công nghệ và quy trình sản xuất chất màu vô cơ dùng trong công nghiệp gốm sứ

Công nghệ chất màu vô cơ dùng trong công nghiệp gốm sứ
MỤC LỤC
Trang 1
Công nghệ chất màu vô cơ dùng trong công nghiệp gốm sứ
LỜI MỞ ĐẦU
Cuộc sống con người ngày càng được nâng cao, nhu cầu về thẩm mỹ vì thế cũng
phát triển không ngừng. Việc mua sắm các sản phẩm có kiểu dáng đẹp và bắt mắt
được chú trọng nhiều hơn. Chất màu ra đời cùng với nhu cầu của xã hội và việc
nghiên cứu, phát triển đa dạng chất màu đã trở nên quan trọng đối với các trường
kỹ thuật chuyên ngành Công nghệ Hóa học. Song song với chương trình môn học
Công nghệ sản xuất các chất màu vô cơ tại trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí
Minh, chúng em được tham gia tìm hiểu kỹ hơn về các hướng ứng dụng của chất
màu vào thực tiễn cuộc sống thông qua các bài tiểu luận về chất màu. Đề tài tìm
hiểu về công nghệ chất màu dùng trong công nghiệp gốm sứ là một đề tài thực tiễn
bởi Việt Nam là một trong những nước xuất khẩu các sản phẩm gốm sứ hàng đầu
thế giới nhưng cũng vấp phải sự cạnh tranh gay gắt của các nước khác, nhất là
Trung Quốc. Các doanh nghiệp Việt Nam muốn sản phẩm gốm sứ của mình có khả
năng cạnh tranh cao, họ phải không ngừng nâng cao chất lượng và phải biết tạo ra
các sản phẩm với những hoa văn, màu sắc độc đáo riêng. Điều đó được thể hiện
thông qua men màu là lớp phủ bên ngoài các sản phẩm gốm sứ.
Thông qua bài tiểu luận tìm hiểu về chất màu dùng trong công nghiệp gốm sứ
này, với sự tìm tòi và tích lũy kiến thức thông qua các tài liệu tham khảo trong sách
cũng như Internet,… chúng em đã có một cái nhìn cụ thể hơn về chất màu và giá trị
của nó mang lại cho gốm sứ. Cùng với đó là việc tìm hiểu về nguyên liệu dùng để
tạo màu và học hỏi các công đoạn tạo men màu như thế nào. Chúng em hy vọng bài
tiểu luận này cũng sẽ giúp các bạn trong lớp có được những hiểu biết nhất định về
chất màu dùng trong công nghiệp gốm sứ.
Và chúng em cũng xin chân thành cảm ơn thầy Ngô Văn Cờ đã tạo điều kiện để
chúng em được tham gia bài tiểu luận này cũng như những kiến thức thầy đã truyền
thụ cho chúng em về chất màu vô cơ.
Trang 2

Công nghệ chất màu vô cơ dùng trong công nghiệp gốm sứ
1. Tổng quan
1.1. Sơ lược về chất màu vô cơ dùng trong sản xuất gốm sứ
- Pigment là tên gọi chung cho tất cả những chất dạng hạt nhỏ không tan trong
dung môi và có khả năng tạo màu, bảo vệ hay có từ tính.
- Do sự khác biệt về khả năng tan trong dung môi nên pigment thường dùng cho
các chất có nguồn gốc vô cơ (phân biệt với dryer - thuốc nhuộm).
- Men màu đã xuất hiện trên thế giới từ mấy nghìn năm trước, song song với quá
trình phát triển của các làng nghề gốm sứ, là kết quả sáng tạo của nhân dân lao
động nhiều nước, trong đó có Trung Quốc và Việt Nam.
- Việc sử dụng men màu trong chế tác gốm sứ giúp nâng cao giá trị thẩm mỹ cũng
như kinh tế cho sản phẩm.
- Ở châu Âu, người ta dùng màu đã tinh chế sẵn trong sản xuất gốm sứ từ hàng thế
kỷ nay.Còn châu Á nói chung, trong đó có Việt Nam vẫn còn quen dùng các quặng
để tạo màu cho gốm sứ dưới dạng các khoáng vật thiên nhiên.
- Việc sử dụng này đều có ưu thế và nhược điểm riêng của nó.
Ví dụ: màu tinh chế thì rất ổn định qua độ lửa, nhưng kém phần đa dạng. Dù nhiều
màu đến đâu cũng cảm thấy một sự lặp đi lặp lại cố định. Còn màu dưới dạng tự
nhiên thì đậm nhạt, sâu nông, biến hóa màu sắc bất ngờ thường xảy ra qua độ lửa,
nên dù ít màu mà dễ đa dạng, dễ đẹp, nhưng cũng hay bị hư hỏng.
1.2. Tình hình sản xuất, tiêu thụ, định hướng phát triển của công nghiệp sản xuất
gốm sứ
- Xu thế mua sắm hiện nay của người tiêu dùng là những sản phẩm phải “đẹp”,
phải có tính thẩm mỹ cao. Hơn nữa đối với ngành công nghiệp sản xuất gốm sứ,
khi mà phần lớn các sản phẩm được dùng để trang trí hay được xem như các “tác
phẩm nghệ thuật” thì sự đa dạng về màu sắc, cách trang trí là yếu tố quyết định.
- Như vậy, có thể nói rằng sự phát triển của ngành công nghiệp gốm sứ đi kèm với
sự phát triển của công nghệ sản xuất chất màu phục vụ chế tác cho nó.
- Căn cứ trên tình hình phát triển của ngành công nghiệp gốm sứ, ta có thể định
hình được quá trình sản xuất chất màu đi kèm với nó như thế nào, cụ thể:

+ Theo số liệu thống kê từ Tổng cục Hải Quan, năm 2011 cả nước đã xuất khẩu
được 358,6 triệu USD sản phẩm gốm sứ, tăng 13,15% so với năm 2010.
Trang 3
Công nghệ chất màu vô cơ dùng trong công nghiệp gốm sứ
+ Trong các thị trường xuất khẩu sản phẩm gốm sứ của Việt Nam, có nhiều thị
trường xuất khẩu đạt kim ngạch trên 10 triệu USD như Hàn Quốc, Malaysia, Pháp,
Đức, Nhật, Hoa Kỳ,… Trong đó Nhật Bản là thị trường có kim ngạch xuất khẩu
cao nhất, chiếm 14,7% thị phần kim ngạch xuất khẩu.
Bảng 1. Thống kê thị trường xuất khẩu sản phẩm gốm sứ năm 2011
Đơn vị: USD
KNXK năm
2011
KNXK
Năm 2010
% +/- KN
so năm
2010
Trị giá 358.625.58
2
316.933.45
0
13,15
Nhật Bản 52.928.616 37.857.542 39,81
Đài Loan 40.216.835 32.908.220 22,21
Hoa Kỳ 36.279.219 33.035.918 9,82
Thái Lan 24.638.001 14.538.011 69,47
Đức 24.494.204 28.004.490 -12,53
Campuchia 20.930.720 15.858.484 31,98
Pháp 19.089.427 17.703.291 7,83
Oxtrâylia 17.765.757 14.446.436 22,98

Hàn Quốc 12.306.003 11.298.726 8,91
Malaixia 11.443.798 9.343.884 22,47
Anh 9.563.580 9.340.534 2,39
Trang 4
Công nghệ chất màu vô cơ dùng trong công nghiệp gốm sứ
Hà Lan 5.356.151 6.822.069 -21,49
Đan Mạch 4.696.103 3.894.019 20,60
Canada 3.727.315 3.621.967 2,91
Italia 3.175.658 2.923.093 8,64
Tây Ban Nha 2.979.201 3.671.258 -18,85
Thuỵ Sỹ 2.953.406 3.373.830 -12,46
Nga 2.553.913 2.030.203 25,80
Bỉ 2.460.194 3.873.604 -36,49
Thuỵ Điển 1.879.613 2.037.690 -7,76
Trung Quốc 1.322.112 1.850.612 -28,56
Nguồn: Vinanet
- Theo Hiệp Hội Gốm sứ xây dựng Việt Nam, Việt Nam đứng trong top 5 quốc gia
xuất khẩu gốm sứ hàng đầu thế giới, chỉ sau Trung Quốc. Tuy nhiên với hàng gốm
gia dụng trong nước, các doanh nghiệp Việt Nam hiện chỉ chiếm 30% thị phần,
70% thị phần còn lại thuộc về hang Trung Quốc. (Nguồn: Vinanet, 28-10-2011).
- Điều này chứng tỏ các sản phẩm gốm sứ Việt Nam hiện đang bị cạnh tranh gay
gắt bởi các sản phẩm gốm sứ đến từ Trung Quốc. Để giải quyết bài toán này, chúng
ta cần phải quan tâm đến việc hạ giá thành sản phẩm nhưng chất lượng không
ngừng nâng cao, đa dạng màu sắc, mẫu mã, tính thẩm mỹ cho các sản phẩm gốm sứ
tốt hơn nữa.
1.3. Các sản phẩm gốm sứ của các làng nghề gốm sứ tiêu biểu ở Việt Nam
- Các doanh nghiệp và làng nghề gốm sứ Việt Nam phân bố chủ yếu ở các tỉnh phía
Bắc và miền Nam. Phía Bắc gồm các tỉnh như Hải Dương, Hưng Yên, Bắc Ninh,
thành phố Hà Nội. Ở miền Nam tập trung tại các tỉnh Bình Dương, Đồng Nai,
Vĩnh Long.

Trang 5
Công nghệ chất màu vô cơ dùng trong công nghiệp gốm sứ
- Một số doanh nghiệp và làng nghề gốm sứ tiểu biểu ở Việt Nam:

Gốm Làng Bát Tràng – Hà Nội Gốm Làng Thổ Hà – Bắc Giang

Gốm DN Minh Long Gốm DN Cường Phát
2. Lý thuyết về chất màu vô cơ dùng trong công nghiệp gốm sứ
2.1. Đặc trưng và ứng dụng chất màu vô cơ trong công nghiệp gốm sứ
- Khác với chất màu hữu cơ, các bột màu vô cơ chỉ phân tán dưới dạng các hạt rắn
chứ không tan trong môi trường mà chúng tạo màu. Do đó cỡ hạt càng bé sẽ cho sự
phân tán càng tốt và màu sắc sẽ đẹp, dễ sử dụng.
Trang 6
Công nghệ chất màu vô cơ dùng trong công nghiệp gốm sứ
- Ưu điểm của chất màu vô cơ là bền với môi trường, thời tiết, ánh sáng, nhiệt độ,
… Nhược điểm của chúng là do tồn tại dưới dạng hạt phân tán trong môi trường
chứ không tan nên tính chất và khả năng áp dụng phụ thuộc nhiều vào cỡ hạt.
2.1.1. Tính chất quang - lý
- Giá trị của một loại bột màu vô cơ phụ thuộc vào những tính chất quang lý của
chúng, bao gồm các đặc trưng về cấu trúc tinh thể, cỡ hạt và phân bố cỡ hạt, dạng
hình học của hạt, sự kết tụ… và các tính chất hóa học như thành phần, độ tinh khiết
và độ bền hóa học.
- Có hai thuộc tính quan trong nhất của bột màu là:
+ Khả năng tạo màu cho môi trường mà chúng được phân tán.
+ Độ đục (chắn sáng) của chất màu: là một hàm của cỡ hạt và sự khác nhau giữa
chỉ số khúc xạ giữa hạt màu và môi trường phân tán.
Hai thuộc tính này quyết định giá trị của chất màu và phạm vi ứng dụng của nó.
- Tính chất màu của bột màu được xác định trên các đặc trưng như màu sắc, độ bền
màu, độ đục, độ đồng nhất của màu, độ bền thời tiết, bền nhiệt, bền hóa. Môi
trường phân tán và điều kiện chế tạo là những yếu tố ảnh hưởng lớn đến tính chất

màu của bột màu.
2.1.2. Tính chất hóa học
- Các tính chất hóa học quan trọng của bột màu là:
+ Thành phần hóa học.
+ Độ tinh khiết.
+ Hệ số tỉ lượng trong phân tử.
Các tính chất này quyết định tính chất màu và giá trị sử dụng của chất màu. Nếu
chất màu mà chứa các tạp chất là kim loại nặng, cho dù hàm lượng rất nhỏ thì cũng
không được phép sử dụng trong đời sống và thương mại vì lý do sức khỏe và môi
trường.
2.1.3. Cấu trúc tinh thể
- Thông tin về cấu trúc tinh thể như pha tinh thể, pha tạp chất hay pha nguyên liệu
chưa chuyển hóa tồn tại trong hạt màu, độ tinh thể là những đặc trưng quan trọng
quyết định đến tính chất màu của bột màu.
Trang 7
Công nghệ chất màu vô cơ dùng trong công nghiệp gốm sứ
- Một chất màu lý tưởng là chất màu chỉ chứa một pha đặc trưng và có độ tinh thể
cao. Sự tồn tại pha thứ hai hoặc pha tạp thường làm giảm các tính chất màu của hạt
màu.
2.1.4. Khả năng phối màu
- Khả năng phối màu của bột màu là khả năng mà một chất màu có thể pha trộn với
chất màu khác nhau theo tỉ lệ xác định để tạo ra các màu trung gian khác nhau.
- Khả năng phối màu của chất màu thể hiện ở việc chất màu này khi trộn cùng với
chất màu khác thì vẫn giữ nguyên được các tính chất quý của riêng mình, đồng thời
không làm giảm hay phá hủy các tính chất màu của chất màu khác.
2.1.5. Úng dụng
Chất màu vô cơ được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp gốm sứ thông qua
men gốm. Vì chất màu dùng trong gốm sứ ở Việt Nam chủ yếu sử dụng dưới dạng
các quặng tự nhiên chưa qua tinh chế nên ta khảo sát một số tính chất màu sắc của
các quặng này.

2.2. Nguyên nhân gây màu của các khoáng vật dùng sản xuất men gốm
- Màu trong mem gốm bản chất chúng là các loại khoáng tự nhiên hay nhân tạo có
mạng lưới tinh thể, bền màu, bền nhiệt, không tan trong men nóng chảy.
- Có nhiều nguyên nhân gây màu trong men gốm nhưng nhìn chung có 4 nguyên
nhân chính:
+ Sự chuyển mức năng lượng trong các ion của nguyên tố chuyển tiếp hay còn gọi
là sự chuyển electron nội.
+ Sự chuyển điện tích trong cùng một cấu trúc tinh thể đối với các ion nằm cạnh
nhau.
+ Sự chuyển điện tử trong các khuyết tật của cấu trúc tinh thể.
+ Sự chuyển mức các dải năng lượng.
2.2.1. Sự chuyển electron nội
- Khi ánh sáng chiếu vào trong một khoảng bước sóng xác định từ thì các điện tử bị
kích thích ở orbital d hoặc f. Nguyên nhân gây màu ở đây là do sự hiện diện của
các ion kim loại chuyển tiếp có các orbital d hoặc f chưa được lấp đầy .
- Một đặc điểm nữa là do sự có mặt của các nguyên tố họ lantanoid cho các giải
hấp thụ yếu nhọn cho nên sắc màu cường độ màu nhạt.
Trang 8
Công nghệ chất màu vô cơ dùng trong công nghiệp gốm sứ
- Các khoáng vật thông thường trong trường hợp này là monazite, xenotime,
bastnasite,… và một số apatite, calcite scheelite,…
2.2.2. Sự chuyển electron giữa các nguyên tố lân cận nhau hay sự chuyển điện tích
- Trong mạng lưới tinh thể các ion nằm lân cận nhau có khả năng chuyển điện tích
khi có sự kích thích của tia tử ngoại, sự dịch chuyển điện tích này có thể là từ kim
loại sang kim loại, hay từ phồi tử sang kim loại, hoặc cũng có thể là từ kim loại
sang phối tử khi chúng hấp thụ ánh sáng nằm trong vùng khả kiến, ứng với dảy
năng lượng từ 95 – 97 kcal.
- Bản chất của quá trình này là một quá trình quang hóa oxy hóa - khử :
+ Sự chuyển điện tích diễn ra càng dễ dàng khi có sự hiện diện của các ion có nhiều
mức hóa trị khác nhau nằm cạnh nhau trong cùng một mạng lưới tinh thể như

Mn
2+
và Mn
3+
, Fe
3+
và Fe
2+
, Ti
3+
và Ti
4+
.
+ Sự chuyển điện tích diễn ra thuận lợi hơn nếu có sự trao đổi thay thế các ion đồng
điện tích trong mạng lưới tinh thể ví dụ như sự thay thế ion Fe
2+
bằng ion Mg
2+
hay
Al
3+
bằng Fe
3+
.
+ Sự thay thế này dẫn đến một hệ quả tất yếu là năng lượng kích thích nhỏ do vậy
có thể ở điều kiện bình thường là có thể bị kích thích cho nên cường độ màu đậm
hơn .Cường độ màu trong trường hợp này phải gấp từ 100 cho đến 1000 lần so với
sự chuyển mức năng lượng ở 3d.
- Thông thường các khoáng vật thường gặp trong tự nhiên cũng như nhân tạo trong
trường hợp này là augite, biotite, cordierite, amphibile, glaucophane.

2.2.3 Sự chuyển electron cảm ứng do các khuyết tật trong mạng lưới tinh thể
- Trong các khoáng có chứa chủ yếu là các hợp chất kim loại kiềm và kiềm thổ, nó
có chứa các tâm màu và các khuyết tật mạng lưới tinh thể. Ở những chổ khuyết tật
này có khả năng hấp thụ ánh sáng trong vùng khả kiến tạo ra màu sắc.
- Có hai loại tâm màu chủ yếu là tâm F (các điện tử chiếm lỗ trống và tâm F’ (các
điện tử chiếm hốc mạng).
- Các khoáng vật thông thường xuất hiện các tâm màu là flourite, calcite, halite,…
Ngoài ra trong một số khoáng nếu bị nhiễm bẩn các tạp chất là các khoáng có chứa
các nguyên tố phóng xạ như zircon, allanite.
Trang 9
Công nghệ chất màu vô cơ dùng trong công nghiệp gốm sứ
2.2.4. Sự chuyển các dải năng lượng
- Sự đậm màu của các khoáng sulphide và các khoáng vật khác nhau có họ với
chúng có cùng một cơ chế là do sự chuyển dải năng lượng trong vùng từ vùng hóa
trị tới vùng dẫn trong tinh thể ,các đỉnh hấp thụ ánh sáng nằm trong vùng khả kiến
rộng nên chúng có cường độ màu đậm.
2.3. Các nguyên tố gây màu trong men gốm
- Màu của các sản phẩm men gốm được quyết định bởi sự có mặt các nguyên tố
kim loại chuyển tiếp. Đó là các kim loại có lớp vỏ điện tử chưa được điền đầy đủ ở
phân lớp d hay f trong cấu hình điện tử của nó.
- Trong tổng hợp màu cho men gốm người ta thường đưa vào các kim loại chuyển
tiếp bằng cách trộn với phối liệu các oxit của nó hay các hợp chất hydroxit, các
muối có khả năng phân hủy tạo được các oxit khi nung ở nhiệt độ cao sau đó đem
nghiền và nung sấy và làm các công đoạn tiếp theo.
- Việc đưa vào các hợp chất có khả năng phân hủy ở nhiệt độ cao theo các phản
ứng trong pha rắn diển ra một cách dể dàng hơn do oxit sinh ra lúc này có hoạt tính
cao hơn khi ta đưa trực tiếp oxit vào để phản ứng.
- Dưới đây là bảng các hệ nguyên tố hóa học có thể tham gia sản xuất màu cho gốm
sứ: (Nguồn: “Công nghệ sản xuất chất màu gốm sứ”, TS. Lê Văn Thanh & KS.
Nguyễn Minh Phương, NXB Xây dựng).

Trang 10
Công nghệ chất màu vô cơ dùng trong công nghiệp gốm sứ
Bảng 2. Các hệ nguyên tố hóa học có thể tham gia sản xuất màu cho gốm sứ
3. Nguyên liệu và tiêu chuẩn chất màu trong công nghiệp gốm sứ
3.1. Một số oxit gây màu thông dụng trong sản xuất men gốm
- Oxit hoặc muối của kim loại có thể làm chất tạo màu cho men. Cường độ màu tuỳ
thuộc vào hàm lượng (%) oxit gây màu đưa vào và bản chất men.
- Những oxit màu hoặc muối của chúng khi đưa riêng vào men gốm sẽ cho màu
thông thường là:
+ CoO, Co
2
O
3
, Co
3
O
4
, Co(OH)
2
: cho màu xanh.
+ NiCO
3
: cho màu vàng bẩn.
+ CuO, Cu
2
O: cho màu xanh khi nung trong trong môi trường ôxy hoá, màu
đỏ trong môi trường khử.
Trang 11
Công nghệ chất màu vô cơ dùng trong công nghiệp gốm sứ
+ Cr

2
O
3
: Cho màu lục.
+ Sb
2
O
3
, Sb
2
O
5
: cho màu vàng.
+ FeO, Fe
2
O
3
, Fe
3
O4: cho màu đỏ vang, vàng và nâu khi nung trong trong môi
trường ôxy hoá; xanh xám đến xanh đen trong môi trường khử.
+ MnCO
3
: cho màu đen, tím hoặc đen.
+ SnO
2
: cho màu trắng (men đục).
+ ZrO
2
: cho màu trắng (men đục).

+ TiO
2
: cho màu vàng.
- Dưới đây chúng ta sẽ khảo sát cụ thể hơn những chất màu quan trọng trong công
nghiệp gốm sứ:
3.1.1. Cr
2
O
3
- Phân tử lượng: 152 đvC.
- Nhiệt độ nóng chảy: 2265
0
C.
- Cr
2
O
3
luôn cho màu xanh lục (xanh crom) đặc trưng dù nung chậm hay nhanh,
môi trường lò oxy hóa hay khử. Tuy nhiên nó cho men màu xanh mờ và nhạt. Nếu
có CaO, màu xanh có thể chuyển sang màu xanh cỏ.
- Có thể chuyển màu xanh xám của Crom thành màu xanh lông công bằng cách
thêm Oxit Coban (II) (1% mỗi loại, có thể phải có thêm một chút MgO), sử dụng
trong các loại men chứa Bo và Natri.
- Oxit Crom kết hợp với thiếc cho màu hồng. Vì vậy nếu cần làm sáng màu xanh
crom có thể sử dụng vôi bột trắng và Oxit nhôm thay vì dùng thiếc. Màu hồng
crom-thiếc chuyển sang màu tím nếu trong men có lượng đáng kể Bo.
- Nếu men có thành phần là: 3,3 SiO
2
, 0,27 Al
2

O
3
, 0,2 B
2
O
3
, 0,15 Li
2
O, 0,5 CaO,
0,1 MgO, 0,15 Na
2
O được pha màu 5% Oxit thiếc, 0,6% Cacbonat Coban, 0,17%
Oxit Crom sẽ có màu tím.
- Oxit Crom trong men có hàm lượng chì cao sẽ tạo thành cromat chì màu vàng.
Trong men gốc nên có thêm các Oxit kiềm thổ. Thêm Oxit kẽm sẽ có thể tạo màu
cam. Dưới 950°C, trong men có hàm lượng chì cao, nhôm thấp, Oxit Crom cho
màu đỏ đến cam, thường có dạng kết tinh bề mặt. Nếu thêm sođa màu sẽ chuyển
sang vàng.
Trang 12
Công nghệ chất màu vô cơ dùng trong công nghiệp gốm sứ
3.1.2. Cu
2
O
- Phân tử lượng: 143 đvC.
- Điểm nóng chảy: 1.235°C.
- Người ta chỉ cần dùng một lượng rất nhỏ Oxit đồng (I) (0,5%) để tạo màu đỏ sáng
cho gốm sứ bằng cách nung khử CuO (màu đen) thành Cu
2
O màu đỏ sáng:
2CuO + CO = Cu

2
O + CO
2
- Nếu hàm lượng đồng cao hơn, có thể dẫn đến xuất hiện các hạt đồng kim loại nhỏ
li ti trong men chảy tạo thành màu đỏ sang de-boeuf. Nếu có Bo trong men khử
đồng đỏ người ta sẽ có màu tím.
- Trong men đồng đỏ sử dụng nhiều nguyên liệu fenspat, thêm Oxit Bari tạo ra màu
từ xanh thổ đến lam thẫm, tùy theo hàm lượng Oxit đồng. Flo khi được sử dụng với
Oxit đồng cho màu lục ánh lam.
3.1.3. CuO
- Phân tử lượng: 79,54 đvC.
- Điểm nóng chảy: 1.148°C.
- Trong môi trường oxy hóa bình thường, CuO không bị khử thành Cu
2
O và nó tạo
màu xanh lục trong suốt cho men.
- Có thể tạo màu tím cho men nếu trong men có một ít Oxit đồng tạo màu xanh lục
(CuO) và một ít Oxit đồng đỏ (Cu
2
O). Hiệu quả này thường có được nếu men có
hàm lượng CaO (vôi sống) cao hay nếu quá trình nung trong giai đoạn đầu là môi
trường oxy hóa và các giai đoạn sau đó là môi trường trung tính. Sắc màu xanh lục
có thể thay đổi tùy theo tốc độ nung. Màu đẹp nhất khi nung nhanh. Sắc xanh còn
tùy thuộc vào sự hiện diện của các oxit khác (ví dụ: chì hàm lượng cao sẽ cho màu
lục sẫm hơn, các oxit kiềm thổ hay Bo hàm lượng cao sẽ kéo về phía sắc xanh lam).
- CuO kết hợp với thiếc hay Ziricon cho màu xanh thổ hay lục-lam trong men kiềm
thổ (hàm lượng KNaO cao) và alumina thấp.
- CuO trong men (bari/kẽm/natri) cho màu xanh lam. K
2
O có thể làm cho men có

CuO ngả sắc vàng.
3.1.4. Fe
2
O
3
- Phân tử lượng: 159,69 đvC.
Trang 13
Công nghệ chất màu vô cơ dùng trong công nghiệp gốm sứ
- Hệ số giãn nở: 0,125.
- Điểm nóng chảy: 1.565°C.
- Các hợp chất sắt là các chất tạo màu phổ biến nhất trong ngành gốm. Sắt có thể
biểu hiện khác biệt tùy thuộc môi trường lò, nhiệt độ nung, thời gian nung và tùy
theo thành phần hóa học của men. Do đó có thể nói nó là một trong những nguyên
liệu lý thú nhất.
- Trong môi trường nung oxy hóa, nó vẫn là Fe
2
O
3
và cho màu men từ hổ phách
đến vàng nếu hàm lượng tối đa trong men là 4% (rõ rệt hơn nếu men có Oxit chì
(II) và vôi), cho men màu da rám nắng (nâu vàng) nếu hàm lượng khoảng 6% và
cho màu nâu nếu hàm lượng Oxit sắt (III) cao hơn.
- Hơn nữa, màu đỏ của Fe
2
O
3
có thể biến đổi trên một khoảng rộng trong khoảng
nhiệt độ nung thấp. Nếu nung thấp thì có màu cam sáng. Nhiệt độ tăng màu sẽ
chuyển sang đỏ sáng rồi đỏ sậm và cuối cùng là nâu.
- Trong men khử có Oxit sắt (III), men sẽ có màu từ xanh thổ đến lục nhạt (khi men

có hàm lượng sôđa cao, có Oxit Bo).
- Trong men chứa calci, Oxit sắt (III) có khuynh hướng cho màu vàng. Trong men
kiềm cho màu từ vàng rơm đến nâu vàng.
- Men chì nung thấp, men kali và natri có màu đỏ khi thêm Oxit sắt (III) (không có
sự hiện diện của Bari).
3.1.5. MnO
- Phân tử lượng: 70,9 đvC.
- Hệ số giãn nở: 0,05.
- Điểm nóng chảy: 1.650°C.
- MnO kết hợp với silica cho màu tím nếu trong men không có alumina và cho màu
nâu nếu có alumina. Màu nâu mangan khác và đẹp hơn màu nâu sắt.
- Nếu men nung dưới 1.080°C, MnO cho màu nâu cà phê khi có mặt thiếc, cho màu
nâu xỉn khi có chì và hàm lượng thấp kiềm.
3.1.6. MnO
2
- Phân tử lượng: 86,9 đvC.
- Hệ số giãn nở: 0,05.
Trang 14
Công nghệ chất màu vô cơ dùng trong công nghiệp gốm sứ
- Điểm nóng chảy: 1.080°C.
- MnO
2
có thể cho màu tím trong men kiềm cao (KNaO) và alumina thấp, có mặt
Oxit Coban càng tốt.
- Các vết màu với thành phần 8 sắt, 4 mangan và 0,5 côban cho màu đen tuyền.
3.1.7. SnO
2
- Phân tử lượng: 150,7 đvC.
- Nhiệt độ nóng chảy: khoảng 1127
0

C.
- Là một chất rắn màu trắng nên được dùng để tạo màu trắng trên men đục.
- SnO
2
dễ dàng phản ứng với Crom (chỉ cần lượng rất nhỏ) tạo ra màu hồng.
- Hơn nữa, SnO
2
còn là thành phần cơ sở cho việc tổng hợp chất màu khác như
xanh da trời với Coban hay với CuO cho màu lam…
3.1.8. NiO
- Phân tử lượng: 74,7 đvC.
- Điểm nóng chảy: 1.453°C.
- Oxit Niken với Oxit thiếc cho màu xanh thép. Nếu hàm lượng thiếc cao thì có thể
có màu xanh oải hương.
- Oxit Niken và Oxit Canxi cho màu nâu vàng.
- Oxit Niken với Oxit Bari cho màu nâu.
- Oxit Niken trong men chì cho màu xám.
- Oxit niken có thể cho màu hồng trong men Kali cao.
- Oxit Niken cho màu vàng trong men Liti.
- Oxit Niken với hàm lượng cao MgO cho màu xanh lục, tốt hơn nếu có mặt kẽm.
Trang 15
Công nghệ chất màu vô cơ dùng trong công nghiệp gốm sứ
* Một số hình ảnh về các oxit kim loại tạo màu cho gốm sứ:

Oxit Crom (III) Oxit Coban (III)

Oxit đồng (I) Oxit đồng (II)

Oxit sắt (III) Oxit Niken
Trang 16

Công nghệ chất màu vô cơ dùng trong công nghiệp gốm sứ
3.2. Tiêu chuẩn chất màu dùng trong công nghiệp gốm sứ
- Mỗi nguyên liệu dùng để sản xuất chất màu dùng trong công nghiệp gốm sứ có
những tiêu chuẩn riêng. Hơn nữa, với cùng một nguyên liệu được sử dụng theo các
phương pháp khác nhau cũng khác nhau.
- Dưới đây xin dẫn ra một số tiêu chuẩn tham khảo từ giáo trình “Công nghệ sản
xuất chất màu gốm sứ”, TS. Lê Văn Thanh & KS. Nguyễn Minh Phương, NXB
Xây dựng.
Bảng 3. Yêu cầu kỹ thuật của Oxit Crom kỹ thuật
Bảng 4. Yêu cầu kỹ thuật của Bicromat Kali
Trang 17
Công nghệ chất màu vô cơ dùng trong công nghiệp gốm sứ
Bảng 5. Yêu cầu kỹ thuật của Sunfat sắt kỹ thuật
Bảng 6. Yêu cầu kỹ thuật của Sunfat Niken
Bảng 7. Yêu cầu kỹ thuật của Sunfat đồng
Bảng 8. Yêu cầu kỹ thuật của phèn nhôm Kali
Trang 18
Công nghệ chất màu vô cơ dùng trong công nghiệp gốm sứ
Bảng 9. Yêu cầu kỹ thuật của Sunfat kẽm
4. Quy trình sản xuất chất màu trong gốm sứ
4.1. Các phương pháp sản xuất pigment
Việc phân loại các phương pháp sản xuất pigment vô cơ là rất khó khăn và có
nhiều cách phân loại khác nhau. Ở đây ta tạm chia thành hai phương pháp sản xuất
dựa trên quá trình điều chế chúng từ dung dịch (phương pháp ướt) hay đốt nóng ở
nhiệt độ cao (phương pháp khô), tuy nhiên việc phân chia này cũng không được
chặt chẽ và chính xác lắm vì có khi phải kết hợp cả hai phương pháp trong cùng
một quá trình sản xuất.
4.1.1. Phương pháp ướt
- Do đặc điểm có nhiều loại pigment vô cơ, nhất là các pigment oxit kim loại
thường bị biến đổi tính chất khi đốt nóng ở nhiệt độ cao nên khi điều chế chúng ta

phải hạn chế tối đa ảnh hưởng của nhiệt bằng cách điều chế trực tiếp chúng từ dung
dịch.
Trang 19
Hỗn hợp các nguyên liệu
Phản ứng
Sấy
Nghiền trộn
Hòa tan
Nung
Nghiền
Sản phẩm
Công nghệ chất màu vô cơ dùng trong công nghiệp gốm sứ
- Hầu như tất cả các pigment vô cơ dạng muối kim loại đều được điều chế trực tiếp
từ dung dịch.
- Ví dụ, pigment sắt blue:
4Fe
3+
+ 3K
4
Fe(CN)
6
= Fe
4
[Fe(CN)
6
]
3
+ 12K
+
- Đối với pigment là hỗn hợp các oxit kim loại, con đường trộn trực tiếp các oxit

kim loại nhiều khi không thu được sản phẩm mong muốn, do vậy người ta phải tiến
hành thu các muối kim loại bằng cách kết tủa đồng thời chúng từ dung dịch, sau đó
đem nung hay trung hoà bằng kiềm ở nhiệt độ cao.
- Như vậy, đặc điểm chủ yếu của phương pháp này là các sản phẩm pigment đều
được điều chế trực tiếp từ dung dịch.
4.1.2. Phương pháp khô
- Tất cả pigment vô cơ không thể điều chế được trực tiếp từ dung dịch hay quá trình
điều chế từ dung dịch phức tạp, tốn kém, hiệu quả thấp,… hầu như đều trải qua quá
trình đốt nóng ở nhiệt độ cao.
- Đặc điểm của phương pháp này là dưới tác dụng của nhiệt, các chất sẽ bị đề
hydrat hoá, bị phân huỷ hay kết hợp tạo khoáng.
- Ví dụ, để điều chế pigment ultramarine, người ta trộn thành phần phối liệu là đất
sét, soda,… sau đó đem nung ở nhiệt độ thích hợp sẽ thu được sản phẩm dạng
Na
6
Al
6
Si
6
O
24
hay Na
7
Al
6
Si
6
O
24
S

3
tuỳ theo thành phần phối liệu, nhiệt độ nung,…
- Đối với các pigment vô cơ là các oxit kim loại không bị thay đổi tính chất theo
nhiệt độ cũng thường sản xuất theo phương pháp nung trực tiếp muối hay hydroxit
của chúng.
- Ngoài ra phương pháp này còn dùng để điều chế pigment ở nhiệt độ cao. Ví dụ,
phản ứng điều chế pigment từ oxit crom:
K
2
Cr
2
O
7
+ S → K
2
SO
4
+ Cr
2
O
3
- Phương pháp nung hầu như không được sử dụng đối với các pigment oxit kim
loại dễ bị thăng hoa khi tăng nhiệt độ hay bị oxy hoá bởi không khí ở nhiệt độ cao.
4.2. Công nghệ sản xuất chung
4.2.1.Sơ đồ công nghệ sản xuất chung
Trang 20
Công nghệ chất màu vô cơ dùng trong công nghiệp gốm sứ
4.2.2. Quy trình chế tạo màu
4.2.2.1. Hỗn hợp các nguyên liệu
Trang 21

Rửa
Sấy
Công nghệ chất màu vô cơ dùng trong công nghiệp gốm sứ
Tuỳ theo yêu cầu của chất màu cần sản xuất mà ta sử dụng hỗn hợp các nguyên
liệu phù hợp. Thông thường nguyên liệu cần dùng để điều chế pigment là: Oxit
mang màu + Oxit tạo khoáng + Chất độn (Oxit hoặc muối kim loại mịn).
4.2.2.2. Phối liệu
Sau khi chọn nguyên liệu tạo màu, ta tiến hành tính toán thành phần phối liệu.
Thành phần phối liệu phụ thuộc vào màu cần thu nhận.
4.2.2.3. Phản ứng
Hỗn hợp các nguyên liệu được khuấy và gia nhiệt trên máy khuấy từ, giúp tăng
tốc độ và hiệu suất phản ứng.
4.2.2.4. Sấy
Mục đích của quá trình này là đốt cháy các hợp chất hữu cơ còn sót lại trong quá
trình khuấy.
4.2.2.5. Nghiền
Mục đích của quá trình nghiền là trộn đều hỗn hợp sau sấy và nghiền mịn, đạt độ
đồng nhất và độ phân tán cao, tăng diện tích tiếp xúc thực hiện phản ứng oxy hóa
-khử, tăng hiệu suất phản ứng.
4.2.2.6. Nung
Đây là giai đoạn quan trọng nhất, quyết định sự thành công hay thất bại của cả
quá trình. Trong giai đọan này sẽ xảy ra sự chuyển pha từ pha rắn sang pha lỏng để
dễ dàng phản ứng tạo chất mới. Các yếu tố của giai đoạn nung ảnh hưởng đến màu:
- Nhiệt độ nung:
+ Phải tính toán sao cho nhiệt độ nung phù hợp với thành phần phối liệu sao cho
phản ứng xảy ra với hiệu suất cao, không tạo chất mới không mong muốm ảnh
hưởng tới màu sắc của chất.
+ Nhiệt độ nung được xác định bằng phương pháp nhiệt động nhưng trong thực tế
ta hay dựa vào kinh nghiệm của những người đi trước. Nhiệt độ nung phải phù hợp
không được quá cao hay quá thấp vì nếu quá cao sẽ làm phân hủy một số chất còn

nếu quá thấp phản ứng không xảy ra.
- Thời gian nung:
+ Là toàn bộ thời gian cần thiết của một chu trình nung.
Trang 22
Công nghệ chất màu vô cơ dùng trong công nghiệp gốm sứ
+ Được xác định bằng phương pháp động học. Tuy nhiên trong thực tế cũng
thường được xác định bằng kinh nghiệm. Thời gian nung không được quá ngắn hay
quá dài vì nếu quá dài sẽ ảnh hưởng tới hiệu quả kinh tế còn nếu quá ngắn thì sẽ
ảnh hưởng đến các điều kiện kỹ thuật khác (thời gian biến đổi hóa lý cần thiết trong
phối liệu, độ bền cơ của vật nung, độ bền của lò, kết cấu của lò,…).
- Môi trường nung: Môi trường nung có thể gây ra phản ứng oxy hóa - khử làm
thay đổi số hóa trị của các ion kim loại, làm thay đổi màu sắc.
4.3. Sản xuất các pigment và màu trên men
4.3.1. Khái niệm và phân loại
- Chất màu gốm sứ trên men là hỗn hợp các pigment khoáng chịu nhiệt có chứa các
thuỷ tinh dễ chảy (chất trợ dung).
- Phân loại theo giới hạn nhiệt độ nung,chất màu gốm sứ trên men được chia thành
3 nhóm:
+ Các màu nung ở nhiệt độ 775
0
C ± 15
0
C.
+ Các màu nung ở nhiệt độ 805
0
C ± 15
0
C.
+ Các màu nung ở nhiệt độ 815
0

C ± 15
0
C.
- Phân loại theo mức độ bền axit:
Bảng 10. Phân loại chất màu trên men theo mức độ bền axit
Nhóm
Độ bền axit ở nhiệt độ trong nhà sau khi nung
Nồng độ axit acetic, % Thời gian, giờ
1 1 0,25
2 3 1
3 3 3
4 6 12
4.3.2. Chất trợ dung
- Các chất trợ dung sử dụng trong gốm sứ là các thuỷ tinh dễ chảy của chì, Bo và
chì-Bo-kiềm.
Trang 23
Công nghệ chất màu vô cơ dùng trong công nghiệp gốm sứ
- Theo tính chất vật lý, chất trợ dung là chất vô định hình điển hình, tuy nhiên có
thể tạo ra kết tinh một cách nhân tạo, trong đó hỗn hợp vô định hình được cắm bởi
các hạt tinh thể mảnh.
- Cho từng màu riêng biệt phải nhất thiết chọn chất trợ dung cho phù hợp tính chất
của nó và không tác động làm mất màu. Thành phần chất trợ dung phải phù hợp
hoàn toàn với thành phần men để cho hệ số giản nở nhiệt của chúng rất sát nhau,
nếu không sau khi nung màu sẽ bị bong ra hoặc sẽ bị nứt.
4.3.3. Sản xuất các chất màu trên men
Bảng 11. Nguyên liệu điều chế chất màu trên men tương ứng
Chất màu Nguyên liệu
Các pigment và chất màu xanh da trời Hợp chất Coban, Oxit nhôm, Oxit kẽm
và các loại phèn Nhôm Kali
Các pigment và chất màu xanh lá cây Oxit đồng và oxit Niken

Oxit Crom
Các pigment và chất màu vàng Các oxit antimon, oxit uran, cromat chì
và các pigment rutin
Các pigment và chất màu đỏ Oxit sắt và Oxit vàng
PbCrO4 và hợp chất Selen và Cadimi
Các pigment và chất màu nâu Oxit sắt,kẽm Mangan và crom
* Ví dụ điển hình cho pigment và chất màu đỏ, hồng:
- Oxit cơ sở để cho chất màu đỏ trên men là oxit sắt cho một dải màu từ đỏ da cam
đến đỏ tím.
- Để có các tông màu khác nhau có thể cho thêm các oxit nhôm Al
2
O
3
, oxit kẽm
ZnO, oxit crom, cao lanh và các chất khác.
+ Oxit kẽm ZnO và oxit nhôm Al
2
O
3
cho tông màu đỏ.
+ Oxit Crom Cr
2
O
3
cho tông màu nâu.
+ Oxit Mangan MnO cho tông màu tím.
Trang 24
Công nghệ chất màu vô cơ dùng trong công nghiệp gốm sứ
- Sự thay đổi tông màu ngoài ra còn phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian nung. Ở
nhiệt độ cao hơn 1000

0
C các pigment chứa sắt không bền vững.
Bảng 12. Thành phần khôi lượng nguyên liệu điều chế các dạng màu đỏ trên men
khác nhau
Bảng 13. Thành phần khối lượng nguyên liệu điều chế các dạng màu đỏ của nhà
máy gốm sứ mỹ nghệ Kiép
* Công nghệ sản xuất pigment màu hồng No43:
- Các nguyên liệu cân theo phối liệu trộn trong máy nghiền bi trong 3-4 giờ.
Trang 25