通过Ni₂O₃、Cr₂O₃、Fe₂O₃、CuO、MnO₂等化工原料引入的优化实验,初步研制了一种1280℃温度下呈色较纯正的低成本Cr-Fe-Ni-Cu-Mn系无钴黑色色料。该色料色度指数为: L*=27.49,a*=1.21,b*=1.45。黑色色料的组成是:氧化铬31、氧化铁42、氧化镍37、氧化铜7、氧化锰7、外加氧化镁3wt%。为了进一步降低成本,在保证色料品质的前提下,进而引入工业废料铜尾砂、铬铁矿取代部分化工原料制备低成本无钴黑色颜料。制得该颜料色度指数为:L*=28.26,a*=1.82,b*=1.35。该黑色色料的组成范围是:氧化铬21～26、氧化铁33.4～35.2、氧化镍37、氧化铜7、氧化锰7、铜尾砂11.8～23.6、铬铁矿10.2～20.4。通过XRD、紫外可见光吸收光谱等测试手段研究分析表明:色料呈现黑色是由于过渡金属离子生成了混合尖晶石晶相所致。铜尾砂、铬铁矿引入杂质离子导致晶相的平均晶胞常数和晶胞体积变化是影响色料的吸光强度和色调变化的主要原因。冷却方式对色料的呈色有影响,按黑度大小排列:水中淬冷>空气中急冷>随炉缓冷。水中淬冷保持了高温时过渡金属离子杂乱无序的分布及晶格畸变增大是吸光强度大的主要原因。保温时间对色料呈色也有影响,随着保温时间的延长,晶体的结晶程度越好,结晶越完整,色料的L*值增大,而a*、b*值减小。所以,此色料的保温时间为60min即可,不需要太长时间。