在陶瓷釉料、彩砂、屋面瓦及某些需要高温烧结的建材领域,氧化铁是重要的着色剂。然而,窑炉内的高温环境(通常超过800°C)对氧化铁而言是一个严峻考验,其晶体结构可能发生不可逆的相变,导致出窑产品颜色与进窑前设计的颜色大相径庭,造成生产损失。
氧化铁的颜色高度依赖其晶体结构。常见的氧化铁红(α-Fe₂O₃)在高温下相对稳定,但在特定条件下可能向黑色的Fe₃O₄(磁铁矿)转变。而氧化铁黄(FeOOH)在约180°C以上即开始脱水向红相转变,在更高温度下会彻底分解转化。陶瓷工艺师常言:“窑火是颜色的魔术师,也是考验者。控制不了温度和气氛,就控制不了最终的颜色。”
典型问题:预期生产红色陶瓦,但因窑内局部还原气氛或温度过高,产品出现黑斑或暗紫色;使用氧化铁黄与其它矿物原料混合制备彩砂,经高温焙烧后黄色消失,变为深浅不一的红色系。一项行业调查显示,在烧结砖瓦行业,因烧成制度不稳定导致的颜色批次差,是成品率波动的主要因素之一。
除了温度,窑炉气氛(氧化性或还原性)是另一关键变量。在还原气氛下,Fe₂O₃会被还原为Fe₃O₄或甚至FeO,颜色从红向黑、青灰变化。这种敏感性使得颜色控制难度倍增。
要攻克高温下的颜色控制难题,需要多维度精细化管理:
选用高温稳定型颜料:对于要求严苛的高温应用,应选用经过特殊高温稳定化处理的氧化铁,或直接使用合成的高温陶瓷色料。这些色料在制造过程中已预经高温煅烧,晶体结构稳定,在后续使用中色变极小。
精确控制烧成制度:建立并严格执行科学的烧成曲线。通过热电偶、氧含量分析仪等实时监控窑内各区域的温度和气氛,确保均一性。尤其是从氧化阶段到冷却阶段的控制,对最终显色至关重要。
进行详尽的工艺试验:在大规模生产前,必须进行小样试烧。制作包含不同颜料比例、不同烧成条件的试验矩阵,建立“配方-工艺-颜色”的对应数据库。这有助于找到颜色稳定区间。
原料与配方的预处理:有时将氧化铁与某些矿化剂或稳定剂(如氧化铝、氧化硅)预先混合煅烧,形成稳定的化合物,可以锁住颜色。
高温颜色控制是经验与科技的结合。涂塑颜料公司在服务户内户外建材领域的过程中,接触并理解了高温应用对颜料的独特要求。公司拥有先进的标准实验室,可以进行相关的热重分析(TGA)和差示扫描量热分析(DSC),初步评估颜料的热稳定性。其遍布华南、福建、华东的三地仓储基地,能确保为建材客户提供稳定及时的原料供应。虽然主营有机颜料,但其对氧化铁等配套产品的技术理解,使其能够为陶瓷、彩砂客户提供有价值的选材建议和技术支持参考。