陶瓷颜料生产的载体原料及其性质分析

在陶瓷颜料的生产中，釉下彩颜料大体上由两种原料组成，一类是前面所讲的着色原料，另一类则为载体原料，当然为了加速在高温煅烧时的合成反应，有些颜料在配方中往往加入适量的氟化钠，硼酸，轻粉（含有氯化亚汞的一种中药）等原料作为矿化剂或助色剂。

载体原料又称为填充料，主要是指硅酸盐中的土石原料，如瓷土、高岭土、氧化铝、石英、氧化镁等无色氧化物，它们在颜料中的作用是使颜料具有一定的化学性质，形成一定的晶格结构，使之在较高的温度烧成后呈现某种色彩。但是一些始熔温度低于该颜料色基熔点的填料，也可以理解为高温熔剂，因为这些载色原料与低温熔剂的作用相似，同样起着冲淡色基、降低温度和烧成后与瓷胎胶结良好的作用。所以这类原料的含量愈多，则颜料的色调愈淡，性质愈接近坯、釉的性质，烧成后的色块也就愈光洁。当然，不同的颜料需不同的载色原料，若载色原料的性质与颜料需要不相适合，则对颜料有损害。

1.瓷土

瓷土是瓷石经过风化加工而成，瓷石是一种由石英、绢云母组成，并含有若干高蛉土，长石等的岩石状矿物。它的主体成分是水云母质黏土，是江西、福建、湖南等产瓷区的主要制瓷原料。

瓷石呈致密的岩石状，外观呈白色、米黄色、青色等，粉碎后颗粒细小部分（1m以下）为水云母质黏土，而较粗部分主要为石英等瘠性物料，瓷石中因含有绢云母质黏土，故具有一定的可塑性和结合性，但由于其组成中石英，长石等瘠性物料较多，故可塑性结合性较差，属于低或中等塑性。另外，瓷石因易熔成分多，所以玻璃化温度低，耐火度低，但玻化范围宽。作为陶瓷颜生产用载体原料，瓷土中的着色氧化物含量应尽量的少。

2.高岭土

高岭土的主要矿物为高蛉石，它的化学实验式为：Al2O3·2SiO2·2H2O，理论重量百分比为：Al2O3：39.0%；SiO2：46.54%；H2O：13.96%。它的晶体结构式为：Al4（Si4H10）·（OH）8。高岭土是最纯的黏土，不溶于水，纯净的高岭土外观呈白、浅灰色，一般在煅烧后都变成纯白色。当其中含有较多杂质时，则显黑、褐、粉红、米黄等色，高岭土的杂质主要为金属氧化物或其他矿物（如石英、长石、水云母等），其中Fe2O3、MnO2、TiO2为有害的呈色氧化物，这些氧化物的微量存在，对陶瓷颜料的色泽影响较大，如0.1%的Fe2O3，即使色泽带有轻度的浅黄色，所以说对于陶瓷颜料的生产来说，比较陶瓷制品的生产要求更为严格。故在选用高蛉土时，要求纯度高，不含任何杂质（主要通过对高岭土进行反复簸淘洗去其杂质），以保证颜料成品质量。

3.氧化铝

氧化铝是陶瓷颜料生产用主要原料，它可以和氧化钴或氧化铬混合煅烧呈现出解美的青色、绿色，也能与氧化铁混合煅烧生成黄色，它们形成铝酸盐尖晶石型颜料，耐火度较高，稳定性好。在陶瓷颜料生产中，为保证颜色发色纯正，所用Al2O3最好选用较纯的化工原料，如氧化铝、氢氧化铝、硫酸铝等。氢氧化铝分子式：Al（OH）3，分子量：78.0，为魄粉末，其中含Al2O366%，不溶于水而易溶于酸类及苛性碱溶液，加至赤热则脱去水分而残留氧化铝，氢氧化铝的制法是将碳酸钠注入明矾溶液中，生成白色沉淀、洗涤、干燥即成，但若有褐色残渣则证明有杂质铁份存在，不易用作颜料生产。

硫酸铝分子式：Al2（SO4）3·18H2O，分子量：666.4，白色透明结晶体，其中含铝15%，结晶水：48～50%，溶于水加热则体积膨胀失去结晶水而变为无水硫酸铝，继续赤热，则分解而留下纯氧化铝，普通硫酸铝中常含有少许铁分，不适合制鲜艳颜料。但若以铵明矾（NH4）2SO4·Al2（SO4）3·24H2O或钾明矾K2Al2（SO4）4·24H2O分别加至赤热，前者分解而残留硫酸铝。但由于加热钾明矾后的混合物，分离较繁杂，且钾明矾含铁量较铵明矾多，故制造纯粹硫酸铝以铵明矾为最好。

4.石英

石英为陶瓷颜料生产中常用的一种原料，分子式：SiO2，分子量：60.1，在石英的组成k：氧占53.3%，硅占46.7%，属于六方晶系矿物，有含水的和无水的，呈游离状态或呈化合状态的，有结晶型的和无定型的。石英在加热过程中会产生一系列不同的变体，如石英、磷石英、方石英等，且伴随有体积变化的发生。当然我们可以利用这一特性来煅烧粉碎石英，除去杂质。

石英原料的纯度对颜料色泽的影响很大，自然界中，石英矿物的类型主要有石英、石英砂、脉石英、水晶等，其中以水晶的纯度最高，含SiO2达99.8%以上。一般的石英岩和脉石英，含SiO2只有97～99%，对于石英砂，则SiO2含量较低，约为90～95%，所以陶瓷颜料生产理论上以采用水晶最好，因为普通石英不免含有微量的杂质Fe2O3、TiO2、MnO2等。而实际上为提高石英的纯度，提高颜料质量，通常取石英细粉碎，加HCl煮沸后，加清水江西省数次，烘干待用。

5.长石

长石为陶瓷生产用最主要的熔剂性原料，高温时熔融形成一种乳白色的黏稠的熔融体，其特点是：冷却后不析晶，而形成长石玻璃。

长石按其化学成分分类，主要有下面几类：

（1）钾长石：K2O·Al2O3·6SiO2；

（2）钠长石：Na2O·Al2O3·6SiO2；

（3）钙长石：CaO·Al2O3·2SiO2；

（4）钡长石：BaO·Al2O3·2SiO2。

但是，由于长石的生成特点，在自然界中单一纯净的长石是不存在的，而主要是以固溶体的形式存在，如钾钠长石的混合物。长石的组成不定，将引起其熔融温度和熔融温度范围的变化，同时也将使其高温黏度变化。故鉴定长石质量的好坏，必须考虑下列三个条件：

（1）熔点；（2）熔融温度范围；（3）熔体的黏度。

制造陶瓷颜料用长石，希望其纯度高，杂质含量少，尤其是铁分。含铁矿物的长石，不易用来制造陶瓷颜料。(https://www.xing528.com)

6.氧化镁

氧化镁又称苦土，分子式：MgO，分子量：40.3，氧化镁作为陶瓷釉用主要熔剂性原料，在高温釉中能增大釉的熔融温度范围，降低釉的热膨胀性，防止釉面龟裂。在还原焰烧成时，还可增加釉的白度，但是MgO含量高的釉对釉下彩绘有不利影响。在釉中MgO超过0.4mol，则有时光泽不良，且易引起秃釉现象。MgO在陶瓷颜料的生产中，作为载体原料，可以和氧化铝结合，形成镁铝尖晶石，耐热性极强。若与其他氧化物结合可为呈色补助剂，使颜料发色鲜艳稳定，并使之质地均匀。MgO还具有较高的活动性，与其他氧化物混合煅烧，可使其结晶迅速生成，产生质地均匀的新矿物，若使着色金属分散在晶体间，则可使其发色充分。由于它们的热膨胀系数很小，可防止颜料发生开裂现象所以氧化镁在陶瓷颜料生产中具有重要的意义。

7.氧化锌

氧化锌为白色或微带黄色的无定形粉末，分子式：ZnO，分子量：81.38，比重：5.47，不溶于水，易溶于酸置空气中逐渐吸收CO2而变成ZnCO3，故须贮存于密闭窗口中，ZnO的作用很重要，是一种应用最广的辅助原料，在不同的艺术釉中可作为熔剂，乳浊剂，结晶剂等，在颜料生产中可作为调色剂，ZnO本身对着色虽无任何影响，但对着色氧化物的色调是有影响的。如铬绿釉中添加ZnO时绿色渐淡最后变为灰色，这种淡绿到灰绿的色调用灯光看时，往往为带蓝的灰色，所以欲得铬绿的色调，应少用或不用ZnO。

对于钴蓝色釉也有影响，加入ZnO色调推动紫色而显纯蓝色。铁釉中添加ZnO则显暗红褐色，含有铬、铁的红褐色色料丝毫不受ZnO的影响。一般来讲：ZnO对于着色氧化物有使其呈色美丽而更纯的功用。

8.氧化锡

氧化锡是一种白色粉末，分子式：SnO2，分子量：150.7，加热后呈黄色，冷却后仍为白色，升华温度为1850℃，不溶于水和酸，无毒。

天然矿物为锡石，其质不纯，SnO2，在釉料中，是良好的乳浊剂，而在颜料生产中则为良好的载体原料，如有名的铬锡红颜料中，氧化锡就是作为铬化合物红色变体的一种惰性载体，而形成稳定的铬锡红颜料，若将锡酸钴和氧化锡予以混合则制成天蓝色颜料。

氧化锡（SnO2）和锡酸（H2SnO3）可用作白色不透明颜料，并可辅助其他金属氧化物的发色，若与其他着色金属氧化物混合煅烧，其色度变化与氧化锌相似。

9.氢氧化铝

分子式Al（OH）3或Al2O3·3H2O，分子量78.0。纯品为白色单斜晶体或粉末。相对密度2.42。加热到300℃时失去水分成氧化物。不溶于水。

10.二氧化锆

分子式ZrO2，分子量123.22。白粉末。熔点2715℃。在1000℃以下为单斜晶体，在1000℃以上为立方晶体，较稳定。由一种晶体变为另一种晶体，体积发生7%变化。煅烧过的二氧化锆可以耐硝酸、盐酸及稀硫酸的侵蚀。与碱共熔生成锆酸盐。化学性质稳定。商品二氧化锆一级品含ZrO299.5%，二级品99%。色料宜用一级品。储存干燥通风处。

11.锆英石

一种天然矿物。常含有少量氧化钍和氧化铪等。无色锆英石很少见，多为浅黄色、黄褐色、淡褐红色，有时呈紫灰色。密度4.6～4.7g/cm3分子式ZrSiO4，纯锆英石在1775℃下开始熔化并分解。生成ZrO2和SiO2。

12.二氧化钛

分子式TiO2，分子量79.9。白色或微黄粉末，不溶于水。相对密度4.2，熔点1825℃。储存于干燥库房中。

13.金红石

分子式TiO2。天然钛矿。金红石中TiO2含量约为85%～98%，FeO约为1%～25%。也有的含SiO2、V2O5或Cr2O3。

14.白云石粉

分子为CaCO3·MgCO3。硬度3.5～4。相对密度2.8～2.9。有玻璃光泽或珍珠光泽，不溶于水。煅烧至700～900℃时失去二氧化碳，成为氧化钙和氧化镁的混合物。