Síntesis de pigmentos cerámicos rojos con composición YAlO3 dopados con cromo

Abstract

Se han sintetizado pigmentos cerámicos de coloración roja con estructura perovsquita YAlO3 dopados con cromo. Se ha estudiado la vía de síntesis mediante la ruta cerámica tradicional y la vía coprecipitación, mediante el empleo de diferentes mineralizadores, así como las condiciones de calcinación. Un primer estudio se ha focalizado en la estequiometría, variando la introducción del ión cromóforo dentro de la estructura. A una estequiometría optimizada, con elevada aparición de fase perovsquita y coordenadas cromáticas indicativas de coloración roja, se han estudiado las condiciones de tratamiento térmico convencional de calcinado a diferentes temperaturas máximas y periodos de retención mediante las dos vías de síntesis y el empleo de mineralizadores. Los mineralizadores estudiados han sido CaF2, una mezcla compuesta por NaF, MgF2 y Li2CO3 y mineralizadores amónicos como NH4NO3 y NH4Cl, siendo la mezcla formada por NaF, MgF2 y Li2CO3, la que mejores desarrollos cromáticos han ofrecido desde temperaturas y periodos de retención más bajos comparado con el resto de mineralizadores. Se han sintetizado pigmentos mediante tratamientos térmicos por radiación microondas en las dos vías de síntesis y con mineralizadores seleccionados, obteniendo fase perovsquita a elevadas velocidades de síntesis. Las fases cristalinas de los pigmentos sintetizados en la tesis han sido detectadas por radiación de rayos X. Análisis complementario de espectroscopía Raman ha identificado estas fases cristalinas, asociadas a la posición del ión cromóforo. Microscopía electrónica de barrido ha ofrecido información sobre la morfología de las muestras sintetizadas. Espectroscopía de Ultravioleta-visible de los polvos calcinados y tras la aplicación de un vidriado transparente de monococción porosa ha dado información sobre el estado de oxidación y entorno cristalino del ión cromóforo. Las coordenadas cromáticas a su vez han sido determinadas mediante un espectrofotómetro de Ultravioleta-visible.

It has been studied the obtaining of solid solutions of red shade pigments with perovskite structure YAlO3 doped with chromium, synthesized by traditional and alternative methods by coprecipitation, thermally treated in electric furnace and by microwave radiation. The stoichiometry, calcination conditions and incorporation of flux agents to favor the synthesis reaction have been studied in depth by using CaF2, a mixture of NaF, MgF2 and Li2CO3 and different mineralizers such as NH4NO3 and NH4Cl. Pigments have been synthesized within the systems Y1-xCrxAlO3 YAl1-xCrxO3 and Y1-xAl1-yCrx+yO3 doped with chromium in ratios between 0.01 and 0.10. The synthesized pigments have been characterized by X-Ray diffraction with a predominant phase of perovskite structure responsible for the red shade, together with a minority garnet phase and by Ultraviolet-visible Spectroscopy, corroborating the results by Raman Spectroscopy, giving rise to a series of absorption bands that indicate the presence of Cr(III) in octahedral position and Cr(IV) in both octahedral and tetrahedral position. SEM micrographs provide information obtained from the secondary electrons of crystalline phases predominantly in cubic habit with sizes below 1µm up to 10µm of pigments synthesized via traditional route and sizes below 1µm together with glassy phase in pigments synthesized via coprecipitation. The feasibility of use in porous single-fired ceramic glazes has been studied, whose chromatic coordinates have been determined by means of an Ultraviolet-visible Spectrophotometer based on the CIEL*a*b* system.