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氧化锆在陶瓷色料中的应用
耐驰尔新材料（营口）有限公司）
1、概述
中国是陶瓷故乡，色釉料是陶瓷产品的外衣，装饰美化陶瓷形成色彩斑斓的
陶瓷世界。研究、开发新型色料是提高陶瓷产品质量的重要途径，特别是进入
20世纪后，各国都争先恐后地用氧化锆生产色料，锆基色料风靡全球。由于这
类色料无论是固熔体型还是包裹型最终都是以ZrSiO4为载体，ZrSiO4化学性能
稳定，对熔融金属、酸性试剂抗腐蚀能力很强，只有在高温下与强碱发生反应。
因此用氧化锆生产的锆料具有传统色料无可比拟的优点：
（1） 呈色稳定性好，对陶瓷色料的基本要求是高温条件下不易反应、不放出气
体、抗腐蚀、在熔融釉中溶解度越小越好，锆基色料在这方面性能优越。
（2） 呈色力强，在釉料中加入量较少。
（3） 混溶性好，不同颜色的锆基色料之间可按任意比例在釉料中混合使用，制
备出各种丰富多彩的调和色，使其应用范围大大扩大。
（4） 色泽纯正，这类色料受烧成气氛、基釉成分影响较小，对釉料适应性强，
色料颜色饱和度大，呈色鲜艳。
2、用氧化锆生产色料的种类，生产方法及反应机理
2.1锆钒蓝
1949年美国人Clarence Seabright申请了该色料发明专利，锆钒蓝色料主要
化学成份是由ZrO2、SiO2、V2O5组成，呈现蓝绿色。烧成温度范围为850-950℃。
典型配方见表1：
表1

加入NaF、NaCl起矿化剂作用，在氧化气氛中，尽量提高呈色离子V5+进入
ZrSiO4晶格数量，以期提高色料呈色强度、减少水洗工作量。
2.2锆镨黄
日本人在20世纪50年代通过在ZrO2、SiO2中加入Pr6O11形成鲜明的柠檬

原料
ZrO2 SiO2 V2O5 NH4VO3 NaF NaCl
组成（%） 55-63 26-31 ≤7 ≤7 ≤6 ≤6
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黄色锆基色料。烧成温度范围为900-980℃。典型配方见表2：
表2

基本反应原理如下：首先SiO2与卤素矿化剂发生反应，产生一种挥发性物质，
SiO2+4MX SiX4+2M2O，然后SiX4以气象方式离开SiO2，在新生物表面
分解并产生表面缺陷，其缺陷方程式为：
SiX4 Si4++4e+2X2,接着SiX4和O2以气态形式穿过物层的空隙，并在相界
面上发生反应：SiX4+ZrO2+O2 ZrSiO4+2X
2

2.3锆铁红

1961年诞生了锆铁红锆英石色料。色料主要化学成份是由ZrO2、SiO2、Fe2O
3

组成，形成珊瑚红色。烧成温度范围为1050-1200℃。生产优质锆铁红必须保证

ZrO2与铁质原料充分混合。原料粒度越细，色料红度越高。典型配方见表3：
表3

2.4镉锡红又称包裹红、大红
20世纪80年代发现了一种新型的包晶质色料,90年代后德国DECVSSA.AG
公司首先试制成功了用ZrO2.SiO2包裹Cd（SXSe1-X）大红的高温色料，可在1280℃
的温度下使用。该色料发色纯正、鲜艳，发色范围宽。色料形成主要包括两个阶
段:
(1).由ZrO2、SiO2在矿化剂作用下生成ZrSiO4，形成液相和Cd（SXSe1-X）
微晶。
(2).Cd（SXSe1-X）微晶被ZrSiO4包裹，该现象可根据液相烧结理论作出解释，
在NaSiO3液相中，锆英石颗粒重新排列。通过熔解和析晶作用，将一定量

原料
ZrO2 SiO2 Pr6O11 NaF NH4Cl
组成（%） 55-63 26-31 ≤5 ≤5 ≤6

原料
ZrO2 SiO2 Fe2O3 NaF Na2Si F6
组成（%） 53-63 25-31 8-14 ≤5 ≤6
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的Cd（SXSe1-X）固熔在ZrSiO4之中。典型配方见表4：
表4

2.5锆灰
温度烧成范围在800-1300℃之间，只适用于氧化焰烧成条件，不能用于还原
焰烧成。典型配方见表5
表5

3、用于生产锆基色料的氧化锆技术要求。
3.1氧化锆属于多晶相转化的氧化物。
在不同温度下有三种晶相状态即单斜、立方、四方晶相。在低温时为稳定的
单斜晶结构，从1000℃时形成四方晶相，在1200~2370℃只存在四方晶相，大于
2370℃至熔点则为立方晶相。
3.2影响氧化锆在色料中的因素。
只有单斜锆能做色料。化学锆和电熔氧化锆完全满足单斜晶相这一条件，但
是由于化学锆价格昂贵，成本很高现在大多数色料厂家基本都用脱硅锆做中低挡
锆基色料，用化学氧化锆生产中高档氧化锆色料。锆基色料中氧化锆和二氧化硅
反应生成的硅酸锆作为色料的载体，二氧化锆的质量至关重要。其中锆含量、杂
质含量、晶型结构、粒度、比表面积是影响锆基色料发色力的主要因素。营口阿
斯创化工有限公司作为国内锆系列产品最大专业生产厂，年产电熔氧化锆15000
吨、化学氧化锆5000吨，70%产品远销日本、美国、西班牙等许多国际知名色
料公司。阿斯创公司采用澳大利亚等国优质锆英砂，经过特殊专利技术进行配料、
熔炼、选料、粉磨、分级等工序生产的电熔氧化锆能较好地满足色料要求，突出
表现为锆含量高、杂质含量低、粒度均匀、反应活性好且批次间质量稳定，生产

原料
ZrO2 SiO2 CdCO3 NaF S Se
组成（%） 40-50 18-25 15-22 ≤3 ≤5 ≤5

原料
ZrO2 SiO2 CO NaF NiO2
组成（%） 40-50 18-25 ≤5 ≤5 5-15
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的镨黄色料红度值、黄度值较高、颜色鲜嫩，耐高温。生产的钒蓝色泽明亮。利
用国外的先进工艺技术生产的化学锆纯度高，适用范围广，尤其适合做高档锆铁
红、包裹红色料，色泽鲜艳明快。公司锆系主要产品质量及最佳色料用途如下：

4、结束语
为提高色料质量，广大色料厂家首先应保证其原料稳定，建立稳定的客户供
应链，选择质量、供货都稳定的大型知名公司作为自己的供应商是最有效的途径
之一，同时，硅酸盐行业应尽快制定用于色料生产的氧化锆行业标准，以期规范
原料质量。

参考文献：
1、俞康泰 《陶瓷色釉料与装饰导论》
2、韩雯 《建筑卫生陶瓷色料使用技术》

ZCO-E699.00.030.50.18高档钒蓝、镨黄
ZCO-C1-299.00.030.50.2中挡钒蓝
ZCO-CA98.50.040.50.2中挡钒蓝、镨黄
ZCO-CP＞98.0＜0.06＜1.5＜0.22中、低档钒蓝、镨黄
ZCO-CW＞98.0＜0.06＜1.5＜0.22低档钒蓝、镨黄

ZRO-S＞99.9＜100ppm＜500ppm＜100ppm高档钒蓝、镨黄、铁红、包裹红
ZRO-10
＞99.2＜0.03＜0.3＜0.1

中、高档钒蓝、镨黄

、铁红