Báo cáo gốm màu luster

Báo cáo gốm màu luster

MỤC LỤC

Chương 1 Tổng quan về trang trí và màu sắc trên sản phẩm gốm sứ 3

I - Chất tạo màu và nguyên lý tạo màu 3

2 Phân loại và tính chất của các chất tạo màu 3

3 Bột màu và phương pháp chế tạo bột màu 3

II - Lịch sử hình thành và phát triển 12

Chương 3 Giới thiệu một số sản phẩm sử dụng màu luster 16

LỜI NÓI ĐẦU

Gốm sứ là ngành công nghệ, mà quá trình công nghệ hiện đại nhất vẫn song hành cùng những quá trình sản xuất gốm sứ thủ công cổ xưa nhất

Từ rất lâu, người ta đã biết trang trí vàng, bạc và sau này là platin lên bề mặt men…Do mức sống của người dân ngày càng cao, nhu cầu thẩm mỹ ngày càng tăng, trên bề mặt các sản phẩm men gốm sứ việc trang trí các kim loại quý là rất phổ biến Chính vì những yêu cầu khắc khe đó cùng với tốc độ phát triển không ngừng của khoa học vật liệu mà các sản phẩm gốm sứ cao cấp ngày nay có tính chất bóng, óng ánh ngũ sắc, kể cả việc phản chiếu ánh sáng Để đạt được những thành tựu đó người

ta đã nghiên cứu và chế tạo thành công màu trang trí trên men Đó là màu luster.

Là những sinh viên chuyên ngành silicat, việc đi sâu vào nghiên cứu đề tài này đối với chúng em là điều thực sự cần thiết Thông qua bài báo cáo này giúp chúng em có cái nhìn tổng quan hơn về màu sắc trang trí trên các sản phẩm gốm sứ.

Nhóm báo cáo môn Kỹ thuật gốm sứ

Đề tài: Màu luster Lớp VL Si07

Chương 1 Tổng quan về trang trí và màu sắc trên sản phẩm gốm sứ

I - Chất tạo màu và nguyên lý tạo màu:

1 Khái niệm:

Chất tạo màu là hợp chất vô cơ ở dạng oxit hay muối của kim loại chuyển tiếp

đa hóa trị ở dạng riêng biệt,hay hỗn hợp các chất khác ,có khả năng tạo màu khi gia nhiệt ở nhiệt độ cao ,do thay đổi cấu trúc hoặc hóa trị

2 Phân loại và tính chất của các chất tạo màu:

Có 3 loại chất tạo màu:

 Chất màu tạo màu ion :

Gồm các ion : Fe Fe Co Ni Mn Cu Cr3 +, 2 +, 2 +, 2 +, 2 +, 2 +, 3 +

Màu sắc phụ thuộc vào :

Hóa trị của ion tan trong thủy tinh của men

Nhiệt độ và môi trường nung

 Chất màu tạo màu dạng keo:

Do các tinh thể kim loại Au, Ag, Pt ,Cu có kích thước keo tạo thành

Sắc độ màu phụ thuộc vào kích thước hạt keo

 Chất màu tạo màu dạng tinh thể :

Loại này không thông dụng Ở dạng tinh thể bền có cấu trúc :

Spinel loại 1 :RO X O 2 3 hay RX O2 4

Spinel loại 2: 2ROYO 2hay R YO2 4

Chất màu trên cơ sở ZrO2.

Chất màu trên cơ sở granat 3 RO X O YO2 3.3 2.

3 Bột màu và phương pháp chế tạo bột màu :

 Thành phần bột màu gồm :

Chất tạo màu :gồm oxit ,muối của kim loại chuyển tiếp ,đa hóa trị Co, Fe, Mn,

Cu, Ni, Cr, Au…

Chất độn, chất liên kết, phụ gia :cao lin, đất sét, thạch anh

 Các hệ bột màu và phương pháp chế tạo bột màu :

o Không oxy:

Cadmium sulfoselenide, Cd(S Se x, 1−x), là loại bột màu quan trọng cho màu đỏ

và cam cho men

Màu đạt được khi nung hỗn hợp CdS và Se hay CdCO3,S và Se đến nhiệt độ

khoảng 1100o C

o Keo kim loại:

Quan trọng nhất là màu hồng của keo vàng được tổng hợp từ SnCl2 với AuCl3.

Sắc độ thay đổi từ hồng đến tím phụ thuộc vào tỉ lệ Sn/Au

Màu tím này có thể trộn them caolin hay đất sét ở dạng huyền phù tránh màu keo tụ

Thêm AgCl vào màu ngã sang cam,thêm Co màu ngã sang tím

Màu này có giá thành cao nên ít dùng

o Oxit kim loại

Đây là các oxit kim loại nặng hay muối kim loại nặng có màu Khi nung sẽ hòa tan trong pha thủy tinh ở dạng ion Cách này tương tự thuỷ tinh màu nên thường tạo men trong có màu, cường độ mùa tuỳ thuộc vào hàm lượng (%) ôxít gây màu đưa vào và bản chất men Những ôxít màu hoặc muối của chúng khi đưa riêng vào men gốm sẽ cho màu thông thường là:

- CoO, Co2O3, Co3O4, Co(OH)2: cho màu xanh

- NiCO3: cho màu vàng bẩn

- CuO, Cu2O: cho màu xanh khi nung trong trong môi trường ôxy hoá, màu đỏ trong môi trường khử

- Cr2O3: Cho màu lục

- Sb2O3, Sb2O5 cho màu vàng

- FeO, Fe2O3, Fe3O4: cho màu đỏ vang, vàng và nâu khi nung trong trong môi trường ôxy hoá; xanh xám đến xanh đen trong môi trường khử

- MnCO3: cho màu đen, tìm hoặc đen

- SnO2: cho màu trắng (men đục)

- ZrO2: cho màu trắng (men đục)

- TiO2: cho màu vàng

o Bột màu phức tạp và màu trắng

II - Chất màu trang trí dùng cho men:

1 Chất màu trang trí dưới men :

 Dùng trang trí trên bề mặt bán thành phẩm sau khi tạo hình hoặc đã nung sơ bộ.Trang trí xong ,được phủ lớp men trong ,rồi tất cả nung ở nhiệt độ chảy của men

 Do nhiệt độ nung cao nên sắc độ không phong phú bằng màu trên men

 Công thức phối liệu một số màu dưới men:

• Màu lam: SnO2.2,5CoO (xanh lam đậm); Al2O3.0,5CoO.0,5ZnO (xanh trời); Al2O3.0,7CoO.0,3NiO (xanh xám)

• Màu lục: Al2O3.0,8CoO.0,2Cr2O3

• Màu xanh lá non: hỗn hợp Cr2O3, CaCO3 và B2O3

• Màu đỏ: được tạo qua việc tạo chất màu hồng, là hỗn hợp SnO2, SiO2, CaO, B2O3 và một ít Cr2O3

• Màu tím đỏ: AuCl3 và caolanh trộn theo tỷ lệ 1/9

• Màu vàng: ZnO.TiO2 hoặc 0,8.0,2Fe2O3.TiO2

2 Màu trên men:

Màu trên men, về cơ bản cũng giống như màu dưới men, nghĩa là cũng gồm 3 thành phần chính là:

Chất màu + chất chảy + phụ gia (chất độn)

Khác biệt giữa 2 loại màu này là chất chảy Trong trường hợp này, chất chảy sẽ là thủy tinh hoặc frit chảy ở nhiệt độ thấp Do yêu cầu kỹ thuật khác đi ( tráng trên bề mặt men nền), nhiệt độ hấp men thấp hơn so với nhiệt độ màu dưới men nên màu trên men phong phú hơn rất nhiều

Trong kỹ thuật có 2 loại màu trên men:

- Màu nung ở 600 - 8500C

- Màu nung ở nhiệt độ trên 8500C

Màu hấp ở nhiệt độ thấp, khoảng 600 - 8500C được dùng nhiều hơn Màu ở vùng nhiệt độ thấp phong phú, đẹp hơn nhung độ bền hóa, bền cơ kém hơn Chất chảy phải đảm bảo láng chảy đều, đẹp và có khả năng bám dính tốt với men nền ở nhiệt độ biến mềm của men nền hấp ở nhiệt độ cao tren 8500C

Màu trên men có thể chuẩn bị bằng nhiều phương pháp khác nhau:

- Nghiền chất màu lẫn với chất chảy

- Frit hóa chất màu cùng với chất chảy

- Nấu lẫn chất màu cùng với chất chảy

 Công thức phối liệu một số màu trên men

* Màu xanh nước biển: 0,25 CoO.0,35 ZnO.0,1 B2O3.0,4 PbO.0,5 SiO2

* Màu xanh da trời: (15-30)% hỗn hợp (Co.Al2O3) + (85-70)% trợ chảy (PbO.0,5SiO2)

* Màu nâu: 20% hỗn hợp (Fe2O3.Cr2O3) + 80% trợ chảy (PbO.0,5SiO2)

* Màu đỏ vang: (17-20)% Fe2O3 + (83-80)% trợ chảy (PbO.0,5SiO2)

* Màu cam: 18% hỗn hợp (Fe2O3.Al2O3) + 82% trợ chảy (PbO.0,78SiO2.0,24B2O3)

 Một số dung dịch muối trong kỹ thuật làm màu:

Các oxit gây màu được dùng với một lượng rất nhỏ nên khó tạo độ đồng nhất cho phối liệu Để tạo độ đồng nhất, các chất tạo màu tốt nhất được dùng ở các dạng dung dịch muối trôn lẫn với nguyên liệu tạo tinh thể mang màu, thường là

các muối nitơrat hoặc clorua, do dễ phân hủy tạo oxit ở nhiệt độ cao Khí phân hủy từ màu muối ăn mòn thiêt bị và gây ô nhiễm môi trường

Các muối oxit kim loại này cũng có thể dùng trực tiếp làm màu trên hoặc dưới men Các muối này có thể phải tự điều chế Một số dung dịch dùng làm chất màu:

 Màu hồng

Dung dịch AuCl3 (ρ = 1,120 kg.m-3) tới 100ml

 Màu xanh

 Xanh ( Thổ Nhĩ Kỳ):

 Màu nâu:

Dung dịch AuCl3 (ρ = 1,120kg.m-3) 16,7ml

Dung dịch glycerol (ρ= 1,120kg.m-3) 16,7ml

* Trang trí men bằng lớp kim loại mỏng

Ôxít hoặc muối của kim loại có thể làm chất tạo màu cho men gốm sứ Cách này tương tự thuỷ tinh màu nên thường tạo men trong có màu, cường độ màu tuỳ thuộc vào hàm lượng (%) ôxít gây màu đưa vào và bản chất men Những ôxít màu hoặc muối của chúng khi đưa riêng vào men gốm sẽ cho màu thông thường là:

* CoO, Co2O3, Co3O4, Co(OH)2: cho màu xanh.

* NiCO3: cho màu vàng bẩn

* CuO, Cu2O: cho màu xanh khi nung trong trong môi trường ôxy hoá, màu đỏ trong môi trường khử

* Cr2O3: Cho màu lục

* Sb2O3, Sb2O5 cho màu vàng

* FeO, Fe2O3, Fe3O4: cho màu đỏ vang, vàng và nâu khi nung trong trong môi trường ôxy hoá; xanh xám đến xanh đen trong môi trường khử

* MnCO3: cho màu đen, tìm hoặc đen

* SnO2: cho màu trắng (men đục)

* ZrO2: cho màu trắng (men đục)

* TiO2: cho màu vàng

Men cũng có thể được trang trí bằng một lớp rất mỏng kim loại hoặc oxit kim loại Hiệu ứng màu dựa vào độ phản quang của lớp kim loại này, sự óng ánh như xà cừ (men ngũ sắc) khi nhìn dưới những góc độ khác nhau

Các muối kim loại được hòa tan, trộn với chất keo hữu cơ tráng đều lên

bề mặt kim loại; khi hấp lai (580 - 6000C), các chất hữu cơ cháy và bay hơi, để lại trên bề mặt men một lớp rất mỏng kim loại hoặc oxit kim loại phản xạ ánh sang cho màu óng ánh xà cừ Hiệu ứng màu còn có thể do hiệu ứng màu keo, nghĩa là màu phụ thuộc kích thước hạt kim loại khuếch tán trong lớp thủy tinh của men nền

Liên kết giữa men nền và lớp trang trí trong trường hợp này là do sự khuếch tán các ion kim loại vào trong mạng lưới lớp thủy tinh nền (men), hoặc tạo lớp màng kim loại hoặc oxit kim loại rất mỏng trên bề mặt men, khi men ở trạng thái biến mềm

Ví dụ về trang trí men từ resinat kim loại:

50g nhựa thông đun nóng với 150g NaOH trong nồi sứ cho tới khi thành hỗn hợp xà phòng đặc sệt Hỗn hợp khi làm nguội bằng nước biến thành dạng keo dính

1 kg hỗn hợp trên được them 21g H2O và các muối nitơrat, sunfat, clorit của kim loại: 350g FeCl3 hoặc 500g CuSO4.5H2O (cho màu xanh) hoặc 400g KCr(SO4)2; 450g MnSO4 (các muối kim loại Al, Zn, Bi không màu Các muối kim loại có màu: Fe, Ni, Co, Cr, Cu, Cd, Au…) Phản ứng tạo resinat kim loại R-COO-Me (R: gốc hữu cơ, Me-kim loại) Sau đó hỗn hợp được làm nguội và rửa bằng nước

Các hợp chất muối kim loại trên được dùng như những chất màu trang trí

Ở nhiệt độ cao, các gốc hữu cơ cháy và phân hủy, các kim loại liên kết tạo màng mỏng kim loại hoặc các oxit kim loại gây hiệu quả màu Màu tạo theo phương pháp này có ánh ngũ sắc Phương pháp phân hủy resinat kim loại còn dùng tạo bột màu ở nhiệt đô thấp, cỡ hạt rất mịn (20 - 50 nm)

* Lớp trang trí kim loại quý:

Từ rất lâu, người ta đã biết trang trí vàng, bạc và sau này là platin lên bề mặt men…Ngày nay, do mức sống của người dân cao, nhu cầu thẩm mỹ ngày càng tăng, trên bề mặt men gốm sứ việc trang trí các kim loại quý rất phổ biến

Để đưa lên bề mặt sản phẩm gốm, các kim loại quý được hòa tan ở dạng muối

Ví dụ vàng được chế ở dạng muối AuCl3 hòa tan trong dầu etyl và terpentyn, nitrobenzene và clorofort Hàm lượng kim loại 10 - 12%, khi tạo lớp

“mat” (mặt sần) 25 - 40 % Người ta cũng trang trí bột vàng (Au) hoặc Platin (Pt) gồm kim loại nguyên chất nghiền mịn, bạc ít được dùng, do dễ bị sạm đen bởi lớp Ag2S trên bề mặt

Thành phần dung dịch trang trí còn có thể có những kim loại hiếm khác như

Th, U, khi đó màu vàng có thể là vàng chanh, vàng cam, và vàng xanh

3 Chất màu trang trí trong men:

 Còn gọi là men màu

 Dùng rộng rãi trong lĩnh vực mĩ nghệ ,dân dụng, xây dựng , vệ sinh

 Được phủ trực tiếp lên bàn thành phẩm nung ở nhiệt độ chảy của men hoặc trang trí trên lớp men nền chưa nung, tất cả nung ở nhiệt độ chảy của men

 Công thức phối liệu màu vẽ trong men

Loại này có công thức Seger giống nhau: 0,5R2O 0,5 Ôxít màu 1-1,5 SiO2

Chương 2 Màu Luster

I - Khái niệm:

Luster là lớp phủ kim loại mỏng trên bề mặt sản phẩm gốm sứ có tính chất bóng,óng ánh ngũ sắc,phản chiếu ánh sáng

II - Lịch sử hình thành và phát triển:

Lớp men phủ kim loại được sử dụng đầu tiên để vẽ trên sản phẩm thủy tinh.Một số học giả cho rằng nó được phát minh bởi những người hồi giáo ở khu vực Futsat,trong khi một số khác cho rằng màu kim loại bóng láng có nguồn gốc từ La Mã và khu vực nói tiếng ả rập ở Ai Cập trong giai đoạn mà Hồi giáo hưng thịnh

Những chai lọ bằng thủy tinh màu, với những màu đồng và bạc đã được biết đến từ thế kỷ thứ III sau công nguyên.Tuy nhiên, công nghệ về màu luster thực sự có thể xuất hiện vào thế kỷ thứ IV đến thế kỷ thứ VIII sau công nguyên

Màu luster đã được dùng phổ biến ở khu vực Lưỡng Hà vào thế kỷ thứ

IX sau công nguyên, và nhanh chóng phổ biến ở Ba Tư và Syria

Đồ sứ với màu men Luster xuất hiện sau đó,với những sản phẩm đầu tiên được sản xuất ở Ai Cập,trong suốt giai đoạn từ thế kỷ X đến thế kỷ XII Trong khi quá trình sản xuất gốm với màu men luster tiếp tục được tiến hành ở khu vực Trung Đông thì công nghệ này tiếp tục lan sang khu vực châu âu, đầu tiên là khu vực bán đảo Liberia, đặc biệt là ở Malaga, sau,sau đó nó được áp dụng ở Italia.Ở đây công nghệ này được ứng dụng làm gia tăng giá trị của những sản phẩm gốm sứ Maiolica vốn dĩ đã rất được ưa chuộng ở Italia Trong thế kỷ XVI sản phẩm gốm sứ Maiolica với lớp men màu Luster được xem là sản phẩm đặc trưng cho Gubbio (một thị trấn ở vùng đông bắc của Italia)

Màu men Luster phủ trên vật liệu gốm sứ trở nên phổ biến ở

Staffordshire (Anh) vào thế kỷ XIX, nhờ vào công lao của Josiah Wedgwood

người đã giới thiệu những sản phẩm bát đĩa với màu men trắng và hồng ánh bạc như ngọc vào năm 1805

Năm 1810 Peter Warburton phát minh ra kĩ thuật tranfer-printing áp dụng cho màu Luster vàng và bạc.Sau đó nhiều màu khác được phát triển như màu xanh đậm, màu tím, màu kem…

Giữa thế kỉ XIX màu men Luster được ứng dụng nhiều vào nhiều đồ dùng gốm sứ

Thế kỷ XX cho đến nay màu men Luster được ứng dụng trong các sản phẩm gốm sứ với nhiều màu sắc phong phú.Ở Mỹ những sản phẩm này được

ưa chuộng bởi màu sắc bóng láng của chúng và nó cũng có giá khá cao, được ứng dụng cho các sản phẩm đồ dùng ăn uống sang trọng

III - Phân loại và tính chất:

- Có 2 loại :

a) Màu tạo bởi các resinat kim loại yếu:

-Sau khi nung phân hủy thành nguyên tố kim loại,màu tạo thành là màu của nguyên tố kim loại

b) Màu tạo bởi các resinat kim loại trung bình :

-Sau khi nung phân hủy thành thành oxit kim loại,màu tạo thành là màu của oxit kim loại

IV - Nguyên lý tạo màu:

- Bột màu tạo thành là các resinat kim loại (RCOO M , bột màu được )n phối trộn cùng vào frit tạo nên chất màu, sau đó tráng lên sản phẩm và đem nung

- Ở nhiệt độ 600-800oC các risinat kim loại bị phân hủy tạo thành kim loại hoặc oxit kim loại tùy vào kim loại yếu hay trung bình, và cho ra màu sắc tương ứng với kim loại hoặc oxit kim loại đó, màu này được men frit làm cho bám chặt vào bề mặt sản phẩm

V - Phương pháp chế tạo:

1 Các nguyên liệu chính:

a) Nhựa thông :

Nhựa thông là hỗn hợp phức tạp các chất, tạo ra trong quá trình tổng hợp nhựa trong tự nhiên của gỗ mềm Hàm lượng nhựa biến đổi 0.5÷3.0 % lượng gỗ khô

tuyệt đối Thành phần cấu tạo phức tạp biến đổi theo nguồn gốc và quá trình chế biến trong sản xuất

 Thành phần, cấu tạo hóa học của nhựa thông:

Thành phần hóa học của nhựa thông bao gồm: 87÷90% là hỗn hợp của axit

Diterpene hay còn gọi là axit nhựa, 10% là các chất trung tính và 3÷5% là các axit béo Công thức phân tử của nhựa thông có dạng C19H29COOH

Về công thức cấu tạo: Axit Diterpene là các đồng phân của axit abietic (có 7 đồng phân) và d-Pimaric (có 3 đồng phân)

- Axit abietic có tnc = 174 - 175oC; ts = 248 - 250oC, dễ tan trong ete, etanol, benzen, clorofom, axeton; ít tan trong ete dầu hoả và không tan trong nước Dễ

bị oxi hoá, kém chịu nhiệt Tham gia phản ứng tổng hợp đien với anhiđrit maleic, tiếp nhận phản ứng sunfo hoá, nitro hoá và dễ dàng ghép đôi với nitrophenyl điazoni

b) Oxit kim loại tạo màu:

Oxit kim loại quý: Au,Ag,Pt

Oxit kim loại thường :

2) Quá trình chế tạo:

Cho nhựa thông hòa tan trong các dung môi hữu cơ ở nhiệt độ cao Khi nâng nhiệt độ tới 250 – 300oC không có không khí, nhựa thông phân hủy tạo dầu lỏng colophan Colophan thông có khoảng 90% là axít nhựa với công thức chung là C20H30O2, công thức cấu tạo gần giống nhau, đều có khung của phe-nan-tren Phần 10% còn lại không bị xà phòng hóa là hợp chất trung tính Cấu tạo phân tử gốc axít trong colophan thông có nhóm – COOH với các nối đôi,nên các colophan thông có khả năng tham gia các phản ứng xà phòng hóa với xút NaOH Đây là điều kiện cần để tạo rezinát kim loại bằng phản ứng trao đổi ion

Xà phòng hóa colophan thông bằng NaOH, sau đó cho phản ứng với dung dịch muối kim loại để thu các rezinát kim loại tương ứng

Phản ứng xà phòng hóa: đun nóng chảy colophan thông bằng NaOH theo

tỷ lệ (mol): ROOH : NaOH = 1 : 1,8

RCOOH + NaOH = RCOONa + H2O