tổng hợp một số chất màu trên nền tinh thể mullite, zircon và zincite

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA HÓA
  

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Chuyên ngành: HOÁ VÔ CƠ

Đề tài:

TỔNG HỢP MỘT SỐ CHẤT MÀU TRÊN NỀN
TINH THỂ MULLITE, ZIRCON VÀ ZINCITE

GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
SVTH: Ngô Thanh Trinh

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
Tháng 05 năm 2013


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA HÓA
  

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Chuyên ngành: HOÁ VÔ CƠ

Đề tài:

TỔNG HỢP MỘT SỐ CHẤT MÀU TRÊN NỀN

TINH THỂ MULLITE, ZIRCON VÀ ZINCITE

GVHD: TS. Phan Thị Hoàng Oanh
SVTH: Ngô Thanh Trinh

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
Tháng 05 năm 2013

1


LỜI CẢM ƠN
Khóa luận được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Hóa lý, Khoa Hóa, Trường Đại học
Sư phạm TP Hồ Chí Minh.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến Cô Phan Thị Hoàng Oanh, Khoa Hóa,
Trường Đại học Sư phạm TP Hồ Chí Minh, đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và tạo điều
kiện cho tôi hoàn thành khóa luận này. Sự tận tụy, nhiệt tình, sự động viên của cô
trong những lúc khó khăn và những bài học đáng quý từ cô sẽ luôn là hành trang cho
tôi trên mọi nẻo đường.
Tôi xin chân thành cảm ơn Quý Thầy Cô Khoa Hóa, Trường Đại học Sư phạm TP
Hồ Chí Minh đã tận tình giảng dạy, giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi hoàn thành tốt
khóa luận này.
Đồng thời, tôi cũng xin cảm ơn Thầy Huỳnh Kì Phương Hạ Chủ nhiệm Bộ môn Kỹ
thuật Hóa Vô Cơ Và Cô Nguyễn Thị Kim Liên quản lí Phòng thí nghiệm Bộ môn Kỹ
thuật Hóa Vô cơ Trường Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện thuận
lợi cho tôi sử dụng lò nung bên Trường Bách Khoa để hoàn thành tốt bài khóa luận
này.
Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình và bạn bè, đã động viên, giúp đỡ trong
suốt quá trình học tập và hoàn thành khóa luận.
Cuối cùng xin gửi lời cảm ơn đến Quý Thầy Cô, quý độc giả đã đọc, đóng góp ý

kiến, chia sẻ khóa luận này.
Xin chân thành cảm ơn!
Ngô Thanh Trinh

2


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................................... 2
MỤC LỤC ................................................................................................................................. 3
DANH MỤC HÌNH VẼ ............................................................................................................ 5
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................................. 7
MỞ ĐẦU.................................................................................................................................... 8
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .................................................................................................. 10
1.1. Giới thiệu về gốm sứ [9]........................................................................................... 10
1.2. Chất màu cho gốm sứ .............................................................................................. 11

1.2.1. Bản chất màu sắc của khoáng vật [3,4] ........................................................ 11
1.2.2. Chất màu cho gốm sứ [1,4] ............................................................................ 12
1.2.3. Một số loại mạng tinh thể nền thông dụng tạo màu cho gốm sứ [1] ......... 13

1.3.

Nguyên nhân gây màu của khoáng vật [10] .......................................................... 14

1.3.1. Sự chuyển electron nội ................................................................................... 15
1.3.2. Sự chuyển điện tích trong cùng một cấu trúc tinh thể đối với các ion

nằm cạnh nhau ............................................................................................................ 15
1.3.3. Sự chuyển điện tử trong các khuyết tật của cấu trúc tinh thể .................. 16

1.3.4. Sự chuyển mức các dải năng lượng .............................................................. 16
1.4.

Một số oxit gây màu thông dụng [4] ....................................................................... 16

1.4.1. Nhôm oxit (Al 2 O 3 ) .......................................................................................... 16
1.4.2. Crom oxit ( Cr 2 O 3 )......................................................................................... 17
1.4.3. Coban oxit ( CoO) .......................................................................................... 17
1.4.4. Kẽm oxit ( ZnO) ............................................................................................. 18
1.4.5. Sắt oxit ( Fe 2 O 3 ) ............................................................................................. 18
1.4.6. Zirconi oxit ( ZrO 2 ) ........................................................................................ 18
1.4.7. Magie oxit ( MgO) .......................................................................................... 18
1.4.8. Đồng oxit (CuO) ............................................................................................. 18
1.5.

Phân loại màu theo vị trí trang trí giữa men và màu [1]...................................... 19

1.5.1. Màu trên men ................................................................................................. 19
1.5.2. Màu dưới men................................................................................................. 19
1.5.3. Màu trong men ............................................................................................... 20
1.6.

Một số phương pháp tổng hợp chất màu [4, 7] ..................................................... 20

1.6.1. Phương pháp gốm truyền thống ................................................................... 20
1.6.2. Phương pháp đồng kết tủa ............................................................................ 21
3


1.6.3. Phương pháp sol – gel .................................................................................... 22

1.6.4. Phương pháp khuếch tán rắn - lỏng ............................................................. 22
1.6.5. Vai trò của chất khoáng hóa ......................................................................... 23
1.7. Một số loại chất màu trang trí khác [1] ................................................................. 23
1.8. Silica tro trấu [11] .................................................................................................... 24
CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................................... 26
2.1. Nội dung nghiên cứu ................................................................................................ 26
2.2. Các phương pháp nghiên cứu ................................................................................. 27

2.2.1. Phương pháp tổng hợp chất màu [5] ............................................................ 27
2.2.2. Phương pháp phân tích nhiệt (TG-DTG) .................................................... 27
2.2.3. Phương pháp phân tích nhiệt vi sai (DTA) .................................................. 28
2.2.4. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) ............................................................. 28

2.3.

Dụng cụ, thiết bị và hóa chất .................................................................................. 29

2.3.1. Dụng cụ và thiết bị ......................................................................................... 29
2.3.2. Nguyên liệu, hóa chất ..................................................................................... 29

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN ......................................... 30
3.1. Khảo sát tổng hợp chất màu xanh coban trên nền zincite ZnO .......................... 30

3.1.1. Tổng hợp chất màu Zn 0,9 Co 0.09 Zr 0,01 O ........................................................ 30
3.1.2. Khả năng phát màu và độ bền màu của màu xanh coban – zincite .......... 34
3.1.3. Khảo sát sản phẩm sau khi tráng men ở 12000C lưu trong 3 giờ .............. 35

3.2.

Tổng hợp chất màu xanh lá mạ trên nền Zircon .................................................. 40

3.2.1. Điều chế SiO 2 từ tro trấu ............................................................................... 40
3.2.2. Tổng hợp chất màu xanh lá mạ trên nền zircon ZrSiO 4 ............................ 41

3.2.2.1. Tổng hợp chất màu xanh lá mạ Zr 1-x Cr x SiO 4 ........................................ 41
3.2.2.2. Tổng hợp chất màu xanh lá mạ Zr 1-x Cu x SiO 4 ....................................... 49
3.3. Tổng hợp chất màu xanh lá trên nền mullite 3Al 2 O 3 .2SiO 2 ............................... 54

3.3.1. Ảnh hưởng của thành phần nguyên liệu đến nhiệt độ nung thiêu kết ...... 56
3.3.2. Kết quả khảo sát bột màu ở 12000C lưu trong 3 giờ ................................... 58

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT ............................................................................ 61
4.1. Kết luận ..................................................................................................................... 61
4.2. Đề xuất ...................................................................................................................... 61
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................................... 63

4


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 3.1. Quy trình tổng hợp chất màu xanh coban ................................................ 33
Hình 3.2. Giản đồ DTG – DTA – TG của mẫu Zn 0,9 Co 0,1 O .................................... 34
Hình 3.3. Giản đồ XRD của mẫu Zn 0.9 Co 0,09 Zr 0,01 O ở 10000C – 3 giờ ................... 35
Hình 3.4. Giản đồ XRD của mẫu Zn 0,9 Co 0,09 Zr 0,01 O ở 12000C – 3 giờ ................... 36
Hình 3.5. Mẫu tráng men ......................................................................................... 37
Hình 3.6. Quy trình thử nghiệm màu men................................................................ 37
Hình 3.7. Mẫu Zn 0,9 Co 0,09 Zr 0,01 O 10000C – 3 giờ - 0,5g – 3 giờ............................. 38
Hình 3.8. Mẫu Zn 0,9 Co 0,09 Zr 0,01 O 10000C – 3 giờ - 0,75g – 3 giờ........................... 38
Hình 3.9. Mẫu Zn 0,9 Co 0,09 Zr 0,01 O 12000C – 3 giờ - 0,5g – 3 giờ............................. 39
Hình 3.10. Mẫu Zn 0,9 Co 0,09 Zr 0,01 O 12000C – 3 giờ - 0,75g – 3 giờ......................... 39

Hình 3.11. Giản đồ XRD tráng men của mẫu Zn 0,9 Co 0,09 Zr 0,01 O 12000C – 3 giờ 0,75g – 3 giờ ............................................................................................................. .40
Hình 3.12. Mẫu Zn 0,9 Co 0,09 Zr 0,01 O 10000C – 3 giờ -0,75g – 2 giờ.......................... 40
Hình 3.13. Mẫu Zn 0,9 Co 0,09 Zr 0,01 O 12000C – 3 giờ - 0,75g – 2 giờ......................... 41
Hình 3.14. Quy trình điều chế silica tro trấu ............................................................ 42
Hình 3.15. Giản đồ DTG của mẫu ZCR1 ................................................................. 44
Hình 3.16. Giản đồ TG – DSC của mẫu ZCR1 ........................................................ 45
Hình 3.17. Giản đồ DTG của mẫu ZCR2 ................................................................. 45
Hình 3.18. Giản đồ TG – DSC của mẫu ZCR2 ........................................................ 46
Hình 3.19. Giản đồ XRD của mẫu ZCR1 ở 10000C – 3 giờ .................................... 47
Hình 3.20. Giản đồ XRD của mẫu ZCR1 ở 12000C – 3 giờ .................................... 47
Hình 3.21. Giản đồ XRD của mẫu ZCR2 ở 12000C – 3 giờ .................................... 48
Hình 3.22. Mẫu ZCR2 – 12000C – 3 giờ - 0,5g – 3 giờ ........................................... 49
Hình 3.23. Mẫu ZCR2 – 12000C - 3 giờ - 0,75g – 3 giờ .......................................... 49
Hình 3.24. Giản đồ XRD tráng men của mẫu ZCR2 ............................................... 50
Hình 3.25. Giản đồ so sánh của mẫu ZCR2 trước và sau khi tráng men ................. 50
Hình 3.26. Giản đồ XRD của mẫu ZCU1 ở 12000C – 3 giờ .................................... 53
5


Hình 3.27. Giản đồ XRD của mẫu ZCU2 ở 12000C – 3 giờ .................................... 53
Hình 3.28. Mẫu ZCU1 – 12000C – 3 giờ - 0,5 g – 3 giờ .......................................... 54
Hình 3.29. Mẫu ZCU1 – 12000C - 3 giờ - 0,75 g – 3 giờ......................................... 55
Hình 3.30. Mẫu ZCU2 - 12000C – 3 giờ - 0,5 g – 3 giờ........................................... 55
Hình 3.31. Mẫu ZCU2 - 12000C – 3 giờ - 0,75 g – 3 giờ......................................... 56
Hình 3.32. Giản đồ TG – DTG của mẫu MR – Al(OH) 3 ......................................... 59
Hình 3.33. Giản đồ TG – DTG của mẫu MR – AlCl 3 .6H 2 O ................................... 60
Hình 3.34. Giản đồ XRD của mẫu MR1 .................................................................. 61
Hình 3.35. Giản đồ XRD của mẫu MR2 .................................................................. 61
Hình 3.36. Giản đồ XRD của mẫu MR3 .................................................................. 62

6


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Bước sóng của ánh sáng trông thấy và màu ............................................. 13
Bảng 1.2. Một số mạng tinh lưới tinh thể dùng tổng hợp chất màu cho gốm sứ ..... 14
Bảng 3.1. Thành phần phối liệu của mẫu zincite mang màu.................................... 32
Bảng 3.2. Thành phần hóa học của tro trấu (%) ....................................................... 43
Bảng 3.3. Thành phần phối liệu của hệ Zircon - Cr theo cát.................................... 43
Bảng 3.4. Thành phần phối liệu của hệ Zircon - Cr theo tro trấu............................. 43
Bảng 3.5. Thành phần phối liệu của mẫu Zr 0,9 Cr 0,1 SiO 4 ......................................... 44
Bảng 3.6. Thành phần phối liệu của hệ Zircon - Cu theo cát ................................... 51
Bảng 3.7. Thành phần phối liệu của hệ Zircon - Cu theo tro trấu ............................ 52
Bảng 3.8. Thành phần phối liệu của mẫu Zr 0,9 Cu 0,1 SiO 4 ........................................ 52
Bảng 3.9. Thành phần phối liệu của mẫu mullite MR1 ........................................... 57
Bảng 3.10. Thành phần phối liệu của mẫu mullite MR2 ......................................... 58
Bảng 3.11. Thành phần phối liệu của mẫu mullite MR3 ......................................... 58
Bảng 3.12. Thành phần phối liệu của mẫu MR1 và MR2 ........................................ 58
Bảng 3.13. Thành phần phối liệu của mẫu MR1 và MR3 ........................................ 59

7


MỞ ĐẦU
Trong đời sống xã hội ngày nay, các sản phẩm gốm sứ mỹ nghệ, gốm sứ dân
dụng và gốm sứ công nghiệp không những rất đa dạng, phong phú về chủng loại, mẫu
mã và hình dạng mà còn được trang trí, phủ các loại chất màu khác nhau với nhiều chi
tiết tấu hoa văn rất đẹp làm cho giá trị thẩm mỹ của các sản phẩm này được nâng lên
rất cao. Nghệ thuật trang trí các sản phẩm gốm sứ bằng các chất màu gốm sứ đã và
đang được phổ biến rất rộng rãi và ngày càng được hoàn thiện nâng lên một tầm cao

mới, đáp ứng thõa mãn cho mọi nhu cầu sử dụng của con người. Phủ các chất màu trên
bề mặt các sản phẩm gốm sứ bảo đảm cho các hình ảnh trang trí nghệ thuật của chúng
có độ bền vĩnh cửu. Khác với các chất màu hữu cơ, các chất màu gốm sứ có độ bền rất
cao chống lại các tác động của ánh sáng, của nhiệt độ, môi trường và bền mãi với thời
gian.
Nhưng chi phí màu cho sản xuất gốm sứ là khá lớn, chiếm tới hơn 20% chi phí
nguyên liệu và đa số chúng vẫn phải nhập từ nước ngoài vào với giá thành cao. Trung
bình mỗi năm lượng màu cần nhập khẩu khoảng 5000 tấn, trong đó có khoảng 700 tấn
màu xanh lá, 700 tấn màu xanh dương, 1000 tấn màu đen, 1000 tấn màu nâu.
Tại Việt Nam, trong những năm gần đây ngành công nghiệp gốm sứ tuy có phát
triển. Năm 2005 đạt công suất 120 triệu m3 gạch ốp lát, ceramic và granit. Nhưng
ngành công nghiệp gốm sứ vẫn còn gặp rất nhiều khó khăn. Do lĩnh vực chất màu vẫn
còn rất mới mẻ mà đòi hỏi của chất màu phải bền nhiệt ( đến 1200oC), bền cơ…trong
khi các khoáng tự nhiên thường có thành phần không ổn định, lẫn nhiều tạp chất gây
khó khăn cho quá trình tổng hợp cũng như hạn chế trong việc sử dụng. Ngoài ra cho
đến nay, vẫn chưa có một nhà máy sản xuất chất màu nào ra đời nhằm phục vụ cho
ngành sản xuất gốm sứ. Những điều này đã làm hạn chế rất lớn khả năng cạnh tranh
của các sản phẩm gốm sứ Việt Nam trên thị trường cũng như trên thế giới. Vì vậy việc
nghiên cứu tổng hợp các chất màu nhân tạo nhằm phục vụ cho ngành công nghiệp
gốm sứ ở nước ta, đã trở thành một nhu cầu hết sức cần thiết.
Một trong các khoáng tinh thể nền cho nhiều màu đẹp là Mullite và Zircon có
thành phần là silica. Tuy nhiên, nguồn silica trong tự nhiên chủ yếu tồn tại trong đất
8


sét và cát nên khả năng phản ứng chưa cao, điều kiện phản ứng khắc nghiệt. Gần đây
người ta đã tìm ra một nguồn giàu silica có hoạt tính cao hơn ( tồn tại ở dạng vô định
hình) trong vỏ trấu, điều này mở ra nhiều hướng phát triển cho nhiều ngành sử dụng
silica.
Việt Nam là một nước có truyền thống nông nghiệp, cây lương thực chủ yếu là

cây lúa. Sau mỗi lần thu hoạch người dân thường đốt rơm rạ, vỏ trấu để bắt đầu một vụ
mùa mới, điều này đã tác động xấu tới môi trường gây ô nhiềm môi trường. SiO 2 trong
trấu có nhiều ứng dụng bởi hoạt tính cao của nó, ở đây tôi sử dụng SiO 2 để tổng hợp
chất nền Mullite và Zircon trong điều chế màu cho gốm sứ. Việc sử dụng silica tro trấu
giúp nâng cao giá trị cây lúa, hạn chế ô nhiễm môi trường sau mỗi lần thu hoạch và hạ
giá thành sản phẩm.
Với những lí do trên tôi xin chọn đề tài “Tổng hợp một số chất màu trên nền
tinh thể Mullite, Zircon và Zincite” với mong muốn góp phần phát triển lĩnh vực
chất màu cho gốm sứ, hạ giá thành sản phẩm, tăng khả năng cạnh tranh của sản phẩm
gốm Việt Nam trên thị trường.

9


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1.

Giới thiệu về gốm sứ [9]
Danh từ gốm dùng để chỉ chung những sản phẩm mà nguyên liệu để sản xuất có

thể đi từ đất sét hoặc cao lanh như đồ đất nung, gạch ngói, chum vại và đồ sứ.
Ngày nay danh từ gốm sứ dịch từ chữ ceramic được mở rộng hơn nhiều, sản
phẩm gốm sứ chẳng những bao gồm các loại sản xuất từ đất sét, cao lanh mà còn bao
gồm các loại sản phẩm được sản xuất từ nguyên liệu không thuộc silicat như titanat,
ferit… Như vậy đồ gốm là những sản phẩm được tạo hình từ nguyên liệu dạng bột, khi
nung ở nhiệt độ cao, chúng kết khối, rắn như đá và cho nhiều đặc tính quý: cường độ
cơ học cao, bền nhiệt, bền hoá, bền điện. Một số loại gốm kỹ thuật còn có các tính chất
đặc biệt như tính áp điện, tính bán dẫn hoặc có độ cứng cao.
Với thuộc tính nêu trên, sản phẩm gốm sứ được dùng hầu khắp trong các lĩnh
vực từ dân dụng đến các ngành công nghiệp hiện đại bao gồm kỹ thuật điện, vô tuyến

điện tử, truyền tin và truyền hình, tự động hoá và kỹ thuật điều khiển, du hành và
chinh phục vũ trụ. Do đó, ngày nay nhu cầu sử dụng những vật liệu gốm ngày càng
nhiều, chính điều đó đã thúc đẩy ngành khoa học về vật liệu gốm cũng ngày càng phát
triển. Khoa học về vật liệu gốm sứ trước hết nhằm nghiên cứu thành phần pha của vật
liệu, giải thích và làm sáng tỏ các quá trình biến đổi của chúng. Từ đó xác định điều
kiện công nghệ thích hợp, tạo nên những vật liệu mới có hình dạng xác định, thành
phần pha và những tính chất được dự báo trước. Việc nghiên cứu cấu trúc vi mô của
vật liệu đang có xu hướng của quá trình tạo nên những vật liệu mới. Quá trình này thúc
đẩy những biến đổi về mặt công nghệ, dẫn tới việc sử dụng nguyên liệu tổng hợp,
những thiết bị được điều khiển nghiêm ngặt bởi thông số công nghệ.
Có nhiều cách phân loại, mỗi cách dựa trên các cơ sở khác nhau:
− Phân loại theo cấu trúc và tính chất của sản phẩm: gốm thô, gốm mịn, gốm đặc
biệt.
− Phân loại theo mặt hàng: gạch, ngói, sành, sành đá vôi, sứ frít, sứ xương, sứ
corum…
− Phân loại theo lĩnh vực sử dụng.
10


1.2.

Chất màu cho gốm sứ

1.2.1. Bản chất màu sắc của khoáng vật [3,4]
Màu sắc bao gồm:
- Sắc thái màu (đơn màu): là các màu đặc trưng như xanh, đỏ, tím, vàng,…
- Tông màu: chỉ sự biến đổi trong phạm vi một đơn màu. Chẳng hạn: màu xanh
gồm xanh lục, xanh da trời, xanh blue…
- Cường độ màu: khả năng phát màu.
Trong thực tế, màu sắc của vật chất bao gồm 8 màu cơ bản: trắng, đen, đỏ, da cam,

vàng, lục, lam và tím. Từ các màu cơ bản đó, có thể phối chế thành vô vàn tong màu
khác nhau. Về nguyên tắc, màu sắc mà mắt ta phân biệt được là do vật chất hấp thụ
ánh sáng một cách chọn lọc, sự hấp thụ này do bản thân cấu tạo cũng như liên kết hóa
học của chất màu quyết định.
Ánh sáng phát ra với các bước sóng khác nhau, nhưng mắt người chỉ có thể cảm
nhận được ánh sáng có bước sóng trong vùng khả kiến từ 400nm đến 780nm. Cảm
giác màu sắc là một chuỗi các quá trình sinh lý và tâm lý phức tạp khi bức xạ trong
vùng khả kiến chiếu vào võng mạc của mắt. Một tia màu với một khoảng bước sóng
xác định khi đập vào võng mạc sẽ gây cho ta một cảm giác về một màu sắc xác định.
Màu của một vật thể tùy thuộc vào bước sóng của ánh sáng bị phản xạ hay bị hấp thụ
trên vật thể đó. Trong trường hợp vật thể trong suốt, màu sắc tùy thuộc vào bước sóng
của ánh sáng truyền qua nó.
Nếu ánh sáng chiếu vào vật thể mà bị khuếch tán hoàn toàn hoặc đi qua hoàn toàn
thì đối với mắt ta chất đó có màu trắng hoặc không màu.
Nếu vật hấp thụ hoàn toàn tất cả các tia của ánh sáng trắng thì ta thấy vật đó có
màu đen.
Nếu sự hấp thụ chỉ xảy ra ở một khoảng nào đó của vùng khả kiến thì các bức xạ ở
khoảng còn lại khi đến mắt sẽ gây cho ta cảm giác về một màu nào đó.
Bảng 1.1. Bước sóng của ánh sáng trông thấy và màu
Bước sóng của bức xạ bị
hấp thụ (nm)

Màu của bức xạ bị hấp thụ

11

Màu trông thấy (màu phụ)


< 400

Tia tử ngoại

Không màu

400 - 435

Tím

Lục - vàng

435 – 480

Lam

Vàng

480 – 490

Lam – lục nhạt

Cam

490 – 500

Lục – lam nhạt

Đỏ

500 – 560

Lục

Đỏ tía

560 – 580

Lục – vàng

Tím

580 – 595

Vàng

Lam

595 – 605

Cam

Lam – lục nhạt

605 - 750

Đỏ

Lục – lam nhạt

>750

Tia hồng ngoại

Không màu

1.2.2. Chất màu cho gốm sứ [1,4]
Chất màu cho gốm sứ về bản chất là khoáng vật tự nhiên hay nhân tạo có màu.
Chất màu cho đồ gốm phải có các đặc trưng sau: bền màu dưới tác dụng của nhiệt độ
cao, bền với các tác nhân hóa học, bền với ánh sáng, với khí quyển, không biến đổi
màu dưới tác dụng của men nóng chảy ở nhiệt độ cao.
Trong tự nhiên có rất nhiều khoáng có màu và có khả năng bền màu ở nhiệt độ cao.
Tuy nhiên chúng có hàm lượng màu không cao và thường lẫn nhiều tạp chất, đồng thời
thành phần của các khoáng thường không ổn định, gây khó khăn cho việc gia công và
trang trí sản phẩm.
Yêu cầu của chất màu gốm ngày nay là phải bền, ổn định trong quá trình sản xuất
cũng như quá trình sử dụng. Do vậy, chất màu thông thường được sử dụng cho gốm sứ
là những chất màu tổng hợp bền nhiệt.
Chất màu cho gốm sứ thuộc hệ dung dịch rắn (dung dịch rắn trộn lẫn hay thay thế).
Như vậy cấu trúc của chất màu là không hoàn chỉnh, nghĩa là có sự biến dạng về cấu
trúc làm thay đổi thông số mạng lưới của tinh thể. Mặt khác, sự biến dạng không chỉ
xảy ra ở một dải điện tử nhất định mà cả ở các dải lân cận làm cho chất màu không chỉ
hấp thụ một bức xạ có bước sóng nhất định mà có thể hấp thụ cả một dải gồm nhiều
12


bước sóng. Vì vậy, màu nhìn thấy không thuần khiết dẫn đến có nhiều tông màu khác
nhau.
Chất màu cho gốm sứ ngoài các yếu tố đã nêu trên, màu sắc còn do dạng thù hình
của nguyên tố tạo nên. Như một lượng nhỏ Cr 2 O 3 trong α-Al 2 O 3 cho màu đỏ ngọc,
trong β-Al 2 O 3 cho màu xanh.

Trong sản xuất chất màu cho gốm sứ, nhiệt độ nung và môi trường nung là những
yếu tố quyết định đến khả năng tạo màu, độ bền màu.
1.2.3. Một số loại mạng tinh thể nền thông dụng tạo màu cho gốm sứ [1]
Chất màu cho gốm sứ được tổng hợp dựa trên cơ sở mạng lưới tinh thể nền của
một số chất. Các mạng lưới tinh này phải bền ở nhiệt độ cao, bền với tác dụng của các
môi trường xâm thực, không hòa tan hoặc hòa tan rất ít trong men.

13


Bảng 1.2. Một số mạng tinh lưới tinh thể dùng tổng hợp chất màu cho gốm sứ
Kiểu mạng tinh thể

Công thức đại diện

Spinel

MgAl 2 O 4

Cordierite

2MgO.2Al 2 O 3 .5H 2 O

Corundum

Al 2 O 3

Silimanite

Al 2 O 3 .SiO 2

Mullite

3Al 2 O 3 .2SiO 2

Cassiterite

SnO 2

Ferowskite

CaO.TiO 2

Zircon

ZrO 2 .SiO 2

Phosterite

2MgO.SiO 2

Điôpzite

CaMg[Si 2 O 6 ]

Zincite

ZnO

Các tinh thể nền không có màu, muốn tạo màu chúng ta phải đưa vào cấu trúc tinh

thể những ion sinh màu. Trong khóa luận, sử dụng cấu trúc là:
- Cấu trúc Mullite
- Cấu trúc Zincite
- Cấu trúc Zircon
Việc đưa các ion mang màu vào mạng lưới tinh thể nền thường được thực hiện
bằng phản ứng giữa các pha rắn của các oxit. Ion sinh màu khi đó nằm ở hốc trong
mạng lưới tinh thể nền hay thay thế ion trong mạng lưới tinh thể nền.
Nguyên nhân gây màu của khoáng vật [10]

1.3.

Có nhiều nguyên nhân gây màu trong khoáng vật nhưng nhìn chung chúng 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.
14


- Sự chuyển điện tử trong các khuyết tật của cấu trúc tinh thể.
- Sự chuyển mức các dải năng lượng.
1.3.1. Sự chuyển electron nội
Trong ion nguyên tố gây màu có chứa các electron thuộc phân lớp d và f. Bình
thường các electron này chuyển động trên những obital có năng lượng xác định (gọi là
trạng thái cơ bản). Nhưng khi ánh sáng chiếu vào khoáng vật chúng có một khoảng
bước sóng xác định từ 25.000 – 140.000 cm-1 thì các điện tử bị kích thích ở obital d
hoặc f .Nhìn chung nguyên nhân gây màu là do sự hiện diện của các ion kim loại
chuyển tiếp có các obital d hoặc f chưa được lấp đầy, các ion kim loại chuyển tiếp như
Ti3+, Mn3+, Cr3+, Fe3+, Fe2+…

Một đặc điểm nữa, là do sự có mặt của các nguyên tố họ lantanoite thì cho các giải
hấp thụ yếu nhọn cho nên sắc màu có cường độ màu nhạt.
Các khoáng vật thông thường trong trường hợp nay là monazite, xenotim,
gadolinite…
1.3.2. Sự chuyển điện tích trong cùng một cấu trúc tinh thể đối với các ion nằm
cạnh nhau
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 phối tử sang kim loại, hoặc cũng có thể là từ kim loại sang phối
tử. Về mặt cơ bản, quá trình này được kích hoạt bởi các tia cực tím có năng lượng cao,
nhưng do các dải hấp thụ có thể xuất hiện trong vùng khả kiến làm cho ánh sáng
truyền qua có màu. 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 Mn2+ và Mn3+, Fe3+ và Fe2+, Ti3+ và Ti4+. Sự chuyển điện tích diễn ra thuận lợi
hơn nếu có sự trao đổi thay thế các ion đồng hình trong mạng lưới tinh thể ví dụ như
sự thay thế ion Fe2+ bằng ion Mg2+ hay Al3+ bằng Fe3+, 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.
15


Một số khoáng vật có màu do sự chuyển điện tích gồm: augite, biotite, cordierite,
glaucophal và các khoáng amphibol.
1.3.3. Sự chuyển điện tử trong các khuyết tật của cấu trúc tinh thể
Về mặt nhiệt động học mà nói sự hình thành khuyết tật ở một nồng độ nào đó là
thuận lợi về mặt năng lượng. Trong mạng lưới tinh thể của các khoáng thường chứa
các khuyết tật mạng, chính các khuyết tật này có khả năng hấp thụ ánh sáng tạo ra các
tâm màu. Có hai loại tâm màu phổ biến: tâm F – electron chiếm các lỗ trống, tâm F’ –
electron chiếm các hốc mạng. Sự chuyển mức năng lượng liên quan tới việc chuyển
electron ở trong các nút mạng và các hốc trống xuất hiện khá phổ biến trong tự nhiên.

Một số khoáng vật có màu do khuyết tật trong mạng tinh thể hay gặp là: halite,
florite, canxi…
1.3.4. Sự chuyển mức các dải năng lượng
Cơ chế tạo màu này liên quan tới những màu đậm của các khoáng sulfua, arsenua
và các khoáng chất khác có họ với chúng. Nguồn gốc màu của chúng là do sự chuyển
mức năng lượng từ vùng hóa trị tới vùng dẫn trong tinh thể, các đỉnh hấp thụ thường
nằm trong vùng khả kiến rộng nên chúng có cường độ màu đậm.
Các khoáng vật tạo màu trong tự nhiên thường có hàm lượng không cao, lẫn nhiều
tạp chất không có lợi cho quá trình tạo màu, thành phần khoáng không ổn định làm
cho việc trang trí sản phẩm gốm sứ gặp nhiều khó khăn. Ngày nay, chất màu cho gốm
sứ phải vừa đáp ứng yêu cầu trang trí, vừa phải có thành phần ổn định, phải chống chịu
tốt trước tác động của nhiệt độ cao cũng như các tác nhân hóa học. Từ những yêu cầu
khắt khe đó mà hầu hết chất màu cho gốm sứ đều phải được điều chế bằng con đường
nhân tạo.
1.4.

Một số oxit gây màu thông dụng [4]

1.4.1. Nhôm oxit (Al2O3)
Bản thân Al 2 O 3 không có khả năng phát màu nhưng đóng một vai trò quan
trọng đến khả năng tạo màu. Al 2 O 3 tham gia trực tiếp hoặc có ảnh hưởng rõ rệt trong
phản ứng tạo màu kiềm tính và cả màu axít. Do vậy, Al 2 O 3 có tác dụng trung hòa các
16


cấu tử thừa trong phản ứng tạo màu và duy trì cân bằng hóa học. Với một lượng Al 2 O 3
hợp lí có thể nâng cao độ bền màu ở nhiệt độ cao hơn (so với màu gốc khi không có
Al 2 O 3 ).
Mặt khác, Al 2 O 3 có thể kết hợp với các oxit CeO, Cr 2 O 3 tạo thành các spinel mang
màu.

1.4.2. Crom oxit ( Cr2O3)
Cr 2 O 3 sẽ tạo nên màu lục bền ở nhiệt độ cao. ZnO có ảnh hưởng xấu đến màu của
Cr 2 O 3 , thường tạo ra màu xám bẩn. Trong men giàu chì hoặc men axit khi thêm một
lượng nhỏ Cr 2 O 3 (khoảng 1%) ở nhiệt độ thấp cho màu vàng. Khi kết hợp với CaO và
SnO 2 , Cr 2 O 3 sẽ cho màu hồng.
Màu vàng thường được điều chế từ muối chì cromat (PbCrO 4 ), màu này bền đến
nhiệt độ 1040oC , ở nhiệt độ cao hơn sẽ chuyển sang màu xanh lá. Nếu trong men có
hàm lượng chì lớn thì men sẽ chuyển sang màu đỏ chì cromat.
Cr 2 O 3 không tan trong men mà phân bố đều trong men giống như SnO 2 , vì thế việc
frit hóa men lục rất dễ dàng. Cr 2 O 3 làm tăng nhiệt độ nóng chảy của men, vì thế nếu
muốn giữ nguyên nhiệt độ nóng chảy của men thì phải giảm hàm lượng Al 2 O 3 .
1.4.3. Coban oxit ( CoO)
Các coban oxit (CoO, Co 2 O 3 , Co 3 O 4 ) nói chung rất cứng, khó nghiền nên trong
thực tế người ta thường dùng coban cacbonate CoCO 3 dễ hòa tan hơn để đưa vào men.
Màu do hợp chất coban đưa vào thường thể hiện là màu xanh nhạt đến màu xanh lam
tùy theo hàm lượng coban. Các hợp chất này thường kết hợp với Al 2 O 3 và ZnO tạo
thành các hợp chất mang màu, hàm lượng Al 2 O 3 càng cao thì màu xanh càng nhạt.
Coban khi kết hợp với photphat hoặc arsenat cho ta màu tím xanh đến tím. Sự phát
màu có tác dụng rõ rệt hơn khi thêm vào men một lượng nhỏ MgO. Khi trộn CoO với
TiO 2 cho men màu xanh lục, tuy nhiên thường gây ra hiện tượng rạn men, vì thế
thường được sử dụng cho men nghệ thuật.
Để chế tạo men tinh thể màu xanh, thường đưa vào 0,5÷1% CoO để tạo mầm kết
tinh.

17


Khi cho CoO kết hợp với oxit của mangan, sắt, crom sẽ tạo nên men màu đen từ
men trong suốt.
1.4.4. Kẽm oxit ( ZnO)

Bản thân ZnO riêng lẻ không tạo màu, tuy nhiên dưới ảnh hưởng của các chất màu
lại cho các màu khác nhau. Chẳng hạn, khi thêm ZnO vào men crom thì màu lục sẽ
giảm dần và chuyển dần sang màu xám bẩn. Thêm ZnO vào men niken sẽ cho các màu
khác nhau. Nung men coban, ZnO có tác dụng làm cho màu trong sáng và mất ánh
tím. Trong men có chứa sắt, khi cho ZnO sẽ có màu nâu đỏ. Đặc biệt trong men nâu đỏ
có chứa Cr 2 O 3 thì không thể thiếu ZnO.
1.4.5. Sắt oxit ( Fe2O3)
Trong men kiềm có chứa Bo, sắt oxit tạo thành màu đỏ rượu vang, trong men trắng
đục cũng như nữa đục và men mờ khi cho thêm sắt oxit sẽ có màu nâu sáng, màu be,
màu long cừu và đến màu nâu sẫm. Cùng với các oxit của coban, mangan hoặc đồng
tạo nên màu đen. Nếu lượng oxit sắt quá nhiều men sẽ có màu nâu.
1.4.6. Zirconi oxit ( ZrO2)
Dựa vào hệ ZrO 2 – SiO 2 và ZrO 2 – V 2 O 5 , việc nhuộm men màu zircon ngày dễ
dàng hơn. Màu vàng ZrO 2 – V 2 O 5 là màu vàng rất đẹp khi cho vào một lượng CaO rất
ít. CuO cho men zircon có màu lam. Ngoài ra, từ men zircon có thể tạo được màu
hồng lam, màu lục và xám.
1.4.7. Magie oxit ( MgO)
Trong men giàu MgO có thể làm cho màu lam đi từ coban chuyển sang màu tím.
Trong xương đỏ chứa sắt nên hạn chế đưa MgO vì dễ tạo ra màu bẩn. MgO còn làm
đổi màu lục của Cr 2 O 3 . MgO có tác dụng xấu đối với màu đỏ của sắt, ngược lại có tác
dụng tốt trong màu đỏ uran. Thêm MgO vào men đỏ crom sẽ làm xuất hiện màu đen.
1.4.8. Đồng oxit (CuO)
Trong men chì, CuO tạo thành màu xanh lục với các sắc thái khác nhau tùy thuộc
vào hàm lượng của CuO. Đối với men không chì, men kiềm, đặc biệt trong men có

18


mặt axit boric và khoảng 8÷10% SnO 2 thì CuO tạo nên màu xanh lam biếc. CuO có
thể tạo nên men màu đỏ.

Trong men silicat kiềm, CuO cho ta màu xanh lam đậm, nhưng nếu thêm kaolinit
thì men sez chuyển dần sang màu lục lam giống như khi thêm B 2 O 3 . Khi thay K 2 O
bằng CaO, MgO, BaO, ZnO thì màu sẽ nghiêng dần về phía màu lục.
1.5.

Phân loại màu theo vị trí trang trí giữa men và màu [1]

Tùy theo đặc tính và hướng sử dụng, người ta phân loại chất màu thành 3 loại chính.
1.5.1. Màu trên men
Màu loại này dùng để vẽ lên sản phẩm đã tráng men và nung chín rồi, sau khi vẽ
xong chỉ cần nung lại ở nhiệt độ thấp hơn (khoảng 7000C đến 9000C). Do nung ở nhiệt
độ thấp nên màu trên men rất phong phú. Màu trên men gồm hỗn hợp chất màu với
chất chảy (chứa chủ yếu là PbO, các oxit kim loại kiềm, B 2 O 3 ). Chất chảy làm cho
màu vẽ trên sản phẩm chóng khô cứng, khi nung bám chắc vào men, đồng thời làm
tăng độ bóng của màu.
Màu trên men có độ ánh quang yếu hơn màu dưới men, hình vẽ nổi trên mặt sứ, dễ
bị mòn.
Màu trên men còn được chia làm 3 loại: ít bền, bền vừa và rất bền.
1.5.2. Màu dưới men
Vẽ màu lên xương đã nung hay mộc đã sấy khô – tráng men – nung sản phẩm gốm
(12500C – 14300C).
Màu dưới men vừa tiếp xúc với xương gốm vừa tiếp xúc với men nên đòi hỏi tính
chất khắc nghiệt hơn màu trên men. Màu dưới men đẹp, có độ ánh quang cao, bám
chắc vào bề mặt gốm sứ, không bị mòn do có lớp men bảo vệ. Nhưng gam màu của
màu dưới men không phong phú do nhiệt độ nung cao, một số màu bị biến đổi ở nhiệt
độ cao. Ví dụ: màu vàng của đồng silicat khi đưa tới 12000C sẽ chuyển thành màu đỏ
tím, trên 13500C chuyển thành màu vàng xám rất tối.

19

Màu dưới men thường được phân thành hai loại: loại có nhiệt độ nung chín khoảng
12000C và loại có nhiệt độ nung chín khoảng 1300 – 14000C. Màu dưới men thường
được pha thêm 20% men.
1.5.3. Màu trong men
Màu trong men được tạo ra bằng cách đưa trực tiếp một số hợp chất gây màu hoặc
các chất màu tổng hợp bền nhiệt vào men.
Độ mịn của màu đưa vào men có ảnh hưởng rất mạnh đến cường độ màu, cũng như
độ đồng đều của màu men. Màu có cỡ hạt càng mịn cho màu trong men có cường độ
màu càng cao và khả năng đồng đều màu càng cao.
Chất màu trong men phân bố theo hai cơ chế phụ thuộc bản chất của chúng:
- Sự tạo màu trong men bằng các phân tử màu
Các phân tử chất màu được tạo thành từ các oxit của kim loại sắt, mangan, coban,
crom…hòa tan trong men nóng chảy. Màu men trong trường hợp này rất dễ bị biến đổi
màu.
- Sự tạo màu trong men bằng các chất màu không tan trong men
Chất màu đưa vào men là những chất màu có cấu trúc bền, không tan trong men
mà chỉ phân bố đều trong men để tạo màu đục trong men. Các chất màu này có thể là
những chất màu tổng hợp bền nhiệt hoặc các khoáng thiên nhiên bền có màu. Trường
hợp này màu trong men sẽ bền hơn và ổn định hơn.
Màu trong men có nhiều gam màu phong phú hơn màu dưới men.
1.6.

Một số phương pháp tổng hợp chất màu [4, 7]

1.6.1. Phương pháp gốm truyền thống
Phương pháp gốm truyền thống là thực hiện phản ứng giữa các pha rắn là hỗn hợp
các oxit, muối ở nhiệt độ cao. Ion sinh màu có thể ở trong tinh thể nền dưới dạng dung
dịch rắn xâm nhập, dung dịch rắn thay thế hay tồn tại dưới dạng tạp chất trong tinh thể
nền. Quá trình phản ứng tổng hợp chất màu rất phức tạp, bao gồm nhiều giai đoạn. Tốc

độ phản ứng phụ thuộc các yếu tố sau:
- Kích thước hạt
20


- Nhiệt độ nung
- Thời gian lưu
- Hoạt tính của chất phản ứng: các chất phản ứng ở trạng thái chuyển tiếp có hoạt tính
cao hơn trạng thái bền. Quá trình khuếch tán giữa hai chất sẽ diễn ra nhanh hơn ở
những điều kiện mà các hợp chất không bền dễ được hình thành. Vì thế, khi tiến hành
phản ứng, người ta thường dùng dạng muối hoặc hydroxit phân hủy ở nhiệt độ cao cho
oxit hơn là sử dụng trực tiếp dạng oxit.
- Bề mặt tiếp xúc giữa các chất phản ứng: bề mặt tiếp xúc giữa các chất phản ứng càng
lớn, tốc độ phản ứng càng cao, hiệu suất càng lớn. Để tăng cường diện tích tiếp xúc
cần nghiền mịn, trộn kỹ phối liệu, đồng thời ép viên để tăng mật độ.
Phương pháp gốm truyền thống là phương pháp phổ biến để điều chế các vật liệu
rắn, tuy nhiên phương pháp này có một số giới hạn:
- Nhiệt độ nung cao và thời gian nung dài làm cho sản phẩm kém bền nhiệt động.
- Quá trình nghiền mẫu nhiều lần thường đưa tạp chất vào sản phẩm.
Để khắc phục các nhược điểm trên, nhiều phương pháp khác đã được nghiên cứu
và ứng dụng như: phương pháp đồng kết tủa, phương pháp khuếch tán rắn - lỏng,
phương pháp sol – gel, phương pháp đồng tạo phức, phương pháp thủy nhiệt, phương
pháp vận chuyển hơi hóa học…
1.6.2. Phương pháp đồng kết tủa
Phương pháp này cho phép khuếch tán tốt các chất tham gia phản ứng, tăng bề
mặt tiếp xúc của các chất phản ứng, từ đó hạ nhiệt độ thiêu kết. Tuy nhiên phương
pháp này đòi hỏi phải lưu ý hai vấn đề:
- Phải đảm bảo đúng quá trình đồng kết tủa.
- Phải đảm bảo trong hỗn hợp pha rắn, tỉ lệ các ion kim loại đúng bằng tỉ lệ hợp
thức của chúng trong gốm.

21


1.6.3. Phương pháp sol – gel
Sol là một dạng huyền phù chứa các tiểu phân phân tán trong chất lỏng. Gel là một
dạng chất rắn – nửa rắn trong đó vẫn còn giữ dung môi trong hệ chất rắn dưới dạng
chất keo hoặc polymer.
Tổng hợp gốm theo phương pháp này gồm ba bước chính:
- Tạo sol bằng hai cách:
+ Phân tán các chất rắn không tan từ cấp hạt lớn sang cấp hạt nhỏ của sol trong
các máy xay keo.
+ Tập hợp các tiểu phân có cấp hạt bé trong dung dịch thành tiểu phân có cấp hạt
lớn cỡ hạt keo.
- Sol được xừ lí hoặc để lâu cho già hóa thành gel.
- Đun nóng gel để tạo thành sản phẩm mong muốn.
Phương pháp sol – gel được phát triển và ứng dụng để tổng hợp nhiều loại vật liệu
khác nhau do các ưu điểm:
- Có thể tổng hợp các được chất màu dưới dạng bột với cấp hạt cỡ nanomet.
- Có thể tổng hợp được chất màu dưới dạng màng mỏng hay sợi.
- Nhiệt độ tổng hợp không cao.
1.6.4. Phương pháp khuếch tán rắn - lỏng
Ví dụ để tổng hợp MgAl 2 O 4 có thể đi từ MgO và muối nhôm. Người ta tiến hành
khuếch tán bột MgO vào dung dịch muối nhôm rồi kết tủa hydroxit nhôm. Sau đó lọc
kết tủa, sấy và nung.
Vấn đề của phương pháp này là việc chọn cấu tử làm pha rắn. Điều này phụ thuộc
vào cấu trúc tinh thể của chất phản ứng, sản phẩm phản ứng, nhiệt độ chuyển pha,
nhiệt độ bắt đầu phản ứng.
So với phương pháp gốm truyền thống, phương pháp này có thể hạ thấp nhiệt độ
nung từ vài chục đến vài trăm độ.

22


1.6.5. Vai trò của chất khoáng hóa
Trong phạm vi hóa học nói chung, chất khoáng hóa giữ vai trò như chất xúc tác.
Đối với công nghiệp gốm sứ chất khoáng hóa có tác dụng thúc đẩy nhanh quá trình kết
nối và cải thiện tính chất của sản phẩm theo ý muốn. Tổng quát có thể nêu lên các tác
dụng sau:
- Thúc đẩy quá trình biến đổi thù hình, phân hủy các khoáng của nguyên liệu ( giữ vai
trò ion, phân tử lạ - một dạng khuyết tật của tinh thể), làm tăng khả năng khuếch tán
vật thể trong phối liệu ở trạng thái rắn.
- Cải thiện khả năng kết tinh của pha tinh thể mới tạo thành trong lúc nung, làm tăng
hàm lượng hay kích thước của nó. Ví dụ hàm lượng mullite 3Al 2 O 3 .2SiO 2 trong sứ sẽ
tăng khi có mặt TiO 3 , ZnO, BaO, MnO 2 …
- Tác dụng chính của chất khoáng hóa là cải thiện tính chất của sản phẩm nung ( tăng
độ bền cơ, bền nhiệt, bền điện), đồng thời cho phép hạ thấp nhiệt độ nung khi chọn
đúng chất khoáng hóa với hàm lượng sử dụng tối ưu.
1.7.

Một số loại chất màu trang trí khác [1]
- Luster: là những rezinat kim loại tạo nên những hiệu quả màu lấp lánh trên đồ

gốm do sau khi nung chảy sinh ra một lớp kim loại hay oxit kim loại.
- Email: là lớp màu dày có sử dụng chất chảy rất nhớt để có thể tạo được những
đường nét sắc sảo, có thể là trong hay đục.
- Engob: là lớp phủ trên xương gốm, dùng để che phủ xương gốm không có màu
thích hợp, để làm mịn bề mặt xương hay để đạt hiệu quả trang trí của lớp màu tráng
lên. Nó thường được dùng để tạo một lớp trung gian giữa xương gốm và lớp men
trong. Nếu dùng nó để thay men, phải cho thêm chất trợ dung thích hợp. Engob có tính

chất như men đất. Trong thành phần của nó người ta dùng đất sét dễ chảy có màu thích
hợp cùng với trường thạch, thạch anh, cao lanh hay chính bản thân men. Muốn engob
màu thì dùng đất sét trắng, các phụ gia và các oxit gây màu.

23


1.8.

Silica tro trấu [11]
Silic oxit ( silica) là một nguyên liệu cơ bản được sử dụng rộng rãi trong các ngành

điện tử, đồ gốm, những vật liệu cách nhiệt và những công nghiệp vật liệu polyme…
Thông thường, nguồn của silic oxit là cát. Silic oxit ở dạng này nóng chảy ở nhiệt
độ cao, khó phản ứng. Nếu silic oxit ở dạng vô định hình hay kích thước nhỏ thì khả
năng phản ứng dễ dàng hơn.
Các nhà khoa học đã tìm được nghiên liệu có thể dùng điều chế silic oxit vô định
hình là trấu ( vỏ hạt gạo).
Trấu là một loại phế thải nông rất phong phú ở các nước sản xuất lúa gạo. Khi đốt
ở điều kiện có kiểm soát sẽ cho tro màu trắng, dạng bột chiếm 20% lượng trấu, trong
đó hàm lượng silica chiếm từ 80 – 90% trên tổng lượng các oxit.

Tro trấu có hàm

lượng silica cao và hoạt tính phản ứng mạnh nên được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực
như: tổng hợp vật liệu vô cơ, vật liệu ceramic, thủy tinh, làm chất xúc tác, chất hấp
thụ, làm màng mỏng trong các vật liệu quang, vật liệu điện, v.v..Sau đây xin giới thiệu
một vài ứng dụng được nghiên cứu phổ biến.
- Tổng hợp aerogel ( gel khí) [12]
Aerogel làm từ tro trấu của Đại học công nghệ Malaysia có tên thương mại là

Maerogel, chỉ nặng gấp 3 không khí nhưng chịu được sức nén, vả lại nó trong suốt nên
cũng được dùng trong các đồ điện tử; dùng làm lớp kẹp giữa các tấm kính để tạo nên
kính cách nhiệt dùng làm cửa sổ hay mái nhà, và dùng làm lớp mỏng cách âm cách
nhiệt trong các công trình xây dựng.
- Ảnh hưởng của tro trấu đến cường độ, tính chống thấm của bê tông thủy
công [14]
Tro trấu có cấu trúc xốp, hình dẹt, kích thước bé, có tính chất của một puzơlan với
độ hoạt tính cao khi sử dụng với xi măng và sự có mặt của nó trong bê tông trong quá
trình hydrat hoá các pha khoáng của clanke. Vai trò của tro trấu làm giảm đáng kể khả
năng tách nước và phân tầng. Trong quá trình thuỷ hoá xi măng sinh ra pha pooclandit
(CaOH) 2 cũng như quá trình bay hơi nước, để lại các lỗ rỗng mao quản, các hạt tro
trấu có kích thước nhỏ chèn vào lấp đầy các lỗ trống, SiO 2 hoạt tính tham gia phản
24