陶瓷未添加颜料时玻璃陶瓷样品如图 所示。由图可知,玻璃陶瓷为白色,表面平整,其标准色卡号为。图 未添加颜料时玻璃陶瓷 对未添加颜料时玻璃陶
6、瓷样品进行 及 分析,见图。由图()可知,未添加颜料时玻璃陶瓷的主晶相为氟闪石(,)()(卡号为),次晶相为透辉石(卡号为)。衍射基线并不平直,表明玻璃陶瓷中还存在着大量的非晶相,这是由于反应析晶过程烧结温度相对熔融法较低所致。从图()可以看出,反应析晶析出的氟闪石为杆状晶体,长约 。未添加颜料时玻璃陶瓷样品 期钱珂旭,等:颜料含量对彩色玻璃陶瓷性能的影响的断裂模数经测定为 。图 未添加颜料时玻璃陶瓷的 图()及 照片()()()添加黄色颜料的玻璃陶瓷黄色颜料的标准色卡号为。添加不同含量的黄色颜料后玻璃陶瓷样品如图 所示。由图可知,随着黄色颜料含量增加,玻璃陶瓷的颜色从淡黄逐渐变为明黄色。颜料
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