蓝色陶瓷颜料的制备及在激光釉面打标中的应用

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激光在光滑陶瓷的釉面上的打标,是激光在陶瓷材料方面的新应用,也是陶瓷装饰的重大突破,颠覆了人们对传统的激光打标的认识。传统的激光打标是利用激光的高能量密度,直接将激光作用在待打标物品上,在激光扫描过的路径上留下印刻的痕迹。这种直接印刻的方式在陶瓷釉面上打标,会严重破坏陶瓷产品的完整性和美观性。因而可以同时结合陶瓷釉上彩的装饰方法和激光熔覆的技术,将陶瓷颜料均匀的喷涂于陶瓷釉面上,利用激光的高能量将陶瓷颜料烧烤附着于釉面上,然后用水冲洗掉激光未扫描的部分,被激光扫描过的部分,就被打印在了陶瓷的釉面上。这种新的釉面打标方法,能够在保证釉面不被破坏的情况下,将美丽的标识印在陶瓷釉面上。关于这种新的激光打标方式,国内外鲜有报道,为了证实这种新的达标方式,在实验室条件下制备相关的陶瓷色料和适合釉上彩的低温熔剂(釉),并将其应用于激光在陶瓷釉面打标。蓝色是陶瓷产品釉面标识中使用最多的颜色之一,根据过渡区元素特有的电子构型,现将在实验室条件下制备含钒的蓝色色料、含钴的蓝色色料和含铜蓝色色料,确定色料合成的最佳合成温度和物料配比,并对色料进行差热热重、XRD和颜色的表征。烧制能满足釉上彩的两类低温熔剂——低温硼釉和低温铅釉。将色料和熔剂釉按比例混合,配制成陶瓷颜料。将颜料喷涂于陶瓷釉面上,利用激光打标机在釉面打标,观察熔剂烧成温度是否匹配,色料是否匹配,激光参数对打标的影响。研究表明:钒锆蓝(V-ZrSiO4)色料最佳的合成温度为1000℃,V2O5最佳含量为6%wt;钴镁锡色料最佳的合成温度为1300℃,最佳配比为0.3CoO1.7MgO1SnO2;钴硅色料最佳合成温度为1200℃,最佳的配比为30%Co3O4+70%SiO2;钒锆蓝色料在激光釉面打标中呈色能力弱,不适合激光打标;含钴色料均能呈现鲜艳的蓝色,含铜色料能呈现偏绿的蓝色。颜料中低温熔剂釉烧成温度(T1)和待装饰釉面烧成温度(T2)匹配的温度范围为T2-T1>300℃;激光的扫描速度在100-200mm/s范围内时,具有较高的效率和质量;不同的颜料对应的最佳激光功率和频率不一样,在能打标成功的前提下,应尽量选择较小的功率和和较小的频率。
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