Tổng hợp chất màu đỏ sẫm, đỏ nâu cho gốm sứ trên nền tinh thể spinel

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH ĐỀ TÀI: TỔNG HỢP CHẤT MÀU ĐỎ NÂU, ĐỎ ĐẬM CHO GỐM SỨ Hà Nội, 1 2020 NỘI DUNG MỞ ĐẦU 4 NỘI DUNG 6 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 6 1.1 Chất màu cho gốm sứ 6 1.1.1 Bản chất của màu sắc 6 1.1.2 Nguyên nhân gây màu của khoáng vật 7 1.1.3. Chất màu cho gốm sứ 9 Chất tạo màu 9 1.2 Một số oxit gây màu thông dụng 3, 4, 6 10 1.2.1 Oxit coban 10 1.2.2 Oxit crom 11 1.2.3 Oxit nhôm 11 1.2.4 Oxit sắt 11 1.2.5 Oxit Magie 12 1.2.6 Oxit kẽm 12 1.3 Phân loại màu theo vị trí trang trí giữa men và màu 12 1.3.1 Chất màu trên men 12 1.3.2 Chất màu dưới men 13 1.3.3 Màu trong men 13 1.4 Các phương pháp tổng hợp chất màu 13 1.4.1 Phương pháp gốm truyền thống 13 1.4.2 Phương pháp đồng kết tủa 14 1.4.3 Phương pháp solgel 14 1.4.4 Phương pháp phân tán rắn lỏng 15 1.5 Cơ chế của phản ứng pha rắn 15 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19 2.1 Đối tượng nghiên cứu 19 2.2 Nội dung nghiên cứu 19 2.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của nguyên liệu đầu đến sự tạo pha spinel 19 2.2.3 Thử màu trên sản phẩm men gốm 19 2.2.4 Khảo sát cường độ màu, khả năng phát màu trong men 19 2.3 Các phương pháp nghiên cứu 19 2.3.1 Phương pháp tổng hợp spinel và bột màu 19 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 21 3.1 Kết quả thực nghiệm màu đỏ sẫm 21 3.2. Kết quả thực nghiệm màu đỏ nâu 23 3.3. Các công thức thực nghiệm 25 3.2.1. Công thức thực nghiệm màu đỏ sẫm 25 3.2.1. Công thức thực nghiệm màu đỏ nâu 26 KẾT LUẬN 27 MỞ ĐẦU Ngày nay, các sản phẩm gốm sứ mỹ nghệ, dân dụng và gốm sứ công nghiệp không những đa dạng, phong phú về chủng loại mẫu mã và hình dạng mà còn được trang trí, phủ các loại chất màu khác nhau với nhiều tiết tấu hoa văn rất đẹp làm cho giá trị thẩm mỹ của chủng loại này được nâng lên rất cao. Nghệ thuật trang trí các sản phẩm gốm bằng chất màu gốm sứ đã và đang được phổ biến rộng rãi, ngày càng được hoàn thiện nâng lên một tầm cao mới và dáp ứng mọi nhu cầu sử dụng của con người. Phủ các chất màu gốm sứ lên bề mặt các sản phẩm gốm sứ dảm bảo cho các hình ảnh trang trí có độ bền vĩnh cửu. Khác với các chất màu hữu cơ, các chất màu gốm sứ có độ bền rất cao, chống lại tác động của ánh sáng, nhiệt độ, môi trường và bền mãi với thời gian. Cùng với mục tiêu đáp ứng nhu cầu phát triển của ngành gốm sứ trên thế giới, lĩnh vưc nghiên cứu và sản xuất chất màu trên gốm sứ hiện nay rất được chú trọng, riêng ngành sản xuất gốm sứ trong nước đang phát triển cả về số lượng và chất lượng, đặc biệt là gạch ốp lát. Ở Việt Nam hiện nay có khoảng 57 nhà máy sản xuất gạch ốp lát với tổng công suất đạt hơn 300 triệu m2 năm, trong ngành sản xuất gốm sứ, chất màu đóng vai trò quan trọng, nó quyết định đến tính thẩm mỹ của sản phẩm, làm tăng tính đa dạng của sản phẩm gốm sứ. Chi phí cho chất màu trong sản xuất gốm sứ khá lớn, chiếm 20% chi phí cho nguyên liệu, phần lớn lượng chất màu dùng cho sản xuất gạch ốp lát của Việt Nam đang chủ yếu nhập của nước ngoài. Điều này làm hạn chế rất lớn tính chủ động về nguồn nguyên liệu trong sản xuất, dẫn đến giá thành sản phẩm cao, làm giảm khả năng cạnh tranh của các sản phẩm gốm sứ Việt Nam với thị trường gốm sứ trong nước cũng như quốc tế. Hiện nay, các chất màu gốm sứ đang được sử dụng phổ biến có nguồn gốc cấu trúc mạng lưới của các tinh thể nền bền chủ yếu là: spinel, zircon, corundum, cordierite, mullite. Người ta thay thế một phần các ion M2+, M3+ trong mạng cấu trúc lưới của các chất nền bằng các ion có khả năng phát màu như Cu2+, Co2+,Cr3+… để tạo ra nhiều chất màu chịu nhiệt, bền màu. Trong các chất màu gốm sứ thì chất màu mang hệ tinh thể nền là spinel (AB2O4) được nghiên cứu rất kỹ lưỡng. Để điều chế các spinel người ta thường sử dụng các phương pháp khác nhau như: phương pháp gốm truyền thống, phương pháp đồng kết tủa, phương pháp sol gel nhưng phổ biến nhất là phương pháp gốm truyền thống, tổng hợp spinel ở nhiệt độ cao. Phương pháp tổng hợp spinel trong pha rắn có ý nghĩa đặc biệt vì có thể dễ dàng thu được các chất ở dạng sạch hoàn toàn không có tạp chất, màu sắc tươi sáng, độ phát màu mạnh, bền trong môi trường. Rất ít gặp spinel trong tự nhiên. Chính vì thế mà việc tổng hợp các spinel là đối tượng của nhiều công trình nghiên cứu. Với những lý do trên, tôi xin chọn đề tài “Tổng hợp chất màu đỏ sẫm, đỏ nâu cho gốm sứ trên nền tinh thể Spinel”

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KỸ THUẬT HÓA HỌC ********** ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH ĐỀ TÀI: TỔNG HỢP CHẤT MÀU ĐỎ NÂU, ĐỎ ĐẬM CHO GỐM SỨ Hà Nội, - 2020 NỘI DUNG MỞ ĐẦU NỘI DUNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Chất màu cho gốm sứ 1.1.1 Bản chất màu sắc 1.1.2 Nguyên nhân gây màu khoáng vật 1.1.3 Chất màu cho gốm sứ Chất tạo màu 1.2 Một số oxit gây màu thông dụng [3, 4, 6] 10 1.2.1 Oxit coban 10 1.2.2 Oxit crom 11 1.2.3 Oxit nhôm 11 1.2.4 Oxit sắt 11 1.2.5 Oxit Magie 12 1.2.6 Oxit kẽm 12 1.3 Phân loại màu theo vị trí trang trí men màu 12 1.3.1 Chất màu men 12 1.3.2 Chất màu men 13 1.3.3 Màu men 13 1.4 Các phương pháp tổng hợp chất màu 13 1.4.1 Phương pháp gốm truyền thống 13 1.4.2 Phương pháp đồng kết tủa 14 1.4.3 Phương pháp sol-gel 14 1.4.4 Phương pháp phân tán rắn lỏng 15 1.5 Cơ chế phản ứng pha rắn 15 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19 2.1 Đối tượng nghiên cứu 19 2.2 Nội dung nghiên cứu 19 2.2.1 Khảo sát ảnh hưởng nguyên liệu đầu đến tạo pha spinel 19 2.2.3 Thử màu sản phẩm men gốm 19 2.2.4 Khảo sát cường độ màu, khả phát màu men 19 2.3 Các phương pháp nghiên cứu 19 2.3.1 Phương pháp tổng hợp spinel bột màu 19 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 21 3.1 Kết thực nghiệm màu đỏ sẫm 21 3.2 Kết thực nghiệm màu đỏ nâu 23 3.3 Các công thức thực nghiệm 25 3.2.1 Công thức thực nghiệm màu đỏ sẫm 25 3.2.1 Công thức thực nghiệm màu đỏ nâu 26 KẾT LUẬN 27 MỞ ĐẦU Ngày nay, sản phẩm gốm sứ mỹ nghệ, dân dụng gốm sứ công nghiệp đa dạng, phong phú chủng loại mẫu mã hình dạng mà cịn trang trí, phủ loại chất màu khác với nhiều tiết tấu hoa văn đẹp làm cho giá trị thẩm mỹ chủng loại nâng lên cao Nghệ thuật trang trí sản phẩm gốm chất màu gốm sứ phổ biến rộng rãi, ngày hoàn thiện nâng lên tầm cao dáp ứng nhu cầu sử dụng người Phủ chất màu gốm sứ lên bề mặt sản phẩm gốm sứ dảm bảo cho hình ảnh trang trí có độ bền vĩnh cửu Khác với chất màu hữu cơ, chất màu gốm sứ có độ bền cao, chống lại tác động ánh sáng, nhiệt độ, môi trường bền với thời gian Cùng với mục tiêu đáp ứng nhu cầu phát triển ngành gốm sứ giới, lĩnh vưc nghiên cứu sản xuất chất màu gốm sứ trọng, riêng ngành sản xuất gốm sứ nước phát triển số lượng chất lượng, đặc biệt gạch ốp lát Ở Việt Nam có khoảng 57 nhà máy sản xuất gạch ốp lát với tổng công suất đạt 300 triệu m2/ năm, ngành sản xuất gốm sứ, chất màu đóng vai trị quan trọng, định đến tính thẩm mỹ sản phẩm, làm tăng tính đa dạng sản phẩm gốm sứ Chi phí cho chất màu sản xuất gốm sứ lớn, chiếm 20% chi phí cho nguyên liệu, phần lớn lượng chất màu dùng cho sản xuất gạch ốp lát Việt Nam chủ yếu nhập nước Điều làm hạn chế lớn tính chủ động nguồn nguyên liệu sản xuất, dẫn đến giá thành sản phẩm cao, làm giảm khả cạnh tranh sản phẩm gốm sứ Việt Nam với thị trường gốm sứ nước quốc tế Hiện nay, chất màu gốm sứ sử dụng phổ biến có nguồn gốc cấu trúc mạng lưới tinh thể bền chủ yếu là: spinel, zircon, corundum, cordierite, mullite Người ta thay phần ion M 2+, M3+ mạng cấu trúc lưới chất ion có khả phát màu Cu 2+, Co2+,Cr3+… để tạo nhiều chất màu chịu nhiệt, bền màu Trong chất màu gốm sứ chất màu mang hệ tinh thể spinel (AB2O4) nghiên cứu kỹ lưỡng Để điều chế spinel người ta thường sử dụng phương pháp khác như: phương pháp gốm truyền thống, phương pháp đồng kết tủa, phương pháp sol- gel phổ biến phương pháp gốm truyền thống, tổng hợp spinel nhiệt độ cao Phương pháp tổng hợp spinel pha rắn có ý nghĩa đặc biệt dễ dàng thu chất dạng hoàn tồn khơng có tạp chất, màu sắc tươi sáng, độ phát màu mạnh, bền mơi trường Rất gặp spinel tự nhiên Chính mà việc tổng hợp spinel đối tượng nhiều cơng trình nghiên cứu Với lý trên, xin chọn đề tài “Tổng hợp chất màu đỏ sẫm, đỏ nâu cho gốm sứ tinh thể Spinel” NỘI DUNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Chất màu cho gốm sứ 1.1.1 Bản chất màu sắc Màu sắc vật chất có chúng có khả hấp thụ ánh sáng cách có chọn lọc Trong thực tế, vật dù có màu sắc bật, khơng cảm nhận khơng có ánh sáng “khơng có ánh sáng vật tối đen” Do vậy, màu sắc, ánh sáng, thị giác liền với Ánh sáng nhìn thấy bao gồm dãy tia sáng có bước sóng từ 380760 �m Những tia sáng khơng trơng thấy có bước sóng ngắn 380 �m gọi tia tử ngoại có bước sóng dài 760 �m gọi tia hồng ngoại Mỗi tia sáng có bước sóng xác định nằm phổ ánh sáng thấy cho ta màu đơn sắc Ánh sáng trắng tổ hợp bảy màu: đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím xếp theo thứ tự giảm dần bước sóng Nếu vật hấp thụ hồn tồn tất tia ánh sáng trắng ta thấy vật có màu đen Màu vật chất thu nhận màu phụ với màu mà chất hấp thụ Ví dụ, vật hấp thụ tia màu đỏ (λ= 730 – 610 nm) ánh sáng lại gây cho ta cảm giác màu lục( ta thấy chất có màu lục) Ngược lại chất hấp thụ tia màu lục mắt ta có màu đỏ Người ta gọi màu đỏ màu lục hai màu phụ Để hợp chất có màu, khơng thiết λmax phải nằm vùng khả kiến mà cần cường độ hấp thụ vùng khả kiến đủ lớn Nói cách khác cực đại vân hấp thụ nằm vùng khả kiến vân hấp thụ trải rộng sang vùng khả kiến nên hợp chất có màu Tất nhiên để có hấp thụ thấy vùng khả kiến λmax chất phải gần ranh giới vùng khả kiến Bảng 1.1: Mối quan hệ bước sóng ánh sáng bị hấp thụ màu sắc vật thể Bước sóng Năng vạch hấp thu 400-435 (KJ/mol) 299-274 435-480 lượng Màu ánh sáng hấp thu Màu vật thể Tím Lục vàng 274-247 Lam Vàng 480-490 247-244 Da cam 490-500 244-238 500-560 238-214 Lam - Lục nhạt Lục - lam nhạt Lục 560-580 214-206 Lục – vàng Tím 580-595 206-200 Vàng Lam 595-605 200-198 Da cam 605-750 198-75 Đỏ Lam- Lục nhạt Lục- Lam nhạt Đỏ Đỏ tía 1.1.2 Ngun nhân gây màu khống vật Dựa vào cấu trúc nguyên tử, phân tử mà người ta giải thích tạo màu vật chất Cấu tạo ngun tử gồm có hai phần chính: Hạt nhân tích điện dương, khối lượng nguyên tử tập trung phần lớn đây, hạt nhân có hai loại: hạt proton tích điện dương nơtron khơng tích điện Electron hạt mang điện âm chuyển động xung quanh hạt nhân tạo nên vùng không gian bao quanh hạt nhân đám mây electron (orbitan nguyên tử) xác xuất có mặt electron lớn Điện tích dương hạt nhân trị số electron chuyển động xung quanh hạt nhân, electron phân bố dãy mức lượng xác định Độ linh động electron, khả di chuyển từ mức lượng sang mức lương khác, từ nguyên tử sang nguyên tử khác chúng tất yếu tố định khả xuất màu sắc vật thể Khi lượng ánh sáng truyền đến nguyên tử hay phân tử vật chất, electron bị kích thích chuyển từ trạng thái có mức lượng thấp E (trạng thái bản) lên trạng thái có mức lượng cao lượng E (trạng thái bị kích thích) hấp thụ lượng ∆E= E 2-E1, electron tồn trạng thái khơng lâu sau electron phát lượng ∆E hấp thụ trở trạng thái ban đầu Việc thu phát lượng ∆E có liên quan đến việc thu phát lượng tử ánh sáng lượng hv (∆E= E2-E1= hv= hc/  ) liên quan đến chất sóng hạt vật thể Mỗi bước sóng ứng với lượng xác định Bước sóng ngắn va chạm, lượng truyền cho electron lớn Chiều dài bước sóng: λ= hc /( E −E ) Với h- số Planck; h= 6,625.1034 J.s c- vận tốc ánh sáng; c= 3.108 m/s Theo công thức trên, ứng với biến đổi lượng electron( di chuyển chúng từ trạng thái lượng khác nhau) có bước sóng hay tần số xác định Do đó, bước chuyển electron phản ánh phổ dạng vạch Như sở bảng tuần hoàn mendelev, ngun tắc ta dự đốn có màu hợp chất đó.Tuy nhiên, thực tế tương tác qua lại cation- anion, trạng thái tồn cấu trúc tinh thể chất có ảnh hưởng đến màu chí làm thay đổi hồn tồn điều kiện xuất màu Có điểm khác nguyên tắc chế xuất màu kim loại, hợp chất vơ phân tử hữu Mặc dù tất trường hợp, màu phát sinh tương tác lượng tử ánh sáng với electron phân tử chất, trạng thái electron kim loại phi kim, hợp chất hữu vô khác nên chế xuất màu không Đối với màu kim loại điều quan trọng tính đồng mạng lưới tinh thể khả chuyển động tương đối tự electron toàn khối kim loại Màu đa số chất vô định bước chuyển electron chuyển điện tích từ nguyên tử nguyên tố sang nguyên tử nguyên tố khác Đóng vai trò bản, định trường hợp trạng thái hóa trị ngun tố, electron ngồi Trong phân tử chất có màu, mức lượng electron phân bố gần Nếu ∆E lớn phải dùng lượng tử khác chứa nhiều lượng hơn, ví dụ lượng tử tử ngoại Số electron nguyên tử nhiều, mức lượng sít Nhất ngun tử có quỹ đạo khơng chứa electron (obitan trống), việc chuyển electron từ trạng thái sang trạng thái khác cần lượng bé, ứng với tia sáng phần phổ trông thấy (các mức electron gần tạo điều kiện cho màu xuất hay màu sâu hơn) Sự khác lượng các orbitan định màu hợp chất chứa ion tương ứng 1.1.2.Chất màu cho gốm sứ Chất tạo màu Các oxit mang màu thường oxit nguyên tố d coban, đồng, crom, sắt, niken, mangan.Ngồi cịn có oxit nguyên tố đất hiếm.Các oxit không mang màu Al2O3, ZnO, PbO, CaO… dùng làm chất tổ hợp màu 1.1.2.1 Chất gây đục Các oxit không mang màu gây đục, gây mờ TiO2, SnO2, SrO, Sb2O3, … oxit có số khúc xạ cao 1.1.2.2 Chất khống hóa Là chất tạo thành hợp chất dễ nóng chảy với nhiều cấu tử phối liệu làm giảm nhiệt độ nóng chảy tăng tốc độ phản ứng, chẳng hạn axit boric, oxit bo 1.1.2.3 Chất Để tăng độ bền màu nhiệt độ cao, việc chọn chất rắn làm thích hợp điều cần thiết Thường chất chất có nhiệt độ nóng chảy số khúc xạ cao Bảng 1.2: Một số chất dùng tổng hợp màu cho gốm sứ Hợp chất tinh thể Spinel (MgAl2O4) Chỉ số khúc xạ 1,8 Nhiệt độ nóng chảy, oC 1850 Zircon (ZrSiO4) 1,9 1750 Canxiterit (CaO.SnO2) Corun (Al2O3) 1,659 Badeleit (ZrO2) 2,2 2700 Grenat (3CaO.Al2O3.3SiO2) Vallenit (2ZnO.SiO2) 1,745 1220 Sphen (CaO.TiO2.SiO2) Sivimanit (Al2O3.SiO2) Mulit (3Al2O3.2SiO2) 1,719 1200-1250 1,9 1750 1,68 1800 Rutin (TiO2) 2,8 1450 - 2050 - 1.2 Một số oxit gây màu thông dụng [3, 4, 6] 1.2.1 Oxit coban Oxit coban hóa trị hai CoO, cứng, nhiệt độ 2800 oC bắt đầu phân hủy, oxy, nhiệt độ 18oC CoO hấp thụ oxy để tạo thành Co 3O4 Thu nhận CoO cách nung nóng kim loại Co Co(OH)2 CoCO3 Trong thực tế người ta thường dùng dạng muối CoCl2.6H2O, Co(NO3)2.6H2O, CoSO4.7H2O dễ hòa tan để đưa vào men Màu hợp chất coban đưa vào màu xanh nhạt đến màu xanh lam tùy theo hàm lượng coban Các hợp chất thường kết hợp với Al 2O3 ZnO tạo thành hợp chất mang màu, hàm lượng Al2O3 cao màu xanh lớp sản phẩm phản ứng lại tiếp tục xảy Theo tiến trình phản ứng lớp sản phẩm dày lên đồng thời với việc mạng tinh thể tác chất ban đầu bị phá hủy Các yếu tố ảnh hưởng tới vận tốc phản ứng • Vận tốc di chuyển tiểu phân qua lớp sản phẩm • Vận tốc trình phản ứng biên giới pha Các phản ứng pha rắn thường phản ứng tỏa nhiệt phức tạp vấn đề quan trọng tương tác pha rắn Các trình tương tác xảy đồng thời hay liên tục để chuyển từ sản phẩm trung gian sang sản phẩm cuối Nhiệt độ bắt đầu phản ứng tương ứng với nhiệt độ xảy trao đổi mạnh vị trí tiểu phân mạng tinh thể tương ứng với nhiệt độ bắt đầu kết khối.Khi có chuyển biến đa hình cấu tử hỗn hợp nhiệt độ thấp phản ứng bắt đầu xảy xảy mạnh gần điểm chuyển biến đa hình Xét ví dụ tổng qt q trình phản ứng chất rắn A, B tạo thành sản phẩm AB: A(r) + B(r) = AB(r) Phương pháp gồm giai đoạn: − Giai đoạn 1: Các chất ban đầu nằm dạng hỗn hợp gồm tiểu phân A B Sự tăng dần nhiệt độ hỗn hợp kích thích q trình khuếch tán chuyển khối − Giai đoạn 2: Hình thành lớp xốp không bền hợp chất trung gian A’B’ Thời gian tồn hợp chất phụ thuộc vào nhiệt độ.Nếu nhiệt độ không cao đến mức để tự khuếch tán làm xuất trạng thái ổn định hợp chất trung gian tồn tương đối lâu − Giai đoạn 3: Khi nhiệt độ đủ cao, lớp đơn phân tử chất AB hình thành (các mầm tinh thể chất AB) Sau cấu trúc tinh thể đặc trưng cho AB hình thành dần mầm tinh thể Trên sở khuếch tán, người ta chia thành loại phản ứng: - Cơ chế phản ứng không tạo thành dung dịch rắn Xét phản ứng đơn giản: A + B = AB Nếu ta bỏ qua khả hòa tan A B vào lớp sản phẩm AB xem sản phẩm AB đồng Sự tăng dần lớp sản phẩm phụ thuộc vào khả khuếch tán A B A B Nếu có A khuếch tán qua AB A đến bề mặt chung A/AB, khuếch tán qua lớp sản phẩm kết hợp với B bề mặt chung AB/B Nếu có B khuếch tán qua AB tương tự A B kết hợp bề mặt chung A/AB Nếu A B khuếch tán vào AB A B kết hợp bên sản phẩm AB Trường hợp phức tạp có phân hủy cặp muối có chứa oxi AB + CD = AD + CB Tùy thuộc vào độ linh động gốc B, D mà phản ứng xảy Khi B qua lớp sản phẩm phản ứng với CD bề mặt chung B/CD, đồng thời D qua theo hướng đối diện phản ứng với AB bề mặt chung AB/D, cuối tạo thành bốn lớp liên thứ tự AB/AD/CB/CD Như vậy, để phản ứng tiếp tục xảy tiểu phân phải di chuyển qua hai lớp liên tiếp tạo thành sản phẩm - Cơ chế phản ứng tạo thành dung dịch rắn Xét phản ứng đơn giản: A+B= AB Tiểu phân A xâm nhập vào mạng B hình thành sản phẩm AB B AB hịa tan đáng kể B khơng hồn tồn tạo thành dung dịch rắn Nếu A tiếp tục xâm nhập cuối mạng B bão hòa AB bề mặt chung dung dịch rắn đạt trạng thái q bão hịa AB kết tủa Ví dụ: Mơ hình phản ứng tạo spinel NiO + Al2O3 = NiAl2O4 3Ni2+ 2Al3+ khuếch tán ngược chiều Trên mặt biên giới NiO/NiAl2O4 2Al3+ + 4NiO  NiAl2O4 + 3Ni2+ Trên mặt biên giới Al2O3/NiAl2O4 3Ni2+ + 4Al2O3 3NiAl2O CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu Ở nước ta, chất màu dùng cho công nghiệp gốm sứ đa số hàng nhập từ Trung Quốc, Anh, Đức… Vì vậy, chất màu dùng cho gốm sứ vấn đề quan tâm, ý Thời gian qua, có nhiều nghiên cứu thực nghiệm chất màu gốm sứ cho kết tốt Chất màu tổng hợp nhiều phương pháp, cho nhiều sản phẩm màu bền nhiệt với nhiều màu sắc khác nhau, phong phú đa dạng Mục tiêu khóa luận nghiên cứu tổng hợp chất màu đỏ nâu, đỏ đậm dùng cho gốm sứ với phương pháp gốm truyền thống 2.2 Nội dung nghiên cứu 2.2.1 Khảo sát ảnh hưởng nguyên liệu đầu đến tạo pha spinel Chúng tơi chuẩn bị phối liệu có thành phần theo cơng thức gồm oxit Sau thay đổi tỉ lệ thành phần số oxit Phối liệu nung nhiệt độ, thời gian nung giống 2.2.3 Thử màu sản phẩm men gốm Bột màu thu pha với men sau quét lên xương gốm, nung xương gốm nhiệt độ thời gian lưu giống 2.2.4 Khảo sát cường độ màu, khả phát màu men Chúng thay đổi hàm lượng bột màu với lượng men không đổi để đánh giá cường độ màu độ phân tán màu ứng dụng gốm sứ 2.3 Các phương pháp nghiên cứu 2.3.1 Phương pháp tổng hợp spinel bột màu Trong phạm vi luận văn này, tiến hành nghiên cứu tổng hợp spinel phương pháp gốm truyền thống Từ đó, tiến hành nghiên cứu để tổng hợp chất màu mạng tinh thể spinel thu 2.3.2 Dụng cụ loại hóa chất - Lị nung - Tủ sấy - Cân điện tử xác 0,0001g - Cốc nung, cối, chày - Cốc chịu nhiệt - Bình tia, ống đong, buret, pipet, đũa - Nguyên liệu hóa chất - Các loại hóa chất + MgO + Fe2O3 + SiO2 + ZrO2 + TiO2 + Cr2O3 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết thực nghiệm màu đỏ sẫm Tiến hành khảo sát mẫu với tỉ lệ khác điều kiện nhiệt độ 1100 oC lưu lò nung Kết thể rõ khác thay đổi tỉ lệ thành phần mẫu Bảng thể hình ảnh khảo sát mẫu màu đỏ sẫm từ MgO, Fe2O3, Cr2O3 TiO2 với tỉ lệ khác Tên mẫu Mẫu JJ01 Mẫu so sánh Hình ảnh Tên mẫ u M M ẫ u JJ Hình ảnh Tê n m ẫu M M ẫ u C M Hình ảnh Tê n m M ẫ u C M u H Hình ảnh T ê n m ẫ u M M ẫ u Y H • Nhận xét - Các mẫu JJ01, JJ02 JJ03 bị cháy, có dạng hạt khơng mịn, giống cát, màu xấu, từ nâu sáng ngả dần sang nâu đen - Các mẫu CM01, CM02 CM03 mịn không đẹp, màu ngả nâu, không đạt chuẩn - Các mẫu YH01, YH02 YH03 có độ tương tự mẫu CM, màu đen 3.2 Kết thực nghiệm màu đỏ nâu Tiến hành khảo sát với thành phần tỉ lệ thành phần mẫu khác nhiệt độ 1100oC thời gian lưu Kết thực nghiệm cho thấy rõ thay đổi thay đổi thành phần tỉ lệ thành phần chất Bảng thể kết khảo sát màu đỏ nâu từ oxit ZrO2, SiO2 Fe2O3 Tên mẫu Mẫu so sánh Mẫu TF01 Hình ảnh Tên mẫu Hình ảnh Mẫu TF02 Mẫu TF03 • Nhận xét: Các mẫu khơng có khác biệt rõ rệt, màu đẹp Bảng thể kết khảo sát màu đỏ nâu từ ZrO2 Fe2O3 Các mẫu YN khảo sát thay đổi tỉ lệ Fe2O3 Các mẫu TN khảo sát thay đổi tỉ lệ Các thay đổi tăng dần Tên mẫu Mẫu YN01 Mẫu so sánh Hình ảnh Tên mẫu Mẫu YN02 Mẫu YN03 Hình ảnh Tên mãu Mẫu TN01 Mẫu TN02 Hình ảnh Tên mẫu Hình ảnh Mẫu TN03 26 • Nhận xét: - Các mẫu YN không mịn, cấu trúc cát màu ổn, màu YN01 màu sáng, đẹp Có thể đến kết luận màu đỏ nâu thu ổn với tỉ lệ ZrO2:Fe2O3 1:4 - Các mẫu TN màu tương tự nhau, khơng có thay đổi nhiều 3.3 Các công thức thực nghiệm 3.2.1 Công thức thực nghiệm màu đỏ sẫm Các công thức theo tỉ lệ khối lượng Công thức MgO Fe2O3 Cr2O3 TiO2 JJ01 0,5 0,025 2,95 JJ02 0,5 0,2 2,6 JJ03 1 0,25 2,5 CM01 1 0,25 4,7 CM02 1,5 0,25 2,5 CM03 0,25 2,5 YH01 1,5 0,3 2,5 YH02 0,3 2,4 YH03 2,5 0,3 2,4 3.2.1 Công thức thực nghiệm màu đỏ nâu Các công thức theo tỉ lệ khối lượng Công thức ZrO2 Fe2O3 28 SiO2 TF01 0,5 2,5 0,5 TF02 0,5 0,5 TF03 0,5 YN01 YN02 YN03 TN01 TN02 TN03 KẾT LUẬN 29 Ngày nay, gốm sứ khơng cịn xa lạ với người Các sản phẩm gốm sứ có mặt khắp nơi đời sống hàng ngày từ gốm sứ dân dụng tới gốm sứ mỹ nghệ, gốm sứ công nghiệp, gạch ốp lát Ở nước ta, có nhiều làng nghề lâu đời tiếng sản xuất đồ gốm như: Bát tràng, Đông Triều, Hương Canh,… Những năm gần đây, ngành công nghiệp sản xuất gốm sứ có bước phát triển mạnh mẽ tồn giới nói chung Việt Nam nói riêng Với yêu cầu cao, chọn lọc người tiêu dùng sản phẩm gốm sứ phải đa dạng phong phú chủng loại mẫu mã, kiểu dáng chất lượng cao mà phải đa dạng màu sắc, sản phẩm phải đảm bảo hình ảnh trang trí có độ bền vĩnh cữu Khác với chất màu hữu cơ, chất màu gốm sứ đòi hỏi phải bền nhiệt, bền hóa cao để chống lại tác động ánh sáng, nhiệt độ, môi trường, bền với thời gian, làm cho giá trị thẩm mỹ chủng loại sản phẩm nâng cao Vì vậy, chất màu trang trí đóng vai trị quan trọng Song chi phí cho chất màu sản xuất gốm sứ lớn, nước ta đa số phải nhập ngoại với giá thành cao khống tự nhiên khơng ổn định, lẫn nhiều tạp chất, gây cản trở khó khăn cho việc tổng hợp sử dụng Vì thế, việc nghiên cứu tổng hợp chất màu nhân tạo quan trọng cần thiết ... trên, xin chọn đề tài ? ?Tổng hợp chất màu đỏ sẫm, đỏ nâu cho gốm sứ tinh thể Spinel? ?? NỘI DUNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. 1 Chất màu cho gốm sứ 1. 1 .1 Bản chất màu sắc Màu sắc vật chất có chúng có khả...CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. 1 Chất màu cho gốm sứ 1. 1 .1 Bản chất màu sắc 1. 1.2 Nguyên nhân gây màu khoáng vật 1. 1.3 Chất màu cho gốm sứ Chất tạo màu. .. 12 1. 2.6 Oxit kẽm 12 1. 3 Phân loại màu theo vị trí trang trí men màu 12 1. 3 .1 Chất màu men 12 1. 3.2 Chất màu men 13 1. 3.3 Màu men 13 1. 4