본 연구의 목적은 국내 도자기 산업과 안료 산업발전에 기여하고자 고온에서 안정한 갈색계 및 회색계 무기안료를 개발하고자 하였다. 또한 소성온도에 따른 결정상 생성과 고용관계 그리고, 그에 따른 발색 기구를 알아 보았다. 상업적으로 사용하는 바나디움 지르코니아 블루(DCMA number 14-42-2)의 터키청 안료는 안정적이고 재생산 할 수 있지만, 강한 블루 칼러를 내기엔 부족하다. 블루 세라믹안료에 있어서 DCMA number 7-10-2로 분류된 willemite(Zn2SiO4) 격자에 ...
본 연구의 목적은 국내 도자기 산업과 안료 산업발전에 기여하고자 고온에서 안정한 갈색계 및 회색계 무기안료를 개발하고자 하였다. 또한 소성온도에 따른 결정상 생성과 고용관계 그리고, 그에 따른 발색 기구를 알아 보았다. 상업적으로 사용하는 바나디움 지르코니아 블루(DCMA number 14-42-2)의 터키청 안료는 안정적이고 재생산 할 수 있지만, 강한 블루 칼러를 내기엔 부족하다. 블루 세라믹안료에 있어서 DCMA number 7-10-2로 분류된 willemite(Zn2SiO4) 격자에 코발트 이온을 일부 치환하여 보다 강렬한 파란색 칼러를 얻을 수 있다. willemite Co- Zn2SiO4 (X=0.01, 0.03, 0.05, 0.07 0.09mole)의 조성식을 이용하여 시약급 zinc oxide, cobalt oxide and silicon dioxide 출발원료로 사용 하였으며, mineralizer로 H3BO3첨가 하여 고상법으로 합성 하였다. 소성 범위는 1200~1400℃에서 이루어 졌다. 소성된 안료의 특성은 X-ray diffraction, FT-IRspectroscopy and Raman spectroscopy, SEM으로 분석 하였고, 색상의 특성 분석은 UV-Vis spectroscopy, CIE L* a* b* measurement 하였다. 그 결과 최적의 합성 온도 조건으로 1350℃에서 willemite의 단일상을 얻을 수 있다. 또한, 유지시간에 변화를 주어 발색 기구로 사용된 cobalt의 양을 1.5mol%로 최소화 하였고, 시험편에 under glaze stine로 적용한 결과, 강렬한 파란색을 얻을 수 있었다. Willemite(Zn2SiO4)에 ZnO 대신에 MnO을 치환하여 brown colour 무기안료를 개발하고자 하였다. Zinc oxide(Duksan), Manganese Carbonate(Duksan) and silicon dioxide(Junsei)을 출발원료로 사용하여 MnXZn2-XSiO4 (X=0.1, 0.3, 0.5, 0.7 0.9mole%)의 조성식에 맞추어 고상법으로 합성하였다. 소성은 1200~1350℃에서 이루어 졌다. 소성된 안료의 특성은 X-ray diffraction, FT-IR spectroscopy and Raman spectroscopy, SEM으로 분석 하였고, 색상의 특성 분석은 UV-Vis spectroscopy, CIE L* a* b* measurement 하였다. 1250℃부터 Mn0.3Zn1.5SiO4 와 Mn0.5Zn1.5SiO4 조성에서 willemite의 단일상이 합성되었다. 1250℃/3h에서 합성된 Mn0.5Zn1.5SiO4 안료를 석회바륨유약과 석회아연유약에 각각 7wt% 적용한 결과, L* a* b*값은 각각 30.32, 7.17, 3.14와 32.04, 8.18, 3.49 이었다. ZrTiO4에 Ti 대신에Mn, Fe, Co, Cu등을 치환 고용하여 환원분위기에서 안정하게 사용 할 수 있는 회색안료를 개발하고자 하였다. 합성조건은 ZrTi1-x-yAxByO4 (x=y=0.005, 0.015, 0.035, 0.055, 0.075, 0.095, 0.115 and 0.135mole, A=Mn, Fe, Co, Cu(chromophores), B=Sb(Counterion))의 조성식을 이용하여 고상법으로 1300~1500℃에서 합성하였다. ZrTiO4결정에 Mn2+, Fe3+, Co2+, Cu2+ doping의 양을 변화하여 1400℃/3h으로 소성한 안료를 Raman spectroscopy로 고용 관계를 알아보았다. 결과, Mn2+는 0.035 mole, Fe3+는 0.115 mole, Co2+는 0.015mole, Cu2+는 0.015mole이 고용한계임을 알 수 있었다. Mn, Fe, Co, Cu가 각각의 고용된 안료를 Fig. 24, 25, 26, 27에 나타내었다. 합성된 안료를 석회유약과 석회 마그네시아 유약에 각각 7wt% 적용하여1240℃/1h로 환원분위기에서 소성한 결과, L* a* b* 값은 각각 30.32, 7.17, 3.14와 32.04, 8.18, 3.49 으로gray 칼라를 얻을 수 있었다.
본 연구의 목적은 국내 도자기 산업과 안료 산업발전에 기여하고자 고온에서 안정한 갈색계 및 회색계 무기안료를 개발하고자 하였다. 또한 소성온도에 따른 결정상 생성과 고용관계 그리고, 그에 따른 발색 기구를 알아 보았다. 상업적으로 사용하는 바나디움 지르코니아 블루(DCMA number 14-42-2)의 터키청 안료는 안정적이고 재생산 할 수 있지만, 강한 블루 칼러를 내기엔 부족하다. 블루 세라믹안료에 있어서 DCMA number 7-10-2로 분류된 willemite(Zn2SiO4) 격자에 코발트 이온을 일부 치환하여 보다 강렬한 파란색 칼러를 얻을 수 있다. willemite Co- Zn2SiO4 (X=0.01, 0.03, 0.05, 0.07 0.09mole)의 조성식을 이용하여 시약급 zinc oxide, cobalt oxide and silicon dioxide 출발원료로 사용 하였으며, mineralizer로 H3BO3첨가 하여 고상법으로 합성 하였다. 소성 범위는 1200~1400℃에서 이루어 졌다. 소성된 안료의 특성은 X-ray diffraction, FT-IR spectroscopy and Raman spectroscopy, SEM으로 분석 하였고, 색상의 특성 분석은 UV-Vis spectroscopy, CIE L* a* b* measurement 하였다. 그 결과 최적의 합성 온도 조건으로 1350℃에서 willemite의 단일상을 얻을 수 있다. 또한, 유지시간에 변화를 주어 발색 기구로 사용된 cobalt의 양을 1.5mol%로 최소화 하였고, 시험편에 under glaze stine로 적용한 결과, 강렬한 파란색을 얻을 수 있었다. Willemite(Zn2SiO4)에 ZnO 대신에 MnO을 치환하여 brown colour 무기안료를 개발하고자 하였다. Zinc oxide(Duksan), Manganese Carbonate(Duksan) and silicon dioxide(Junsei)을 출발원료로 사용하여 MnXZn2-XSiO4 (X=0.1, 0.3, 0.5, 0.7 0.9mole%)의 조성식에 맞추어 고상법으로 합성하였다. 소성은 1200~1350℃에서 이루어 졌다. 소성된 안료의 특성은 X-ray diffraction, FT-IR spectroscopy and Raman spectroscopy, SEM으로 분석 하였고, 색상의 특성 분석은 UV-Vis spectroscopy, CIE L* a* b* measurement 하였다. 1250℃부터 Mn0.3Zn1.5SiO4 와 Mn0.5Zn1.5SiO4 조성에서 willemite의 단일상이 합성되었다. 1250℃/3h에서 합성된 Mn0.5Zn1.5SiO4 안료를 석회바륨유약과 석회아연유약에 각각 7wt% 적용한 결과, L* a* b*값은 각각 30.32, 7.17, 3.14와 32.04, 8.18, 3.49 이었다. ZrTiO4에 Ti 대신에Mn, Fe, Co, Cu등을 치환 고용하여 환원분위기에서 안정하게 사용 할 수 있는 회색안료를 개발하고자 하였다. 합성조건은 ZrTi1-x-yAxByO4 (x=y=0.005, 0.015, 0.035, 0.055, 0.075, 0.095, 0.115 and 0.135mole, A=Mn, Fe, Co, Cu(chromophores), B=Sb(Counterion))의 조성식을 이용하여 고상법으로 1300~1500℃에서 합성하였다. ZrTiO4결정에 Mn2+, Fe3+, Co2+, Cu2+ doping의 양을 변화하여 1400℃/3h으로 소성한 안료를 Raman spectroscopy로 고용 관계를 알아보았다. 결과, Mn2+는 0.035 mole, Fe3+는 0.115 mole, Co2+는 0.015mole, Cu2+는 0.015mole이 고용한계임을 알 수 있었다. Mn, Fe, Co, Cu가 각각의 고용된 안료를 Fig. 24, 25, 26, 27에 나타내었다. 합성된 안료를 석회유약과 석회 마그네시아 유약에 각각 7wt% 적용하여1240℃/1h로 환원분위기에서 소성한 결과, L* a* b* 값은 각각 30.32, 7.17, 3.14와 32.04, 8.18, 3.49 으로gray 칼라를 얻을 수 있었다.
This study is to develop blue, brown and gray pigment for the domestic ceramic and pigment industry development. Turquoise blue pigment of Vanadium-zircon blue (DCMA number 14-42-2), which was already commercialized, was stable to be reproduced but insufficient to give strong blue. However, it possi...
This study is to develop blue, brown and gray pigment for the domestic ceramic and pigment industry development. Turquoise blue pigment of Vanadium-zircon blue (DCMA number 14-42-2), which was already commercialized, was stable to be reproduced but insufficient to give strong blue. However, it possible to obtain more intense blue by partially substituting cobalt ions into the willemite(Zn2SiO4) lattice classified into DCMA number7-10-2 for blue ceramic pigment. By the composition of willemite Co-Zn2SiO4(X=0.01, 0.03, 0.05, 0.07, 0.09mole), this study used reagent grade zinc oxide, cobalt oxide and silicon dioxide as starting materials, carrying out the synthesis with solid reaction method by adding H3BO3 as a mineralizer. The firing temperature was between 1200℃ and 1400℃. The characteristics of synthesized pigment were analyzed by X-ray diffraction, Raman spectroscopy and SEM and the characteristics of color tones were analyzed by UV-Vis spectroscopy and CIE-L*a*b*measurement. As a result, the optimal composition was Zn1.95Co0.05 with 1wt% of H3BO3 as a mineralizer and firing condition was 1350℃/3h. L*a*b*value was 29.25, 41.03, -59.93 for on glaze pigment and 37.03, 36.41, -60.03 for under glaze pigment. A willemite brown inorganic pigment was synthesized by substitute MnO for ZnO. Starting materials were reagent ZnO(Duksan), MnCO3(Duksan), and SiO2(Junsei), and the composition of MnxZn2-xSiO4 (X=0.1, 0.3, 0.5, 0.7 0.9mole) was synthesized at 1200~1350℃ by solid state method. The characteristics of synthesized pigment were analyzed by X-ray diffraction, FT-IR spectroscopy, Raman spectroscopy and SEM. The UV-Vis spectroscopy and CIE L* a* b* measurement were employed to analyzed color. Willemite single crystal phase was synthesized with compositions of Mn0.3Zn1.5SiO2 and Mn0.5Zn1.5 SiO2 from 1250℃/3h. The synthesized pigment of Mn0.5Zn1.5 SiO2 at 1250℃/3h was applicated to lime barium glaze and lime zinc glaze and the CIE L* a* b* values were 30.32, 7.17, 3.14 and 32.04, 8.18, 3.49. Attempts were made to develop a stable gray pigment at reducing atmosphere, substituting Ti in ZrTiO4 with Mn, Fe, Co and Cu The pigment synthesized at 1300~1500℃ by solid state method with the composition of ZrTi1-x-yAxByO4 (x = y = 0.005, 0.015, 0.035, 0.055, 0.075, 0.095, 0.115 and 0.135mole, A = Mn(Ⅱ, Ⅲ), Fe(Ⅲ), Co(Ⅱ, Ⅲ), Cu(Ⅱ) (chromophores), B = Sb (counterion). The pigments were fired at 1400℃/3h with substitute amount changes of Mn, Fe, Co and Cu to ZrTiO4 crystals, and analyzed by Raman spectroscopy to figure out substitute limits. Results indicated 0.035mole for Mn, 0.115mole for Fe, 0.015mole for Co and 0.015mole for Cu as substitute limits, respectively. Fig. 25, 26, 27, and 28 represent each substitute pigments of Mn, Fe, Co and Cu. Synthesized pigment was applied to a lime and a lime-magnesia glaze at 7wt% each, and fired at reducing atmosphere of 1240℃/1h. Gray color was obtained with L* a* b* values at 46.62, -0.67, 3.3(Mn), 40.02, -0.73, 1.82(Fe), 0.17, - 0.59, 7.5(Cu) and -0.71, 4.51, 5.7(Co), respectively.
This study is to develop blue, brown and gray pigment for the domestic ceramic and pigment industry development. Turquoise blue pigment of Vanadium-zircon blue (DCMA number 14-42-2), which was already commercialized, was stable to be reproduced but insufficient to give strong blue. However, it possible to obtain more intense blue by partially substituting cobalt ions into the willemite(Zn2SiO4) lattice classified into DCMA number7-10-2 for blue ceramic pigment. By the composition of willemite Co-Zn2SiO4(X=0.01, 0.03, 0.05, 0.07, 0.09mole), this study used reagent grade zinc oxide, cobalt oxide and silicon dioxide as starting materials, carrying out the synthesis with solid reaction method by adding H3BO3 as a mineralizer. The firing temperature was between 1200℃ and 1400℃. The characteristics of synthesized pigment were analyzed by X-ray diffraction, Raman spectroscopy and SEM and the characteristics of color tones were analyzed by UV-Vis spectroscopy and CIE-L*a*b*measurement. As a result, the optimal composition was Zn1.95Co0.05 with 1wt% of H3BO3 as a mineralizer and firing condition was 1350℃/3h. L*a*b*value was 29.25, 41.03, -59.93 for on glaze pigment and 37.03, 36.41, -60.03 for under glaze pigment. A willemite brown inorganic pigment was synthesized by substitute MnO for ZnO. Starting materials were reagent ZnO(Duksan), MnCO3(Duksan), and SiO2(Junsei), and the composition of MnxZn2-xSiO4 (X=0.1, 0.3, 0.5, 0.7 0.9mole) was synthesized at 1200~1350℃ by solid state method. The characteristics of synthesized pigment were analyzed by X-ray diffraction, FT-IR spectroscopy, Raman spectroscopy and SEM. The UV-Vis spectroscopy and CIE L* a* b* measurement were employed to analyzed color. Willemite single crystal phase was synthesized with compositions of Mn0.3Zn1.5SiO2 and Mn0.5Zn1.5 SiO2 from 1250℃/3h. The synthesized pigment of Mn0.5Zn1.5 SiO2 at 1250℃/3h was applicated to lime barium glaze and lime zinc glaze and the CIE L* a* b* values were 30.32, 7.17, 3.14 and 32.04, 8.18, 3.49. Attempts were made to develop a stable gray pigment at reducing atmosphere, substituting Ti in ZrTiO4 with Mn, Fe, Co and Cu The pigment synthesized at 1300~1500℃ by solid state method with the composition of ZrTi1-x-yAxByO4 (x = y = 0.005, 0.015, 0.035, 0.055, 0.075, 0.095, 0.115 and 0.135mole, A = Mn(Ⅱ, Ⅲ), Fe(Ⅲ), Co(Ⅱ, Ⅲ), Cu(Ⅱ) (chromophores), B = Sb (counterion). The pigments were fired at 1400℃/3h with substitute amount changes of Mn, Fe, Co and Cu to ZrTiO4 crystals, and analyzed by Raman spectroscopy to figure out substitute limits. Results indicated 0.035mole for Mn, 0.115mole for Fe, 0.015mole for Co and 0.015mole for Cu as substitute limits, respectively. Fig. 25, 26, 27, and 28 represent each substitute pigments of Mn, Fe, Co and Cu. Synthesized pigment was applied to a lime and a lime-magnesia glaze at 7wt% each, and fired at reducing atmosphere of 1240℃/1h. Gray color was obtained with L* a* b* values at 46.62, -0.67, 3.3(Mn), 40.02, -0.73, 1.82(Fe), 0.17, - 0.59, 7.5(Cu) and -0.71, 4.51, 5.7(Co), respectively.
주제어
#willemite Blue Brown zirconium Titanate gray pigment
학위논문 정보
저자
황동하
학위수여기관
명지대학교 대학원
학위구분
국내박사
학과
신소재공학과
지도교수
이병하
발행연도
2012
총페이지
x, 82 p.
키워드
willemite Blue Brown zirconium Titanate gray pigment
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