陶瓷色料简述 2017陶瓷色釉料展览会

1 陶瓷色料简述色料是一种引入色坯、色化妆土、色釉等陶瓷装饰材料中的着色原料，也称着色剂。色料通常是各种人工合成的有色无机化合物，有时也可用发色金属氧化物或天然着色矿物原料做色料。1.1 色料的分类 1.1.1 按使用条件分类 按使用条件不同，可将陶瓷色料分为：高温与低温色料、坯用色料、釉用色料。 ⑴高温与低温色料：低温色料使用温度通常在850℃以下，常用于日用陶瓷釉上装饰。高温色料使用温度可在1000～1300℃，可用于配制各种高温陶瓷颜色釉。高温色料可配以适当的熔剂而替补低温色料使用于700～850℃，而低温色料则不能用来替补高温色料在高温下使用。⑵ 坯用色料:属高温使用的色料,品种少,用量大。坯用色料一般要求发色力强,发色稳定,适应温度高,价格便宜。 ⑶釉用色料：亦属高温使用的色料。在建筑卫生陶瓷生产中，一般将该类色料按1～6%的外加量添加到基础釉中，经所需的温度烧成后，即可得到颜色釉面，从而达到装饰的目的。注意：坯用色料与釉用色料通常不能相互替用，否则，易出现较多其他釉面缺陷。 1.1.2 按颜色分类目前建筑卫生陶瓷生产所使用的色料的主要色系有：红、粉红、黄、绿、蓝、紫、棕、灰、黑等。其中每种色系又有几种色调，加上综合应用效果，使陶瓷色料的实际使用颜色效果极为丰富。 1.1.3按矿相组成与结构分类 ⑴简单化合物类型色料：这类色料指过渡元素的着色氧化物、氯化物、碳酸盐、硝酸盐及氢氧化物。一些铬酸盐（如铬酸铅红）、铀酸盐（如铀酸钠红）、锑酸盐（如拿普尔黄）与硫化物（如硫化镉黄）、硒化物（如硒化镉红）等也归属此类。简单化合物类型色料除少数外，通常是不耐高温的，且抵抗还原气氛的能力及化学稳定性能也较差，因此，这类色料一般只用于低温条件，或用以合成高温色料后再使用于高温条件。⑵固溶体单一氧化物类型色料：简单化合物色料中的着色氧化物或其相应盐类通常可以与另一种耐高温的氧化物化合而形成一种稳定的固溶体，这种固溶体虽然由两种氧化物组成，但用X—射线鉴定时，只表现为一种氧化物晶格，故命名为固溶体单一氧化物类型色料。属于这类色料的的刚玉型锰桃红、刚玉型铬铝红、金红石型铬锡丁香紫与铬钛黄、斜锆石型钒锆黄等。固溶体单一氧化物类型色料一般来说是耐高温的，但对气氛的适应性及对釉熔体侵蚀的稳定性则各不相同。⑶ 复合氧化物类型色料：这类色料大多数为尖晶石型，此外还有烧绿石及钙钛矿型。尖晶石型色料的化学通式为AB2O4或AO·B2O3，其中A为二价金属离子，B为三介金属离子，如CoO·Al2O3；当A与B不是1：2时，称不完全尖晶石，如CoO·2.5Al2O3；而当B为四价金属离子而A为二价金属离子时，构成类（似）尖晶石，如2ZnO·TiO2。同一类型尖晶石或不同类型尖晶石都可以形成色谱范围宽的固溶体而构成所谓复合尖晶石，如（CoO·Mn）O·(Cr·Fe)2O3呈黑色，ZnO·(Al·Fe)2O3呈棕色，（Co·Zn）O·Al2O3呈碧蓝色，（Ca·Zn）O·Cr2O3呈绿色。属于尖晶石类型的色料有：铬铝锌红、锌钛黄（2ZnO·TiO2）与高温孔雀蓝[(Co·Zn）O·(Cr·Al)2O3]等等。这类色料具有耐高温、对气氛敏感性小及化学稳定性好的特性，是一种使用效果良好的陶瓷色料。当着色氧化物与钙钛矿型(CaO·TiO2)或钙锡矿型（CaO·SnO2）母体固溶时则形成钙钛矿型色料，如Cr固溶在钙锡矿CaO·SnO2中形成钙钛矿型铬锡红；V固溶在钙钛矿CaO·TiO2中形成钒钛黄。钙钛矿型色料的发色取决于母体矿物类型与着色氧化物种类，表1中列出几种发色元素在不同母体中的呈色情况。烧绿石族矿物的化学通式为A2B2X7，A为1、2、3、4价金属离子，B为3、4、5价金属离子，X为O、OH和F。烧绿石色料有锑酸铅（Pb2Sb2O7）中固溶Fe或Al，均为黄色。（4）硅酸盐类型色料：这类色料有两种构成形式，一种是着色氧化物与硅酸盐矿物母体固溶形成固溶体；另一种是着色氧化物参与形成硅酸盐化合物。前者如橄榄石型钴镁红，后者柘榴石型铬绿（3CaO·Cr2O3·3SiO2）。常见的硅酸盐类型色料有柘榴石型、榍石型和锆英石型，硅锌矿型及橄榄石型的色料品种也在日益增加。柘榴石型矿物的化学式为3R2+O·R23+O3·3SiO2，其中R2+主要有Ca2+、Mg2+、Mn2+、Fe2+等，R3+主要为Al3+、Fe3+、Cr3+等。这类色料结构紧密，能耐高温。例如维多利亚绿，其构成矿物为钙铬柘榴石，呈纯正的绿色，色泽稳定，适用于锌釉、铅釉、石灰釉，且对气氛不敏感。橄榄石型色料，如钴镁红，它是Co2+取代镁橄榄石中的镁的固溶体（置换固溶体），它的分子式为：2（Co·Mg）O·SiO2或（Co·Mg）O·SiO4,其中CoO:MgO:SiO2=（0.6～0.8）：（1.4～1.2）：1（摩尔比）。榍石的化学式为CaO·TiO2·SiO2(钛榍石)。当钛被锡置换时为锡榍石CaO·SnO2·SiO2。当着色金属离子与榍石固溶则构成榍石色料。榍石型色料的发色取决于着色氧化物与榍石的种类。表2列出了发色元素引入榍石母体中的呈色情况。锆英石型色料多数为着色离子固溶入ZrSiO4晶格中，其固溶方式目前尚未查明。目前常见的锆英石型色料有钒锆蓝、镨黄、锆铁红。另一种锆英石型色料属包裹型，即呈色部分被ZrSiO4晶格所包围，如CdS和Cd(Se·S)被ZrSiO4包裹后，可提高其使用温度及耐釉熔体侵蚀的能力。这种方法是开发高温色料的一个重要方向。据文献报导，国外还相继研制了以堇青石、硅锌矿、钡长石、钙长石、透辉石以及磷灰石等晶格为母体的色料。 色料的综合分类见表3。 1.2陶瓷色料的呈色机理 陶瓷色料除极少数是金属外（如金水中的金），其余均为离子晶体。我们可以从以下两个方面来分析陶瓷色料的呈色机理。（1）呈色离子单独存在时的呈色：呈色离子通常是过渡金属离子和稀土金属离子，呈色原因是因为过渡金属离子都具有4s1-23dx型电子结构，稀土金属离子具有6s1-25d1-84fx型电子结构，它们最外层的s层和次外层的d层，甚至从最外层向内算的第三层的f层上均未充满电子。这些未成对电子不稳定，容易在各层的次亚层间发生跃迁。跃迁就是这些未成对电子受可见光光能的激发，从能量低（E1）轨道跃迁到能量高（E2）轨道，即从基态激发到激发态所致。因此只要基态与激发态之间的能量差（即ΔE=E2-E1=hυ）处于可见光能量范围时，对应波长的单色光即被吸收而呈现未被吸收的光的颜色，从而使该离子呈色。例如，Co3+(3d3)，它吸收除绿光以外的色光，强反射绿光而呈现绿色；V4+（3d1）反射蓝光而呈蓝色；V3+（3d2）显绿色；Ti3+（3d1）显蓝紫色；Fe2+(3d6)显绿色；Fe3+(3d5)显黄色；Cu2+(3d9)为蓝色。（2）离子晶体（色料）的发色；以为离子晶体（色料）中的着色离子，其呈色不仅取决于上述离子的种类与电价，而且还与着色离子的配位数、极化能力以及其周围离子对它的作用有关。同一道理，有时某种离子是无色的，一旦构成某种离子化合物，可能又会使之变成有色的化合物。因此，上述离子的光谱项色调不一定就是含有该离子色料的色调，可见，着色离子在离子晶体（色料）中的呈色情况极其复杂。一般可能出现以下情况：① 无色离子构成的有色化合物：例如，V5+（3d0）为无色，但V2O5却为黄橙色；Cu+(3d10)为无色，但Cu2O却为红色。 ②离子价高或离子半径小的离子，其荷电多，故对同一阴离子而言，相互极化力也强，从而吸收较小能量的长波，呈现短波长的光色。例如，Ti4+O2、V25+O5、Cr6+O3与Mn27+O7，同一阴离子，颜色分别为白色、橙色、暗紫红色与紫红色。③ 同一阳离子，也会因阴离子种类不同而使化合物呈色不同。如AgCl无色，而AgI却为黄色。 ④稀土金属离子发生跃迁的电子在4f层上，而过渡金属离子发生跃迁的电子在3d层上，因此，稀土金属离子的跃迁电子不易受邻近离子的影响，呈色稳定，色调柔和，但不够光亮；过渡金属离子的跃迁离子易受邻近离子的影响，呈色稳定性相对较差。⑤某些填隙式固溶体，其着色离子呈现该离子单独存在时的色调。例如，钒锆蓝，它是V4+离子（蓝色）固溶在ZrSiO4晶格中的色料（蓝色）。某些分散载体结构型色料，如钒锆黄，它是V2O5（V5+-O-V5+的聚钒酸盐为黄色和褐色）悬浮在ZrO2晶体上的色料（黄色）；又如钒锡黄，它是V2O5（黄色）悬浮在SnO2晶体上的色料。它们都是色料的色调与其中的着色氧化物的色调相似的例子。1.3 陶瓷色料的制备工艺陶瓷色料的种类很多，各种类型的色料其制造方法不尽相同，甚至同种色料也可用不同方法来制取。在此谈谈色料制造的一般工艺流程。 1.3.1原料及其处理 陶瓷色料用原料一般可分为色基、母体与矿化剂三类。有时一种原料兼有两种用途。色基是色料中发色的原料，常用着色元素的氧化物或相应的氢氧化物、碳酸盐、硝酸盐与氯化物，有时也用磷酸盐、硫酸盐、铬酸盐与钒酸盐等。母体原料通常使用无色的氧化物、盐类或固溶体。矿化剂常采用碱金属的氧化物、氯化物、氟化物、碳酸盐、氢氧化物，或者是硼酸、硼酸盐、钼酸盐、钒酸盐等，使用何种矿化剂取决于色料类型、所用原料的种类及制备方法。原料的处理通常包括两个方面，即配料前单种原料细度的控制处理和配料后原料的混合处理。色基原料应尽可能细些，以保证配料时混合分布均匀，通常要求１８０目筛全通过。母体原料细度要求１５０目筛全通过；矿化剂原料控制在１２０目筛全通过。色料的配合料在混合粉碎处理时，应尽量避免铁等杂质的带入。在现代陶瓷色料生产中，一般采用振动磨进行原料处理，既可湿磨，又可干磨，出料容易，研磨效率高，节能效果显著，且粉尘污染小。配料后的原料混合可在瓷质球磨机（罐）中进行湿式混合（湿球磨），也可采用悬臂双螺旋锥形混合机进行干混。配合料混合的原则只有一个，即混合充分均匀。1.3.2 色料的合成色料的合成通常在高温条件下进行。混合料经干燥后，装在瓷质坩埚或耐火匣钵中在高温下进行锻烧合成。锻烧温度、时间与气氛随色料种类与配方而定。一般锻烧温度在１４００℃以下，在没有特殊要求的情况下，一般为氧化气氛烧成。为了保证色料充分完全合成，也有采用多次锻烧的。另外，有些色料在高温合成时，还须密封坩埚或匣钵。色料的合成设备常见的有电推板窑和梭式窑。1.3.3 色料合成后的粉碎与洗涤陶瓷色料的呈色能力除与本身性能有关外，还与粒度有关。粒度越细，呈色能力越强。通常要求色料的细度在６０μｍ以下。另外，锻烧产物中经常含有残留的未合成色料的原料，它会影响色料的呈色与使用。因此，锻烧物在粉碎后，通常还须用稀盐酸或稀硝酸或温水进行反复洗涤，直到残留物清洗除尽为止。色料的细湿磨设备可采用间歇式搅拌球磨机。１．４影响陶瓷色料呈色效果的因素对于陶瓷色料来讲，它的呈色效果首先取决于着色离子的存在状态，其次决定于色料的制作工艺条件，而后者又会影响前者。 1.4.1着色离子的化合价与配位数不同化合价的着色离子其外层电子结构必然不同，受到光线照射时能级分裂及电子跃迁的情况也就不一样；着色离子的配位数不同，则形成的配位体状态不同，光谱吸收带的波长位置有差异，因而呈现不同的颜色。陶瓷色料的呈色物质主要是过渡金属离子与稀土金属离子的化合物。过渡金属离子与稀土金属离子的呈色分别与3d、4f层电子跃迁有关。1.4.2 陶瓷色料的制作工艺 陶瓷色料的制作工艺也是影响其呈色的重要因素。同一种色料，若制作工艺条件不同，则其呈色差异也很大。（1）原料的选用。影响色料呈色效果的原料主要是着色原料和矿化剂。不同形式的着色原料以及不同种类的矿化剂的引入，都将使同一色料呈现不同的颜色效果。例如，在制作铬锡红色料时，分别以Cr2O3、K2Cr2O7、BaCrO4等三种不同形式的铬化合物引入相同数量的着色元素Cr时，结果发现，化学纯的Cr2O3是引入Cr的最好形式。直接加Cr2O3的配料锻烧后不但料层上下颜色均匀一致，而且呈色也最明快，带紫色调少；以K2Cr2O7为Cr的来源制成的色料不但紫色调较重，且料层上下的颜色也很不一致；而BaCrO4则不适宜制成呈色较深的铬锡红色料，在引入的三种铬化合物中，它的呈色最淡且不明朗，制得的色料带有棕黄色调。再如，在锆铁红色料的制作工艺中，以三氧化二铁引入Fe2O3时，色料呈深沉的珊瑚红色；而以硫酸亚铁引入Fe2O3时，色料呈鲜艳的珊瑚红色。同时，在制作该色料选择矿化剂时发现，氟化物是影响色料合成的主要因素，其对色料合成的主要作用是强化着色离子嵌入锆英石晶格中，而这一作用的强弱，则直接影响合成后色料的呈色效果。（2）原料的处理。原料的处理主要包括两个方面，一是单种原料的细度，二是配合料的混合均匀程度。一般来说，单种料细度越细，合成的色料呈色越好；配合料混合越均匀，则合成后色料呈色越纯正、均匀。但是，例外的情况也有，例如，有人在做利用等离子分解锆英石合成钒锆蓝色料的试验中就发现，等离子分解锆英石（PDZ）的细度越细，合成后的钒锆蓝色料的呈色就越浅淡，原因是细度越细的PDZ，其反应活性就越大，在钒着色剂尚未能进入ZrSiO4晶格的温度下便生成了ZrSiO4晶体，因此使进入晶格的V4+大大减少，从而导致合成后的色料呈色浅淡。（3）色料的合成条件。陶瓷色料一般均为高温合成制品，因而其合成条件也是影响其呈色的关键因素。不同种类的色料以及使用不同原料的同种色料，其合成条件（锻烧温度、合成时间和气氛）均有所不同，应通过试验来确定其合成条件。（4）合成物的处理。合成物需经细磨、洗涤后，才能成为陶瓷色料成品。一般来说，合成物加工细度越细，洗涤越干净，则色料的呈色越纯正、深沉。例如，锆铁红色料在合成后，通常有部分Fe2O3未进入ZrSiO4晶格内，如不利用酸洗除去这部分Fe2O3，色料在使用时，就得不到纯正的珊瑚红色调，且会因为Fe2O3存在于釉中，而产生其他釉面缺陷。1.5 建筑卫生陶瓷常用色料品种 1.5.1 红色系统色料红色系统色料包括传统的尖晶石型的铬铝锌粉红，刚玉型的锰桃红，榍石型的铬锡红外，近年来还出现了斜锆石型的锆银红、锆英石型的锆铁红以及可以在较高温度条件下使用的大红色料——锆英石包裹型镉硒红。1.5.2 黄色系统色料 黄色系统色料有金红石型的铬钛黄，斜锆石型的钒锆黄和钒锡黄，还有锆英石型的镨黄色料。 1.5.3 绿色系统色料绿色系统色料中包括传统的柘榴石型铬绿（亦称维多利亚绿、水仙绿）和尖晶石型的孔雀绿色料，以及锆英石型的镨绿色料（亦称果绿），但镨绿色料通常由钒锆蓝和镨黄两种色料按比例调制而成，一般不单独配制。1.5.4 蓝色系统色料蓝色系统色料主要有钴蓝与钒蓝两种色料。钴蓝色料根据其色调的不同又分为海碧蓝、浅蓝、孔雀蓝等多种，它们都是以钴为主要着色物的蓝色调。钒钴蓝色料则是钒在锆英石晶体中呈现蓝色，这种蓝色调与钴蓝色调不同，通常也将其称为土耳其蓝。1.5.5 紫色系统色料紫色系统色料有铬锡紫，但其使用条件较苛刻；近来有人研制了以稀土元素钕为着色剂的紫色料，它具有从粉红色到浅紫色的较宽的色谱范围，而且具有变色效果，其釉面在不同强度的光线照射下，具有从粉红色到浅紫色之间的不同的变化色调出现，且该色料使用条件较宽松，是一种发展前景较好的紫色色料。但目前在配制紫色色釉时，仍然是用钴蓝色料与铬锡红色料来调合。1.5.6 灰色系统色料灰色系统色料有锑锡灰和锆英石型的钴镍灰。锑锡灰色料是一种传统灰色料，使用历史较长，使用条件也较宽松，在釉中能呈现纯正的银灰色调。钴镍灰则为最近研制的新型灰色调，是钴和镍固溶在锆英石晶格中而呈现灰色调，色料本身呈色为浅棕灰色，在釉中则为泛红色调的银灰色调，其制作工艺目前未见资料报导。1.5.7 黑色系统色料在黑色系统色料中，氧化钴通常是必不可少的成份，如果不加入氧化钴，则很难得到纯正的黑色调。近年来市场上出现的无钴黑色料，实际上很难得到纯黑色调的釉面。有人有稀土化合物研制无钴黑色料，据称可以得到纯黑色调，但其生产成本与钴黑却也相差无几。1.5.8 棕色系统色料棕色系统色料包括红棕和黄棕（北方亦称金棕）两种色料，红棕色料习惯上也叫做茶色、赤色、咖啡色或巧克力色。棕色料一般用Ｆｅ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ配制而成，有些工厂也采用含铁铬成份较高的地方性粘土原料制作各种棕色釉面。根据色调的深浅，红棕色料可分为深棕和浅棕两种。

1 陶瓷色料简述色料是一种引入色坯、色化妆土、色釉等陶瓷装饰材料中的着色原料，也称着色剂。色料通常是各种人工合成的有色无机化合物，有时也可用发色金属氧化物或天然着色矿物原料做色料。1.1 色料的分类 1.1.1 按使用条件分类 按使用条件不同，可将陶瓷色料分为：高温与低温色料、坯用色料、釉用色料。 ⑴高温与低温色料：低温色料使用温度通常在850℃以下，常用于日用陶瓷釉上装饰。高温色料使用温度可在1000～1300℃，可用于配制各种高温陶瓷颜色釉。高温色料可配以适当的熔剂而替补低温色料使用于700～850℃，而低温色料则不能用来替补高温色料在高温下使用。⑵ 坯用色料:属高温使用的色料,品种少,用量大。坯用色料一般要求发色力强,发色稳定,适应温度高,价格便宜。 ⑶釉用色料：亦属高温使用的色料。在建筑卫生陶瓷生产中，一般将该类色料按1～6%的外加量添加到基础釉中，经所需的温度烧成后，即可得到颜色釉面，从而达到装饰的目的。注意：坯用色料与釉用色料通常不能相互替用，否则，易出现较多其他釉面缺陷。 1.1.2 按颜色分类目前建筑卫生陶瓷生产所使用的色料的主要色系有：红、粉红、黄、绿、蓝、紫、棕、灰、黑等。其中每种色系又有几种色调，加上综合应用效果，使陶瓷色料的实际使用颜色效果极为丰富。 1.1.3按矿相组成与结构分类 ⑴简单化合物类型色料：这类色料指过渡元素的着色氧化物、氯化物、碳酸盐、硝酸盐及氢氧化物。一些铬酸盐（如铬酸铅红）、铀酸盐（如铀酸钠红）、锑酸盐（如拿普尔黄）与硫化物（如硫化镉黄）、硒化物（如硒化镉红）等也归属此类。简单化合物类型色料除少数外，通常是不耐高温的，且抵抗还原气氛的能力及化学稳定性能也较差，因此，这类色料一般只用于低温条件，或用以合成高温色料后再使用于高温条件。⑵固溶体单一氧化物类型色料：简单化合物色料中的着色氧化物或其相应盐类通常可以与另一种耐高温的氧化物化合而形成一种稳定的固溶体，这种固溶体虽然由两种氧化物组成，但用X—射线鉴定时，只表现为一种氧化物晶格，故命名为固溶体单一氧化物类型色料。属于这类色料的的刚玉型锰桃红、刚玉型铬铝红、金红石型铬锡丁香紫与铬钛黄、斜锆石型钒锆黄等。固溶体单一氧化物类型色料一般来说是耐高温的，但对气氛的适应性及对釉熔体侵蚀的稳定性则各不相同。⑶ 复合氧化物类型色料：这类色料大多数为尖晶石型，此外还有烧绿石及钙钛矿型。尖晶石型色料的化学通式为AB2O4或AO·B2O3，其中A为二价金属离子，B为三介金属离子，如CoO·Al2O3；当A与B不是1：2时，称不完全尖晶石，如CoO·2.5Al2O3；而当B为四价金属离子而A为二价金属离子时，构成类（似）尖晶石，如2ZnO·TiO2。同一类型尖晶石或不同类型尖晶石都可以形成色谱范围宽的固溶体而构成所谓复合尖晶石，如（CoO·Mn）O·(Cr·Fe)2O3呈黑色，ZnO·(Al·Fe)2O3呈棕色，（Co·Zn）O·Al2O3呈碧蓝色，（Ca·Zn）O·Cr2O3呈绿色。属于尖晶石类型的色料有：铬铝锌红、锌钛黄（2ZnO·TiO2）与高温孔雀蓝[(Co·Zn）O·(Cr·Al)2O3]等等。这类色料具有耐高温、对气氛敏感性小及化学稳定性好的特性，是一种使用效果良好的陶瓷色料。当着色氧化物与钙钛矿型(CaO·TiO2)或钙锡矿型（CaO·SnO2）母体固溶时则形成钙钛矿型色料，如Cr固溶在钙锡矿CaO·SnO2中形成钙钛矿型铬锡红；V固溶在钙钛矿CaO·TiO2中形成钒钛黄。钙钛矿型色料的发色取决于母体矿物类型与着色氧化物种类，表1中列出几种发色元素在不同母体中的呈色情况。烧绿石族矿物的化学通式为A2B2X7，A为1、2、3、4价金属离子，B为3、4、5价金属离子，X为O、OH和F。烧绿石色料有锑酸铅（Pb2Sb2O7）中固溶Fe或Al，均为黄色。（4）硅酸盐类型色料：这类色料有两种构成形式，一种是着色氧化物与硅酸盐矿物母体固溶形成固溶体；另一种是着色氧化物参与形成硅酸盐化合物。前者如橄榄石型钴镁红，后者柘榴石型铬绿（3CaO·Cr2O3·3SiO2）。常见的硅酸盐类型色料有柘榴石型、榍石型和锆英石型，硅锌矿型及橄榄石型的色料品种也在日益增加。柘榴石型矿物的化学式为3R2+O·R23+O3·3SiO2，其中R2+主要有Ca2+、Mg2+、Mn2+、Fe2+等，R3+主要为Al3+、Fe3+、Cr3+等。这类色料结构紧密，能耐高温。例如维多利亚绿，其构成矿物为钙铬柘榴石，呈纯正的绿色，色泽稳定，适用于锌釉、铅釉、石灰釉，且对气氛不敏感。橄榄石型色料，如钴镁红，它是Co2+取代镁橄榄石中的镁的固溶体（置换固溶体），它的分子式为：2（Co·Mg）O·SiO2或（Co·Mg）O·SiO4,其中CoO:MgO:SiO2=（0.6～0.8）：（1.4～1.2）：1（摩尔比）。榍石的化学式为CaO·TiO2·SiO2(钛榍石)。当钛被锡置换时为锡榍石CaO·SnO2·SiO2。当着色金属离子与榍石固溶则构成榍石色料。榍石型色料的发色取决于着色氧化物与榍石的种类。表2列出了发色元素引入榍石母体中的呈色情况。锆英石型色料多数为着色离子固溶入ZrSiO4晶格中，其固溶方式目前尚未查明。目前常见的锆英石型色料有钒锆蓝、镨黄、锆铁红。另一种锆英石型色料属包裹型，即呈色部分被ZrSiO4晶格所包围，如CdS和Cd(Se·S)被ZrSiO4包裹后，可提高其使用温度及耐釉熔体侵蚀的能力。这种方法是开发高温色料的一个重要方向。据文献报导，国外还相继研制了以堇青石、硅锌矿、钡长石、钙长石、透辉石以及磷灰石等晶格为母体的色料。 色料的综合分类见表3。 1.2陶瓷色料的呈色机理 陶瓷色料除极少数是金属外（如金水中的金），其余均为离子晶体。我们可以从以下两个方面来分析陶瓷色料的呈色机理。（1）呈色离子单独存在时的呈色：呈色离子通常是过渡金属离子和稀土金属离子，呈色原因是因为过渡金属离子都具有4s1-23dx型电子结构，稀土金属离子具有6s1-25d1-84fx型电子结构，它们最外层的s层和次外层的d层，甚至从最外层向内算的第三层的f层上均未充满电子。这些未成对电子不稳定，容易在各层的次亚层间发生跃迁。跃迁就是这些未成对电子受可见光光能的激发，从能量低（E1）轨道跃迁到能量高（E2）轨道，即从基态激发到激发态所致。因此只要基态与激发态之间的能量差（即ΔE=E2-E1=hυ）处于可见光能量范围时，对应波长的单色光即被吸收而呈现未被吸收的光的颜色，从而使该离子呈色。例如，Co3+(3d3)，它吸收除绿光以外的色光，强反射绿光而呈现绿色；V4+（3d1）反射蓝光而呈蓝色；V3+（3d2）显绿色；Ti3+（3d1）显蓝紫色；Fe2+(3d6)显绿色；Fe3+(3d5)显黄色；Cu2+(3d9)为蓝色。（2）离子晶体（色料）的发色；以为离子晶体（色料）中的着色离子，其呈色不仅取决于上述离子的种类与电价，而且还与着色离子的配位数、极化能力以及其周围离子对它的作用有关。同一道理，有时某种离子是无色的，一旦构成某种离子化合物，可能又会使之变成有色的化合物。因此，上述离子的光谱项色调不一定就是含有该离子色料的色调，可见，着色离子在离子晶体（色料）中的呈色情况极其复杂。一般可能出现以下情况：① 无色离子构成的有色化合物：例如，V5+（3d0）为无色，但V2O5却为黄橙色；Cu+(3d10)为无色，但Cu2O却为红色。 ②离子价高或离子半径小的离子，其荷电多，故对同一阴离子而言，相互极化力也强，从而吸收较小能量的长波，呈现短波长的光色。例如，Ti4+O2、V25+O5、Cr6+O3与Mn27+O7，同一阴离子，颜色分别为白色、橙色、暗紫红色与紫红色。③ 同一阳离子，也会因阴离子种类不同而使化合物呈色不同。如AgCl无色，而AgI却为黄色。 ④稀土金属离子发生跃迁的电子在4f层上，而过渡金属离子发生跃迁的电子在3d层上，因此，稀土金属离子的跃迁电子不易受邻近离子的影响，呈色稳定，色调柔和，但不够光亮；过渡金属离子的跃迁离子易受邻近离子的影响，呈色稳定性相对较差。⑤某些填隙式固溶体，其着色离子呈现该离子单独存在时的色调。例如，钒锆蓝，它是V4+离子（蓝色）固溶在ZrSiO4晶格中的色料（蓝色）。某些分散载体结构型色料，如钒锆黄，它是V2O5（V5+-O-V5+的聚钒酸盐为黄色和褐色）悬浮在ZrO2晶体上的色料（黄色）；又如钒锡黄，它是V2O5（黄色）悬浮在SnO2晶体上的色料。它们都是色料的色调与其中的着色氧化物的色调相似的例子。1.3 陶瓷色料的制备工艺陶瓷色料的种类很多，各种类型的色料其制造方法不尽相同，甚至同种色料也可用不同方法来制取。在此谈谈色料制造的一般工艺流程。 1.3.1原料及其处理 陶瓷色料用原料一般可分为色基、母体与矿化剂三类。有时一种原料兼有两种用途。色基是色料中发色的原料，常用着色元素的氧化物或相应的氢氧化物、碳酸盐、硝酸盐与氯化物，有时也用磷酸盐、硫酸盐、铬酸盐与钒酸盐等。母体原料通常使用无色的氧化物、盐类或固溶体。矿化剂常采用碱金属的氧化物、氯化物、氟化物、碳酸盐、氢氧化物，或者是硼酸、硼酸盐、钼酸盐、钒酸盐等，使用何种矿化剂取决于色料类型、所用原料的种类及制备方法。原料的处理通常包括两个方面，即配料前单种原料细度的控制处理和配料后原料的混合处理。色基原料应尽可能细些，以保证配料时混合分布均匀，通常要求１８０目筛全通过。母体原料细度要求１５０目筛全通过；矿化剂原料控制在１２０目筛全通过。色料的配合料在混合粉碎处理时，应尽量避免铁等杂质的带入。在现代陶瓷色料生产中，一般采用振动磨进行原料处理，既可湿磨，又可干磨，出料容易，研磨效率高，节能效果显著，且粉尘污染小。配料后的原料混合可在瓷质球磨机（罐）中进行湿式混合（湿球磨），也可采用悬臂双螺旋锥形混合机进行干混。配合料混合的原则只有一个，即混合充分均匀。1.3.2 色料的合成色料的合成通常在高温条件下进行。混合料经干燥后，装在瓷质坩埚或耐火匣钵中在高温下进行锻烧合成。锻烧温度、时间与气氛随色料种类与配方而定。一般锻烧温度在１４００℃以下，在没有特殊要求的情况下，一般为氧化气氛烧成。为了保证色料充分完全合成，也有采用多次锻烧的。另外，有些色料在高温合成时，还须密封坩埚或匣钵。色料的合成设备常见的有电推板窑和梭式窑。1.3.3 色料合成后的粉碎与洗涤陶瓷色料的呈色能力除与本身性能有关外，还与粒度有关。粒度越细，呈色能力越强。通常要求色料的细度在６０μｍ以下。另外，锻烧产物中经常含有残留的未合成色料的原料，它会影响色料的呈色与使用。因此，锻烧物在粉碎后，通常还须用稀盐酸或稀硝酸或温水进行反复洗涤，直到残留物清洗除尽为止。色料的细湿磨设备可采用间歇式搅拌球磨机。１．４影响陶瓷色料呈色效果的因素对于陶瓷色料来讲，它的呈色效果首先取决于着色离子的存在状态，其次决定于色料的制作工艺条件，而后者又会影响前者。 1.4.1着色离子的化合价与配位数不同化合价的着色离子其外层电子结构必然不同，受到光线照射时能级分裂及电子跃迁的情况也就不一样；着色离子的配位数不同，则形成的配位体状态不同，光谱吸收带的波长位置有差异，因而呈现不同的颜色。陶瓷色料的呈色物质主要是过渡金属离子与稀土金属离子的化合物。过渡金属离子与稀土金属离子的呈色分别与3d、4f层电子跃迁有关。1.4.2 陶瓷色料的制作工艺 陶瓷色料的制作工艺也是影响其呈色的重要因素。同一种色料，若制作工艺条件不同，则其呈色差异也很大。（1）原料的选用。影响色料呈色效果的原料主要是着色原料和矿化剂。不同形式的着色原料以及不同种类的矿化剂的引入，都将使同一色料呈现不同的颜色效果。例如，在制作铬锡红色料时，分别以Cr2O3、K2Cr2O7、BaCrO4等三种不同形式的铬化合物引入相同数量的着色元素Cr时，结果发现，化学纯的Cr2O3是引入Cr的最好形式。直接加Cr2O3的配料锻烧后不但料层上下颜色均匀一致，而且呈色也最明快，带紫色调少；以K2Cr2O7为Cr的来源制成的色料不但紫色调较重，且料层上下的颜色也很不一致；而BaCrO4则不适宜制成呈色较深的铬锡红色料，在引入的三种铬化合物中，它的呈色最淡且不明朗，制得的色料带有棕黄色调。再如，在锆铁红色料的制作工艺中，以三氧化二铁引入Fe2O3时，色料呈深沉的珊瑚红色；而以硫酸亚铁引入Fe2O3时，色料呈鲜艳的珊瑚红色。同时，在制作该色料选择矿化剂时发现，氟化物是影响色料合成的主要因素，其对色料合成的主要作用是强化着色离子嵌入锆英石晶格中，而这一作用的强弱，则直接影响合成后色料的呈色效果。（2）原料的处理。原料的处理主要包括两个方面，一是单种原料的细度，二是配合料的混合均匀程度。一般来说，单种料细度越细，合成的色料呈色越好；配合料混合越均匀，则合成后色料呈色越纯正、均匀。但是，例外的情况也有，例如，有人在做利用等离子分解锆英石合成钒锆蓝色料的试验中就发现，等离子分解锆英石（PDZ）的细度越细，合成后的钒锆蓝色料的呈色就越浅淡，原因是细度越细的PDZ，其反应活性就越大，在钒着色剂尚未能进入ZrSiO4晶格的温度下便生成了ZrSiO4晶体，因此使进入晶格的V4+大大减少，从而导致合成后的色料呈色浅淡。（3）色料的合成条件。陶瓷色料一般均为高温合成制品，因而其合成条件也是影响其呈色的关键因素。不同种类的色料以及使用不同原料的同种色料，其合成条件（锻烧温度、合成时间和气氛）均有所不同，应通过试验来确定其合成条件。（4）合成物的处理。合成物需经细磨、洗涤后，才能成为陶瓷色料成品。一般来说，合成物加工细度越细，洗涤越干净，则色料的呈色越纯正、深沉。例如，锆铁红色料在合成后，通常有部分Fe2O3未进入ZrSiO4晶格内，如不利用酸洗除去这部分Fe2O3，色料在使用时，就得不到纯正的珊瑚红色调，且会因为Fe2O3存在于釉中，而产生其他釉面缺陷。1.5 建筑卫生陶瓷常用色料品种 1.5.1 红色系统色料红色系统色料包括传统的尖晶石型的铬铝锌粉红，刚玉型的锰桃红，榍石型的铬锡红外，近年来还出现了斜锆石型的锆银红、锆英石型的锆铁红以及可以在较高温度条件下使用的大红色料——锆英石包裹型镉硒红。1.5.2 黄色系统色料 黄色系统色料有金红石型的铬钛黄，斜锆石型的钒锆黄和钒锡黄，还有锆英石型的镨黄色料。 1.5.3 绿色系统色料绿色系统色料中包括传统的柘榴石型铬绿（亦称维多利亚绿、水仙绿）和尖晶石型的孔雀绿色料，以及锆英石型的镨绿色料（亦称果绿），但镨绿色料通常由钒锆蓝和镨黄两种色料按比例调制而成，一般不单独配制。1.5.4 蓝色系统色料蓝色系统色料主要有钴蓝与钒蓝两种色料。钴蓝色料根据其色调的不同又分为海碧蓝、浅蓝、孔雀蓝等多种，它们都是以钴为主要着色物的蓝色调。钒钴蓝色料则是钒在锆英石晶体中呈现蓝色，这种蓝色调与钴蓝色调不同，通常也将其称为土耳其蓝。1.5.5 紫色系统色料紫色系统色料有铬锡紫，但其使用条件较苛刻；近来有人研制了以稀土元素钕为着色剂的紫色料，它具有从粉红色到浅紫色的较宽的色谱范围，而且具有变色效果，其釉面在不同强度的光线照射下，具有从粉红色到浅紫色之间的不同的变化色调出现，且该色料使用条件较宽松，是一种发展前景较好的紫色色料。但目前在配制紫色色釉时，仍然是用钴蓝色料与铬锡红色料来调合。1.5.6 灰色系统色料灰色系统色料有锑锡灰和锆英石型的钴镍灰。锑锡灰色料是一种传统灰色料，使用历史较长，使用条件也较宽松，在釉中能呈现纯正的银灰色调。钴镍灰则为最近研制的新型灰色调，是钴和镍固溶在锆英石晶格中而呈现灰色调，色料本身呈色为浅棕灰色，在釉中则为泛红色调的银灰色调，其制作工艺目前未见资料报导。1.5.7 黑色系统色料在黑色系统色料中，氧化钴通常是必不可少的成份，如果不加入氧化钴，则很难得到纯正的黑色调。近年来市场上出现的无钴黑色料，实际上很难得到纯黑色调的釉面。有人有稀土化合物研制无钴黑色料，据称可以得到纯黑色调，但其生产成本与钴黑却也相差无几。1.5.8 棕色系统色料棕色系统色料包括红棕和黄棕（北方亦称金棕）两种色料，红棕色料习惯上也叫做茶色、赤色、咖啡色或巧克力色。棕色料一般用Ｆｅ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ配制而成，有些工厂也采用含铁铬成份较高的地方性粘土原料制作各种棕色釉面。根据色调的深浅，红棕色料可分为深棕和浅棕两种。