目前多数方法制备的CoAl₂O₄陶瓷颜料的彩度不高,在陶瓷釉料、搪瓷底釉、陶瓷制品3D打印成型等方面的应用受限,此外在某些特殊领域,如永久性色标、防伪耐候涂料等,需要其具有防伪功能,所以本文系统研究制备工艺对CoAl₂O₄陶瓷颜料微观结构和呈色性能的影响规律,并通过稀土掺杂使其获得上转换发光特性,以获得彩度高且具有防伪功能的新型CoAl₂O₄陶瓷颜料,对于开拓陶瓷颜料应用新领域具有重要的科学意义和使用价值。研究结果如下:采用共沉淀法制备CoAl₂O₄陶瓷颜料,发现Co/Al比、溶液pH值、煅烧温度以及分散剂含量均会影响CoAl₂O₄陶瓷颜料的呈色性能,优化得到最佳工艺为Co/Al比0.7:2、pH为11、煅烧温度1200℃、分散剂2%PVP+0.4%CTAB时所得蓝色CoAl₂O₄陶瓷颜料彩度最高;影响CoAl₂O₄陶瓷颜料的本质因素为Co的含量、Co离子价态以及配位数,Co含量过高时可能产生Co³⁺或进入尖晶石结构的八面体空间,改变了Co离子的配位场,从而获得不同的颜色;经1300℃高温烧结后CoAl₂O₄涂层的明度和彩度均有提高,由于形成部分反尖晶石结构,高Co/Al比的CoAl₂O₄仍呈蓝色,同时也具有良好的化学稳定性。提出在CoAl₂O₄陶瓷颜料中通过稀土掺杂使其具有上转换发光特性,发现当进行Er单一掺杂时,对CoAl₂O₄陶瓷颜料物相组成、呈色性能等基本没有影响,但是在950nm红外波段激光激发下产生上转换效应,同时掺杂Er³⁺能够增强CoAl₂O₄的上转换发光强度,最佳掺杂量为1mol%;而采用Er³⁺/Yb³⁺共掺杂时,当Yb掺杂量大于6mol%后会形成氧化物,从而影响到CoAl₂O₄陶瓷颜料的物相组成和呈色性能,当Yb³⁺掺杂量为6mol%时会降低上转换发光效应产生的绿色的发光强度,但是红色发光强度有所提高。利用1mol%Er³⁺和6mol%Yb³⁺掺杂CoAl₂O₄陶瓷颜料在红外激光下的上转换发光特性,可掺入到特殊油墨、油漆、涂料中,或者3D打印成型后成为防伪标志用于商品中。