概要: 我國稀土資源非常豐富,產量居世界第二位。目前,全世界的陶瓷、玻璃工業中稀土應用量約占稀土總產量的40%。所謂的稀土元素是指位于元素周期表中第三族,第六周期中的鑭系元素,也包括性質相似的鈧和釔在內的各種元素的合稱,其化學活性很強,能生成極為穩定的氧化物、鹵化物等。在較低的溫度下又能與氫、氮、磷、碳及其他元素作用生成各種化合物。
所謂的稀土元素是指位于元素周期表中第三族,第六周期中的鑭系元素,也包括性質相似的鈧和釔在內的各種元素的合稱,其化學活性很強,能生成極為穩定的氧化物、鹵化物等。
在較低的溫度下又能與氫、氮、磷、碳及其他元素作用生成各種化合物。稀土元素的氧化物是呈各種顏色的粉狀物質,經高溫煅燒,不溶于水,難溶于酸,是優良的釉用原料。
稀土元素的電子層結構特殊,隨著元子核電荷的增多即原子序數增加,其外層的o層、p層電子層結構幾乎無變化。由于外層電子的屏蔽作用,使稀土元素的離子或溶解于氧化物中的稀土,都能顯示各自的顏色。
另外,稀土元素的電子層多而復雜,所以稀土元素的光譜線都要比其它元素多樣。它們可以吸收或發射從紫外光、可見光到紅外光區域的各種波長的電磁輻射。因此,稀土元素呈色多姿多彩,且顏色純凈,光透性強,有些元素還具有變色效應,可作為陶瓷釉料中的變色劑。
稀土元素在陶瓷上的應用,主要就是利用了稀土獨特的光學性能,用作著色或助色原料。選用稀土元料燒制出的瓷器,色澤艷麗,柔潤,是一般著色劑難以比肩的。
陶瓷上使用稀土的歷史,最早可追溯到南宋時期的龍泉青瓷。龍泉青瓷原料中使用的紫金土中,就含有微量的鑭、鏡、釓等稀土元素,由于鑭、鏡、釓與銅、鐵、鈷等離子進行組合,出現了新的吸收光譜,因而獲得了晶瑩潤澤,青翠如玉的釉色,達到青瓷歷史上的最高水平。
稀土的鐠最早應用于玻璃、陶瓷制品中,它在陶瓷中是一種穩定純正,著色力強的釉用原料。在還原焰氣氛燒成,無色。在氧化焰氣氛中燒成呈鮮艷的向陽黃,即鐠黃。
氧化鐠還可與五氧化二釩配制成艷麗的蘋果綠,稱為鐠綠。鐠釹混合著色為灰色,再加入硒化鋅為淡紫色鐠如混合中加入小量鈷,使釉色呈鮮艷的亮灰色。鑭在瓷釉中呈白色,可使釉面晶瑩光潤,起到了光澤劑的作用。
鈰在瓷釉中呈黃色,還可制成白度很高、遮蓋力強的陶瓷乳濁劑,使釉面光澤瑩潤。在陶瓷釉料中引入稀土中的釹元素,可使產品具有變色效應,在不同光源的照射下,使產品呈現赤、橙、黃、綠、藍、紫六種變幻的顏色。
總之,稀土在陶瓷上的應用研究,在我國方興未艾,應用前景廣闊。但尚有諸多課題,有待進一步深入研究而加以利用。
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