10．3．1 概述
陶瓷坯用色料通常是指用在陶瓷坯体(包括陶质、炻质、瓷质)和化妆土(底釉与色化妆土)中用来着色、装饰的无机材料，包括各种乳浊剂。它广泛应用于工艺美术陶瓷、日用陶瓷、建筑卫生陶瓷制品的装饰上，是一种应用最广泛、最普遍、也是最重要的陶瓷装饰材料。
相对釉用色料而言，坯用色料的品种比较单调，使用也比较简单。但近几年在墙地砖生产领域，随着抛光砖二次布料、多管布料装饰技术及仿古砖干法布料技术的推广应用和发展，对于混色料、坯用干粒料等装饰材料的需求快速上升，相应对陶瓷坯用色料的性能、品种提出了越来越高的要求。
10．3．2 建筑陶瓷常用坯用色料
建筑陶瓷坯用色料很多，有人工合成和天然色料之分，人工合成坯用色料举例说明如下:
1．无钴黑
这是一种铁铬尖晶石，其化学通式为Fe2+(Fe3+、Cr3+)2O4。若将它用在釉中会变成棕色，这是因为铁和铬在釉中溶解和侵蚀的结果，而釉用的黑色色料通常是更为复杂的尖晶石，其中含有Co、Ni、Mn、Cr等多种成分，起到物理化学平衡作用，以确保黑色色相的稳定性，其中Co更是不可缺少的。
2．红色坯用色料
(1)锰铝红、铬铝红、铁铝红
它们同属于刚玉—赤铁矿结构，基体是α－Al2O3(刚玉)，Mn3+、Cr3+、Fe3+置换了部分Al3+形成置换型、间隙型固溶体。从离子半径、配位数的角度来看，较容易生成固溶体的是锰铝红，其次是铬铝红，最难的是开发历史最晚的铁铝红。
(2)铬锡红(玛瑙红)
最常见的是具有榍石结构的铬锡红。榍石的化学通式为SnO2·CaO·SiO2。Cr4+取代了部分Sn4+的位置，形成置换型固溶体。
(3)锆铁红
锆铁红属于锆英石结构，是锆系三原色之一，其呈色机理属于包裹—固溶复合型，它既可以作为坯用色料又可作为釉用色料，但两者在组成和制备工艺上有不同之处。
(4)硅铁红
硅铁红结构属于包裹型，包裹相为二氧化硅，被包裹相为α－Fe2O3(铁红)。包裹相应具备三个基本条件，即热稳定性(耐高温)和化学稳定性好、透明、热膨胀系数要小。二氧化硅恰恰具备了这三个条件。人工合成硅铁红的开发是受到天然硅铁红的启发。现有液相合成法和固相合成法两种，在工艺上已趋于成熟，且各有优势，均已进入产业化、商品化。
(5)钇铝红
钇铝红的晶体结构属于钇铝榴石(Y2O3·Al2O3)，呈色机理源自少量Cr3+取代了部分Y3+形成置换型固溶体，由于Y2O3的价格昂贵，该色料应用受到制约。
3．钴蓝
钴蓝为一种钴铝尖晶石，化学通式为CoAl2O4。还有一种钴锌尖晶石，其化学通式为(Co，Zn)Al2O4，它具有轻微绿调，且光泽度更好。
4．锆钒蓝
锆钒蓝具有锆英石结构，化学通式为(Zr，V)SiO4，高温稳定性好，受坯体成分的影响较小(除富集钛的坯体)。锆钒蓝也可以釉用，只是釉用锆钒蓝与坯用锆钒蓝的制备工艺有些不同，工艺控制更严格一些。坯用锆钒蓝呈蓝绿色，明亮而不强烈。
5．锆镨黄和锆钒黄
锆镨黄属锆英石(又称锆石)结构，锆钒黄属斜锆石结构，两者的色相也不相同，锆镨黄呈色鲜艳些，锆钒黄色调深沉。锆镨黄属于锆系三原色，使用同为锆英石结构的色料进行调配复合色，其包容性更好。
锆镨黄适应氧化气氛下使用，锆钒黄既适应氧化气氛，也适应还原气氛使用。
6．由钛—铬—锑—钨复合组成的黄色、橘色、橘红色色料
该类色料一种为具有金红石结构的(Ti，Cr，Sb)O2桔红色料，另一种为具有金红石结构的(Ti，Cr，W)O2橘黄色色料。
7．钛、铬、钨系棕色色料与铁、铬系棕色色料以及铁、铬、锰、锌系棕色色料
铁—铬—钨系棕色色料属金红石型结构，铁—铬系棕色色料属尖晶石型结构，铁—铬—锰—锌系棕色色料属复合尖晶石型结构。
尖晶石型棕色色料通常作为釉用色料，在坯用时呈色不稳定，在含有K、Na和富含Ca、Mg、Ti的坯体中会变色。
8．铬、铝系绿色色料
铬、铝系绿色坯用色料比单一铬绿色料要稳定，它是一种介于Cr2O3和Al2O3之间的固溶体，常用于瓷质砖坯体中。
具有尖晶石结构的Co－Ti和Co－Cr系及具有赤铁矿结构的Cr－Fe绿色色料，通常不作为坯用色料，因为它们只有在含K、Na及富含Ca、Mg、Ti的基体中才稳定。
天然坯用色料价格便宜，在墙地砖生产中用得很多，举例如下:
(1)510B，应用历史较长，称巴黎红或塞维尔红或510B。测试分析表明，它是一种包裹型的硅铁红。这是产于法国南部的一种天然矿物，再经过精选调制而成。其主要化学组成是二氧化硅和氧化铁，对应的主要矿物组成为低温相的β－石英和针铁矿(α－FeOOH)，Fe3+的配位数是6。
510B源自石灰岩经风化和水的溶蚀后其裂缝中共生的针铁矿，通过水的冲积搬运至富集有大量石英的低处沉积下来，再经长期地质年代的热液作用，最后形成了这种天然色料。其外观呈黄棕色，源自透明的β－石英(低温相)所包裹的针铁矿的颜色。
这种天然色料用于墙地砖坯体中，在烧成过程中针铁矿受热分解，脱水分解生成α－Fe2O3(铁红)，使坯体呈现红棕色。其高温稳定性依赖于β－石英包裹层的热稳定性，它起到阻隔作用，防止β－Fe2O3的高温分解，从而防止了红色的消退和变黑。
510B常用于墙地砖坯体中，在烧成时，往往会在烧成制度不合理、氧化气氛不足、坯体较厚、透气性差的情况下，发生黑心缺陷，生产中要采取相应的措施，防止此类现象的发生，但往往很难杜绝。在玻化砖坯料中的加入量为4%～9%，氧化气氛烧成。
(2)铬铁矿
天然的铬铁矿中通常含有:Cr2O3约45%，Fe2O3约25%，Al2O3约15%，MgO约10%。需要精选处理，将Al2O3含量降到5%以下、MgO含量降到3%以下，是优质的无钴黑色坯用色料。直接在玻化砖坯料中加入2%～10%，能使坯体呈灰黑到黑色，其成本低廉、发色稳定。如将铬铁矿95%和锰铁矿5%混合使用，坯体也呈稳定的灰黑色。
如果以铬铁矿为主要原料，配以适当比例的Fe2O3、Cr2O3、MnO2、CuO等，在1250℃～1265℃下煅烧，有(Mn0．5，Cr0．5)(Mn0．5，Cr0．5)2O4、FeCr2O4、CuFeMnO4、FeFe2O4、CuMn2O4晶体析出，对呈色有利，得到黑色稳定的合成铬铁矿陶瓷色料，在玻化砖中用量为0．5%～1%，呈色效果好。
值得注意的是，利用矿物原料或工业矿渣制备色料是陶瓷色料发展的一个趋势，可以大大降低成本，是绿色环保色料。比如近两年瓷质玻化砖领域兴起了利用提钒尾渣生产建筑陶瓷产品，就是典型的矿渣综合利用实例。提钒尾渣是从矿物中提取钒或钒铁等之后形成的矿渣，主要组成是钒钛铁矿、铁橄榄石、硅酸锰、赤铁矿，含少量氧化锰、氧化铬、氧化钒、氧化铝、金属铁等，属铁硅酸盐类化合物。因其熔点低(1250℃)，密度大，加上氧化钒在烧成中的矿化作用，该渣本身即能烧结成瓷。
以提钒尾渣生产的砖俗称钒钛黑瓷砖，钒钛黑瓷是利用提钒尾渣、黏土和长石类铝硅酸盐矿物，通过特殊的建陶生产工艺制成的装饰材料，产品较普通陶瓷产品具有质地坚硬、抗折强度高、防辐射、抗静电的优势。一方面，提钒尾渣加入量大，一般在40%～60%，作为玻化砖的主要原料。另一方面，提钒尾渣在玻化砖中呈色特殊，本身是一种陶瓷色料。黑色是装饰界永不落伍的流行主色，建陶行业生产的钒钛黑瓷顺应了生产成本低，饰面效果高档的装饰要求。因其综合利用提钒废弃物，具有环保、节能功能，成本较通过添加陶瓷坯体黑色料产品降低约2/3，大受陶瓷生产企业欢迎，目前国内已有多家专业生产钒钛黑瓷的建陶生产企业。
除提矾矿渣外，铜矿尾砂、高炉尾渣在建筑陶瓷中已得到有效应用。
建筑陶瓷坯用色料用量大，按年使用量排序，如表10．2所示。
表10．2 建筑陶瓷常用的坯用色料
10．3．3 坯用色料的基本要求
坯用色料的应用与其在高温下的物理、化学环境相关，所谓环境主要指基础坯料的组成、烧成温度、气氛等工艺条件。这些环境条件有的和釉相同，有的则不同。因此，某些色料既可以在坯中应用，经少许改变后也应用到釉中，如锆系色料，但更多的色料不能通用。
为适应不同的高温环境，一般情况下需要对色料进行选择性应用，具体而言就是对色料的化学性质提出特定的要求。坯用色料的化学性质有如下要求:
1．坯用色料不应含有以硼酸盐、磷酸盐、铅酸盐、锑酸盐为主要成分的化学组分，因为这些组成在高温下起到强熔剂或助熔剂的作用。它们与坯体相互作用的结果，会导致色料的组成和结构发生变化而影响发色，造成变色、褪色，甚至于变得无色。而在一些釉用色料中，常用到硼酸盐、磷酸盐、铅酸盐、锑酸盐等作为主要化学成分。
2．坯体中的钙对于以锌、铁、铬为基础的色料(如红棕)有负面影响，而对于钴蓝系列色料则起到助熔作用。对镁、锌、钡系色料也有负面影响。
3．坯体中的钙、镁对铁系红色色料有明显的负面影响。
4．坯用色料必须在坯体烧成过程中(烧成温度1000℃～1200℃)稳定，并能经受住坯体中熔融组分的腐蚀。
5．颗粒大小和分布
颗粒大小和分布是粉体最重要的测量参数，这两个参数影响着陶瓷色料的一系列特性，影响最大的是颜色、颜色强度、遮盖能力以及流变性能。
对于大多数陶瓷色料而言，其粒径d50应在1～10μm之间，其中釉用色料偏上限，坯用色料可以大一些，即偏下限。就是同为坯用色料、不同颜色、不同品种对颗粒组成的要求也不同，同种色料因用途不同其平均粒径也不相同。如作为干混色料，并不要求平均粒径小，而是要求对色料颗粒的表面要进行改性，以提高流动性。
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