Effects of Glass Frit Oxides on Crystallization and Zircon Pigment Dissolution in Whiteware Coatings

Abstract

In experimental whiteware coatings comprised of zircon pigment and multi-oxide silicate glass frits that incorporated ZrO 2 , the quantity, size, and morphology of zircon that precipitated during "fast-firing" were mainly dependent upon the ZnO, SrO, and Al 2 O 3 :alkali levels. In these frits, little or no zircon pigment dissolution occurred, and zircon crystallization was nearly complete by 1000°C. Microstructures of the coatings were consistent over a range of peak firing temperatures from 1000°to 1100°C. Fritted ZnO in these coatings stimulated zircon crystallization and produced high opacity. Replacing ZnO with SrO in the same frits prevented zircon from precipitating and resulted in transparent coatings. In frits without ZrO 2 , significant zircon pigment dissolution and crystallization of calcium-based silicates occurred during firing. In these unstable coatings, crystallization and dissolution increased from 1000°to 1100°C and produced a range of microstructures. Raising the Al 2 O 3 :alkali ratio caused frits with ZrO 2 to precipitate more zircon, and frits without ZrO 2 to form less of the calcium-based silicates and dissolve less pigment.

Estudio de los factores que gobiernan la coloración de los esmaltes cerámicos

“…Entonces se tiene que β 1 + β 2 = 1. Para el caso en que se tiene un medio con dos pigmentos las ecuaciones [3] y [4] toman la forma: [5] y para el caso de tres pigmentos tenemos: [6] Para calcular , donde el subíndice j se refiere a los p i g m e n t o s que intervienen a partir de la segunda dispersión, se considera que si…”

“…Nótese el parecido entre las ecuaciones [5] y [6] y la ecuación [2] referente al principio de superposición. Estas ecuaciones se igualan si las expresiones entre corchetes cuadrados tuviera el valor 1 (β 2 =0).…”

“…El parámetro β 1 se calculó para las diez muestras obtenidas según la Tabla V. Este parámetro se obtiene partiendo de las ecuaciones [5] o [6] según sea el caso. Las magnitudes y se obtienen directamente del experimento, la magnitud es parte de la base de datos y para los cálculos de la figura 5 no se tomó como , sino que se calculó directamente.…”

“…Observaron que a mayor temperatura y debido al tiempo cocción, más intenso resultaba el color, debido a la difusión de partículas de hierro que intervienen en la cristalización durante el enfriamiento. Earl y col. (5,6) estudiaron el efecto de la composición de la frita en la coloración para un único pigmento azul de circón-vanadio (Zr-V). En los esmaltes cocidos hasta 1000 o C la composición de la frita no afecta la forma de los espectros de reflexión, sólo su intensidad y para los cocidos por encima de dicha temperatura la composición de la frita modifica la forma de los espectros.…”

Influence of firing temperature on the color developed by a (Zr,V)SiO4 pigmented opaque ceramic glaze

“…5,6 In addition, opaque whiteware coatings, which are the most widely manufactured, normally incorporate ZrO 2 . 7 Opacity and whiteness are obtained through crystallization of zircon. The resulting micro heterogeneities (<10 m size) have a significantly higher index of refraction (2.05-2.40) than the glassy matrix (1.50-1.70) and thus effectively scatter light.…”