Chúng tôi tiến hành thay thế một phần Zr bằng Cr để được màu xanh lá Zr1- xCrxSiO4. Chọn x = 0,1 ta được hệ Zr0,9Cr0,1SiO4. Nguyên liệu ban đầu gồm ZrO2 (M = 123), Cr2O3 (M = 152), cát, tro trấu.
Phối liệu được tính toán theo tỉ lệ số mol hợp thức. Bảng thành phần phối liệu như Bảng 3.3, 3.4. Chọn số mol ZrO2 = 0,1 mol.
Bảng 3.3. Thành phần phối liệu của hệ Zircon - Cr theo cát
x Công thức mẫu Số mol ZrO2 (mol) Số mol Cr2O3 (mol) Số mol SiO2 (mol) Khối lượng ZrO2 (g) Khối lượng Cr2O3 (g) Khối lượng cát (g) 0,1 Zr0,9Cr0,1SiO4 0,09 0,01 0,1 11,07 1,52 6
Mẫu được kí hiệu là ZCR1.
Bảng 3.4. Thành phần phối liệu của hệ Zircon - Cr theo tro trấu
x Công thức mẫu Số mol ZrO2 (mol) Số mol Cr2O3 (mol) Số mol SiO2 (mol) Khối lượng ZrO2 (g) Khối lượng Cr2O3 (g) Khối lượng tro (g) 0,1 Zr0,9Cr0,1SiO4 0,09 0,01 0,1 11,07 1,52 5,66
Mẫu được kí hiệu là ZCR2.
Quy trình tổng hợp tương tự như tổng hợp chất màu xanh coban. Quy trình được minh họa như trong Hình 3.1.
42
Để nghiên cứu ảnh hưởng của nguyên liệu ban đầu đến chất lượng sản phẩm, chúng tôi tiến hành tổng hợp, sử dụng hai nguyên liệu là cát và tro trấu. Thành phần phối liệu như Bảng 3.5.
Bảng 3.5. Thành phần phối liệu của mẫu Zr0,9Cr0,1SiO4
Kí hiệu mẫu Cát Tro Cr2O3 ZrO2
ZCR1 X X X
ZCR2 X X X
Các hỗn hợp phối liệu sau khi trộn đều được đem đi phân tích nhiệt, kết quả như Hình 3.15, 3.16, 3.17, 3.18.
43
Hình 3.16. Giản đồ TG – DSC của mẫu ZCR1
44
Hình 3.18. Giản đồ TG – DSC của mẫu ZCR2
Từ giản đồ DTG và TG - DSC, chúng tôi nhận thấy:
Cả hai mẫu đều có peak mất khối lượng trong khoảng từ 100 đến 6000C, tương ứng với sự mất nước. Trên giản đồ DSC thì cả hai mẫu đều có các peak tỏa nhiệt trong khoảng từ 300 đến 5000C, tương ứng với sự khử của Cr. Đồng thời trên đường TG từ 6000C sự giảm khối lượng là không đáng kể nữa nhưng do oxit ZrO2 nhiệt độ nóng chảy rất cao (nhiệt độ nóng chảy của ZrO2= 28500C) và do pha zircon hình thành ở nhiệt độ tương đối cao nên để chắc chắn chúng tôi chọn 10000C là nhiệt độ nung sơ bộ của mẫu, lưu trong 1 giờ. Nhiệt độ nung thiêu kết là 12000C lưu trong 3 giờ để khảo sát.
Hỗn hợp sau khi nung sơ bộ được ép viên rồi nung thiêu kết. Sản phẩm được gửi đo XRD để xác định thành phần pha. Kết quả như Hình 3.19, 3.20, 3.21.
45
Hình 3.19. Giản đồ XRD của mẫu ZCR1 ở 10000C – 3 giờ
Hình 3.20. Giản đồ XRD của mẫu ZCR1 ở 12000
46
Hình 3.21. Giản đồ XRD của mẫu ZCR2 ở 12000
C – 3 giờ
Từ Hình 3.19 cho thấy tại 10000C pha zircon vẫn chưa hình thành, điều đó chứng tỏ chúng tôi chọn nhiệt độ nung thiêu kết ở 12000C và nhiệt độ nung sơ bộ ở 10000
C là chính xác và hợp lí.
Hình 3.20 mẫu dù nhiệt độ nung thiêu kết ở 12000C nhưng mẫu ZCR1 vẫn chưa hình thành pha zircon.
Hình 3.21 tại nhiệt độ 12000C thì mẫu ZCR2 đã hình thành pha zircon nhưng vẫn còn lẫn rất nhiều tạp chất do thành phần tro trấu có rất nhiều tạp chất.
Từ đó chúng tôi rút ra nhận xét:
Ở 12000C nếu nguyên liệu ban đầu đi từ tro trấu thì sẽ hình thành pha zircon, còn nếu nguyên liệu ban đầu đi từ cát thì pha zircon vẫn chưa hình thành. Việc hình thành pha zircon là do hoạt tính phản ứng của tro trấu là rất lớn và ở dạng vô định hình nên phản ứng hình thành pha zircon xảy ra nhanh hơn cát.
47
Qua kết quả từ giản đồ XRD của hai mẫu ZCR1 và ZCR2, chúng tôi quyết định chọn mẫu ZCR2 tráng men nung 12000C lưu 3 giờ và đo XRD để khảo sát khả năng phát màu của mẫu.
Thành phần và tỉ lệ tráng men của mẫu ZCR2 như sau:
Lấy 4 ml men + 0,25 ml nước + 0,5 g màu. Kết quả như Hình 3.22.
Hình 3.22. Mẫu ZCR2 – 12000C – 3 giờ - 0,5 g – 3 giờ
Sau đó nâng lượng màu lên 0,75 g màu, tỉ lệ vẫn giữ như trên. Kết quả như Hình 3.23.
Hình 3.23. Mẫu ZCR2 – 12000
C - 3 giờ - 0,75 g – 3 giờ
Chúng tôi chọn mẫu ZCR2 – 12000C – 3 giờ - 0,75 g đo XRD phần tráng men và kết quả như Hình 3.24.
48
Hình 3.24. Giản đồ XRD tráng men của mẫu ZCR2
So sánh giản đồ Hình 3.24. với giản đồ Hình 3.21.ta được giản đồ như Hình 3.25.
Hình 3.25. Giản đồ so sánh của mẫu ZCR2 trước và sau khi tráng men
Nhận xét:Mẫu ZCR2 sau khi tráng men mất đi một số peak và xuất hiện một số
peak vô định hình điều đó cho thấy, mẫu ZCR2 sau khi tráng men một phần pha zircon đã hình thành pha thủy tinh nhưng số peak còn lại rất nhiều chưa đi vào pha thủy tinh.
49
Điều đó có thể do thời gian nung bột màu còn chưa cao so với hệ zircon nên sản phẩm tráng men vẫn chưa đẹp, vẫn còn hạt, không láng.
Kết luận:
- Để hình thành pha zircon nhiệt độ nung thiêu kết phải từ 12000C trở lên.
- Nguyên liệu ban đầu là silica tro trấu thì khả năng hình thành pha zircon xảy ra nhanh và dễ dàng hơn silica cát.
- Tỉ lệ để màu đều khắp bề mặt xương gốm là: 4 ml men + 0,25 ml nước + 0,75 g màu.