Để đánh giá khả năng sử dụng của chất màu tổng hợp được, chúng tôi tiến hành nhúng men bằng phương pháp thủ công. Chúng tôi sử dụng men sứ Bát Tràng (Bát Tràng Moment, 53/104 Trần Khánh Dư, phường Tân Định, quận 1)và thay thế chất màu nhập ngoại của Bát Tràng đang sử dụng bằng chất màu mà chúng tôi tổng hợp được.
Xương gốm chúng tôi tự làm thủ công bằng tay. Quy trình làm xương gốm như sau: đất sét được lấy từ Bát Tràng Moment, sau đó được nhào nặn với nước, nặn thành hình vuông nhỏ, để khô tự nhiên ngoài không khí, sau khi xương gốm mộc đã khô thì đem nung sơ bộ ở 8000C để được xương gốm rắn chắc, không dễ bị vỡ.
∗ Quy trình thử nghiệm men trên gạch:
Mẫu sau khi được tráng men sẽ được nung trong lò nung Naber Therm, Phòng thí nghiệm Hóa Vô Cơ, Khoa Hóa, trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chi Minh ở 12000C, tốc độ nâng nhiệt 100C/phút, thời gian lưu nhiệt là 3 tiếng.
Để khảo sát ảnh hưởng của lượng màu trong men đến sự phát màu chúng tôi tiến hành thử nghiệm tráng men và màu trên xương gốm với khối lượng màu khác nhau. Xương gốm được nung chỉ với men trong không pha màu để làm cơ sở để so sánh.
Hình ảnh bề mặt men của hỗn hợp men và màu: 0,25 gam màu + 5ml men.
Mẫu M1-0,25 Mẫu M2-0,25
Mẫu M3-0,25 Mẫu M4-0,25
Mẫu M7-0,25 Mẫu M8-0,25
Mẫu M9-0,25
Nhận xét:
− Mẫu M1 và mẫu M2 khi tráng men với khối lượng 0,25 gam màu và 5 ml men thì màu men thể hiện màu đen có vết xanh xám. Màu xanh xám này được giải thích là do có thể trong men Bát Tràng có P2O5- thủy tinh photpho có khuynh hướng tạo vệt xanh xám trong men hay lượng màu ít nên không đủ phân tán đồng đều trong men hoặc là do ảnh hưởng của nền xương gốm. Men chảy đều, bề mặt bóng.
− Mẫu M3 khi tráng với khối lượng 0,25 gam màu và 5 ml men thì màu men thể hiện màu đen. Men chảy đều, bề mặt nhẵn bóng
− Mẫu M4 khi tráng với khối lượng 0,25 gam màu và 5 ml men thì màu men thể hiện màu đen với các vệt xanh xám. Men chảy đều, bề mặt nhẵn bóng, các hạt phân bố chưa đều.
− Mẫu M5 và M6 tương tự mẫu M1 và M2.
− Mẫu M7 và M8 khi tráng với khối lượng 0,25 gam màu và 5 ml men thì màu men bị xỉn màu, không thể hiện được màu đen. Hiện tượng này có thể được giải thích là do trong hệ còn một phần NiO do Ni2O3, điểm nóng chảy của bột NiO cao. Men chưa chảy, bề mặt men bị mờ
− Mẫu M9 khi tráng với khối lượng 0,25 gam màu và 5 ml men thì màu men thể hiện là màu đen. Men chảy đều, bề mặt bóng, các hạt phân bố đồng đều. Hình ảnh bề mặt men của hỗn hợp men và màu 0,5 gam màu – 5 ml men:
Mẫu M5-0,5 Mẫu M6-0,5
Mẫu M7-0,5 Mẫu M8-0,5
Nhận xét:
− Mẫu M1 và mẫu M2 khi tráng với khối lượng 0,5 gam màu và 5 ml men thì màu men thể hiện màu đen có vết xanh lục. Điều này có thể được giải thích là do với lượng màu nhiều cộng với ảnh hưởng của nền xương gốm gây nên hiện tượng này. Men chảy đều, bề mặt bóng.
− Mẫu M3 khi tráng với khối lượng 0,5 gam màu và 5 ml men thì màu men thể hiện màu đen. Men chảy đều, bề mặt bóng.
− Mẫu M4 khi tráng với khối lượng 0,5gam màu và 5 ml men thì màu men thể hiện màu đen với các vệt xanh lục. Chất lượng của men thì men bị lỗ kim do khí thoát ra có lẽ do nhiệt độ nung cao nước trong men bay hơi đột ngột tạo nên lỗ kim, bề mặt bóng, các hạt phân bố chưa đều.
− Mẫu M5 và M6 tương tự mẫu M1 và M2.
− Mẫu M7 và M8 khi tráng với khối lượng 0,5 gam màu và 5 ml men thì màu men bị xỉn màu, không thể hiện được màu đen. Hiện tượng này có thể được giải thích là do trong hệ còn một phần NiO, điểm nóng chảy của bột NiO cao. Men chưa chảy, bề mặt men bị mờ.
− Mẫu M9 khi tráng với khối lượng 0,5 gam màu và 5 ml men thì màu men thể hiện là màu đen. Men chảy đều, bề mặt bóng, các hạt phân bố đồng đều.
Mẫu M1- 0,75 Mẫu M2- 0,75
Mẫu M3- 0,75 Mẫu M4-0,75
Mẫu M5-0,75 Mẫu M6-0,75
Mẫu M9-0,75 Nhận xét:
− Mẫu M1, M2, M5, M6 khi tráng men với khối lượng 0,75 gam màu và 5 ml men cho lớp men màu đen. Men đãchảy, bề mặt mờ có lẽ do lượng màu quá nhiều, lượng men ít không đủ để hòa tan tốt màu trong men, các hạt phân bố đồng đều.
− Mẫu M3 khi tráng men với khối lượng 0,75 gam màu và 5 ml men cho lớp men màu đen. Men đã chảy, bề mặt mờ, các hạt phân bố đồng đều.
− Mẫu M4 khi tráng men với khối lượng 0,75 gam màu và 5 ml men cho lớp men màu đen với các vết xanh lục.
Men đã chảy đều, bề mặt rất nhẵn bóng.
− Mẫu M7 và M8 khi tráng men với khối lượng 0,75 gam màu và 5 ml men thì màu men bị xỉn màu, không thể hiện được màu đen. Hiện tượng này có thể được giải thích là do trong bột màu còn một phần NiO, điểm nóng chảy của bột NiO cao. Men chưa chảy, bề mặt men bị mờ.
− Mẫu M9 khi tráng với khối lượng 0,75 gam màu và 5 ml men thì màu men thể hiện là màu đen. Men chảy đều, bề mặt hơi mờ, các hạt phân bố đồng đều.
Hình ảnh bề mặt men của hỗn hợp men màu 0,5 gam màu+ 5ml men + CMC+ STPP:
Mẫu M1 Mẫu M2
Mẫu M3 Mẫu M4
Mẫu M7 Mẫu M8
Mẫu M9 Nhận xét:
− Mẫu M1, M2, M4, M6 khi tráng với khối lượng 0,5 gam màu và 5 ml men và có thêm phụ gia CMC, STPP thì màu men thể hiện màu đen có vết xanh lục ở cạnh gạch. Điều này có thể được giải thích là do ảnh hưởng của nền xương gốm gây nên. Men chảy đều, bề mặt nhẵn sáng bóng.
− Mẫu M3 khi tráng với khối lượng 0,5 gam màu và 5 ml men, có phụ gia CMC, STPP thì men có màu đen với vết màu xanh lục ở cạnh gạch. Men chảy, bề mặt hơi mờ, các hạt phân bố đồng đều.
Men chảy đều, bề mặt bị mờ
− Mẫu M7 và M8 khi tráng với khối lượng 0,5 gam màu và 5 ml men, chất phụ gia CMC, STPP thì màu men bị xỉn màu, không thể hiện được màu đen. Hiện tượng này có thể được giải thích là do trong bột màu còn một phần NiO, điểm nóng chảy của bột NiO cao. Men chưa chảy, bề mặt men bị mờ.
− Mẫu M9 khi tráng với khối lượng 0,5 gam màu và 5 ml men thì màu men thể hiện là màu đen. Men chảy đều, bề mặt hơi mờ, các hạt phân bố đồng đều.
Kết luận chung:
Qua quá trình điều chế và thử nghiệm chất màu đen, chúng tôi có các kết luận sau:
− Bột màu tổng hợp với nguyên liệu đầu có Ni2O3 thì khả năng phản ứng không tốt, lớp men bị mờ, men không chảy.
− Hỗn hợp màu men của mẫu M3 với tỉ lệ 0,5 gam màu – 5ml men cho màu sản phẩm đẹp nhất, men chảy đều, sáng bóng, không có các vệt màu khác.
− Hỗn hợp màu men của mẫu M9 (pha tạp Cr) với tỉ lệ 0,25 gam màu – 5 ml men và tỉ lệ 0,5 gam màu – 5 ml men khi không có phụ gia cũng cho màu sản phẩm đẹp, men chảy đều sáng bóng.
− Màu trên sản phẩm càng đậm khi lượng màu thêm vào càng nhiều. Tuy nhiên, lượng màu quá nhiều sẽ không hòa tan tốt trong men, gây ra hiện tượng bề mặt bị mờ.
3.3.2. Khảo sát sự hình thành pha thủy tinh sau khi tráng men
Để khảo sát sự hình thành pha thủy tinh của bột màu chúng tôi tổng hợp được sau khi tráng men, chúng tôi tiến hành ghi giản đồ phổ XRD của hai mẫu men với bột màu M1 tráng với khối lượng màu 0,25 gam màu (Hình 3.19) và với khối lượng màu 0,5 gam (Hình 3.2) rồi so sánh với giản đồ phổ XRD của mẫu bột M1 khi chưa tráng men (Hình 3.4), kí hiệu của hai mẫu men là CoFe2O4M1-0,25 và CoFe2O4M1-0,5.
Nhận xét:
− Khác với hình 3.4, giản đồ XRD của bột màu sau khi được tráng men thể hiện peak vô định hình chứng tỏ chất màu đã hình thành pha thủy tinh trong men.
− Qua các hình ảnh tráng men của chất màu, chúng tôi nhận thấy mẫu của chất màu CoFe2O4 được điều chế theo phương pháp sol- gel tráng với khối lượng màu men 0,5 gam – 5 ml là đẹp nhất, có lẽ do điều kiện tráng men là chúng tôi dùng men mới nên có màu đẹp. Mẫu Co(Cr,Fe)O4 M9 khi tráng với khối lượng màu men 0,25 gam bột màu–5 ml men, 0,5 gam bột màu–5 ml men trong cũng cho màu đẹp.
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1. Kết luận
Qua quá trình nghiên cứu tổng hợp chất màu dùng cho gốm sứ trên nền spinel chúng tôi thu được những kết quả như sau:
1. Khảo sát được các yếu tố ảnh hưởng đến sự tạo pha spinel cũng là chất màu như : phương pháp tổng hợp chất nền spinel, dạng nguyên liệu đầu, nhiệt độ nung, từ đó đưa ra điều kiện thích hợp để tổng hợp spinel.
− Phương pháp tổng hợp: gốm truyền thống
− Nguyên liệu đầu: Co(CH3CHOO)2.4H2O, Fe2O3, Co2O3
− Nhiệt độ nung sơ bộ : 10000C /1giờ
− Nhiệt độ nung thiêu kết: 12000C
− Thời gian lưu nhiệt: 3 giờ
2. Tổng hợp được chất màu đen bằng phương pháp gốm truyền thống, phương pháp sol- gel, phương pháp đồng kết tủa.
− Tổng hợp chất màu đen theo phương pháp gốm truyền thống bằng cách thay thế Fe3+ trong spinel bằng Cr3+ với nguyên liệu thay thế là Cr2O3, hàm lượng Fe3+
thay bằng Cr3+
theo tỉ lệ 1:1.
− Tổng hợp chất màu đen theo phương pháp sol-gel với nguyên liệu đầu là Co(CH3CHOO)2.4H2O, Fe(NO3)3.9H2O.
− Tổng hợp chất màu đen theo phương pháp đồng kết tủa với nguyên liệu đầu là Fe(NO3)3.9H2O, CoCl2.6H2O.
3. Đã thử nghiệm chất màu trên sản phẩm gốm sứ. Chất màu tổng hợp bền nhiệt, không bị biến đổi ở nhiệt độ cao. Màu đen cho màu đẹp nhất ứng với mẫu CoFe2O4 phương pháp sol-gel và Co(Cr,Fe)O4 phương pháp gốm truyền thống với khối lượng 0,5 gam màu và 5 ml men.
4.2. Kiến nghị
Do hạn chế về thời gian thực hiện đề tài và điều kiện thí nghiệm, chúng tôi chưa thể nghiên cứu tất cả các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp chất màu nền spinel. Vì vậy, chúng tôi đề xuất một số hướng cho nghiên cứu tiếp theo:
1. Nghiên cứu sự thay đổi cường độ màu khi thay thế 0,1 đến 0,4 mol Fe3+
bằng Cr3+, từ đó rút ra lượng Cr thay thế tối ưu để được màu đen đẹp nhất.
2. Nghiên cứu ảnh hưởng kích thước hạt đến sự phân bố chất màu trong men. 3. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian lưu đến sự hình thành và cường độ màu của chất màu tổng hợp.
4. Nghiên cứu sử dụng oxit sắt thải để tổng hợp chất màu vô cơ, giúp giảm thiểu chất thải rắn nguy hại.
5. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến sự tạo thành pha spinel trong phương pháp đồng kết tủa.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Đào Hùng Cường (2005), Hợp chất màu, Đại học Đà Nẵng – Đại học Sư phạm. [2] Nguyễn Hữu Đĩnh, Trần Thị Đà (1999), Ứng dụng một số phương pháp phổ nghiên cứu cấu trúc phân tử, NXB Giáo dục.
[3] Lê Văn Thanh, Nguyễn Minh Phương (2004), Công nghệ sản xuất chất màu gốm sứ, NXB Xây dựng, Hà Nội.
[4] Nguyễn Đức Vận (2003), Hóa học vô cơ, tập 2, Các kim loại điển hình, NXB Khoa học và kỹ thuật.
[5] Nguyễn Văn Dũng (2005), Giáo trình công nghệ sản xuất gốm sứ, Khoa Hóa kỹ thuật, Trường Đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh.
[6] Phan Thị Hoàng Oanh (2010-2011), Bài giảng “Vật liệu vô cơ”, Khoa Hóa, Trường Đại học Sư phạm thành phố Hồ Chí Minh.
[7] Phan Thị Hoàng Oanh (2011), Bài giảng chuyên đề “Phân tích cấu trúc Vật liệu vô cơ”, Khoa Hóa, trường Đại học Sư phạm thành phố Hồ Chí Minh.
[8] Phan Văn Tường (2007), Các phương pháp tổng hợp vật liệu gốm, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội.
[9] Hoàng Thị Tuyết, Đào Thị Ánh Tuyết, Võ Thị Thanh Hiền, Phạm Thị Hoài An, Nguyễn Thị Thúy An (2013), Đề tài nghiên cứu khoa học “Nghiên cứu tổng hợp và khảo sát cấu trúc tính chất của vật liệu nano CoFe2O4”
[10] Aurelija GATELYTĖ, Darius JASAITIS, Aldona BEGANSKIENĖ, Aivaras KAREIVA (2011), Sol-Gel Synthesis and Characterization of Selected Transition Metal Nano-Ferrites, No.3, pp 302-307.