之前很多陶瓷色釉料相关的国内外书籍和学术论文中，都有提及色料的制备过程、影响因素，却没有深入分析色料合成的机理。直到去年在安东尼·韦斯(Anthony.R.Wes)编写的《固体化学及其应用》一书中，看到了镁铝尖晶石合成机理的研究，给笔者带来非常大的震撼。因为从方法论的角度来分析，了解物理化学反应的机理有助于分析该反应的各种条件，进而可控制该反应的加速或减慢。本文通过分析尖晶石的合成机理，换一个有趣的角度来探讨陶瓷色料的制备工艺。
一、尖晶石的合成机理
佩蒂特(Pettit)等人通过以氧化镁(MgO)与氧化铝(Al2O3)为原料合成镁铝尖晶石(MgAl2O4)，研究了高温固相反应法合成尖晶石的机理。(1)紧密接触。氧化镁和氧化铝反应时，需要相互紧密接触，共享一个公用面。(2)形成晶核。加热后，在接触面上局部反应生成一层镁铝尖晶石晶核。(3)离子继续扩散。形成晶核后，镁离子、铝离子要不断通过已形成的氧化镁—镁铝尖晶石和镁铝尖晶石—氧化铝的两个界面而扩散到新的反应界面时，反应才能持续进行。
二、影响反应速率的因素
该反应非常困难，这是因为：①在形成晶核阶段，镁离子、铝离子被束缚在它们晶体的格点位置上，要生成镁铝尖晶石晶核非常困难。要成核，氧化镁、氧化铝的晶体结构需要重新排列，化学键必须断裂和重新组合。仅在极高温度时，镁离子、铝离子才具有足够的热，使之能从正常位置上跳出并通过晶体扩散来成核。②在离子继续扩散阶段，离子扩散要比形成晶核更困难，即使在高温下，扩散速度也很慢，需要经过较长的时间才能充分反应。
从反应机理归纳出影响反应速度的因素有：1、反应物间的接触面积及其表面积;2、产物的成核速度;3、离子通过物质，特别是通过产物的扩散速度。
三、对尖晶石色料制备工艺的探讨
(1)原料的选择
①选择粒径小的原料，可以提高固体间的接触面积及其表面积;②原料的活性非常重要。硝酸盐、氢氧化物能分解得到表面积大、反应活性高的细颗粒氧化物。制备蓝色喷墨色料用的氧化铝，其供源可用氢氧化铝【Al(OH)3】、硝酸铝【Al(NO3)3】。③选择有晶格缺陷、不稳定、在晶型转变阶段容易产生微裂纹的晶相有助于发色离子的扩散。晶体中存在的缺陷，空位、间隙离子，特别是位错通道，这些因素均能促进离子扩散。(2)合适的混料工艺
在通常的固态反应中，原料先用机械方法混合均匀，原料的颗粒大小、混合的均匀性、颗粒间密切接触等条件对反应的速率有重要影响。选择合适的原料混料工艺，能使原料充分混合与紧密接触。湿法研磨相对于干法研磨，能减少团聚的发生。共沉淀法等液相法制备尖晶石，可以类似地理解为正离子已在原子尺度上进行混合。由于均匀地混合，后续烧结的温度可以降低很多。(3)合适的烧成制度
①在允许限度内，提高反应温度;②如果样品组分有各种氧化态，而所要求的产物相是某一确定的氧化价态时，也需要注意控制反应的温度和气氛。在合成含二价钴(Co2+)物相时，就要使样品与一种还原性气氛保持接触，以防止反应过程中氧化生成三价钴(Co3+);③可将烧结反应不充分的色料，再次研磨进行复烧。(4)加入合适的矿化剂
矿化剂是为了促进色料合成的效果而加入的外加剂，是许多色料配方中不可缺少的组成部分。矿化剂的矿化效果主要表现在：通过增加缺陷、固溶等方式，降低色料的合成温度，加深反应的完全程度和提高色料的呈色性能。
一、尖晶石的合成机理
佩蒂特(Pettit)等人通过以氧化镁(MgO)与氧化铝(Al2O3)为原料合成镁铝尖晶石(MgAl2O4)，研究了高温固相反应法合成尖晶石的机理。(1)紧密接触。氧化镁和氧化铝反应时，需要相互紧密接触，共享一个公用面。(2)形成晶核。加热后，在接触面上局部反应生成一层镁铝尖晶石晶核。(3)离子继续扩散。形成晶核后，镁离子、铝离子要不断通过已形成的氧化镁—镁铝尖晶石和镁铝尖晶石—氧化铝的两个界面而扩散到新的反应界面时，反应才能持续进行。
二、影响反应速率的因素
该反应非常困难，这是因为：①在形成晶核阶段，镁离子、铝离子被束缚在它们晶体的格点位置上，要生成镁铝尖晶石晶核非常困难。要成核，氧化镁、氧化铝的晶体结构需要重新排列，化学键必须断裂和重新组合。仅在极高温度时，镁离子、铝离子才具有足够的热，使之能从正常位置上跳出并通过晶体扩散来成核。②在离子继续扩散阶段，离子扩散要比形成晶核更困难，即使在高温下，扩散速度也很慢，需要经过较长的时间才能充分反应。
从反应机理归纳出影响反应速度的因素有：1、反应物间的接触面积及其表面积;2、产物的成核速度;3、离子通过物质，特别是通过产物的扩散速度。
三、对尖晶石色料制备工艺的探讨
(1)原料的选择
①选择粒径小的原料，可以提高固体间的接触面积及其表面积;②原料的活性非常重要。硝酸盐、氢氧化物能分解得到表面积大、反应活性高的细颗粒氧化物。制备蓝色喷墨色料用的氧化铝，其供源可用氢氧化铝【Al(OH)3】、硝酸铝【Al(NO3)3】。③选择有晶格缺陷、不稳定、在晶型转变阶段容易产生微裂纹的晶相有助于发色离子的扩散。晶体中存在的缺陷，空位、间隙离子，特别是位错通道，这些因素均能促进离子扩散。(2)合适的混料工艺
在通常的固态反应中，原料先用机械方法混合均匀，原料的颗粒大小、混合的均匀性、颗粒间密切接触等条件对反应的速率有重要影响。选择合适的原料混料工艺，能使原料充分混合与紧密接触。湿法研磨相对于干法研磨，能减少团聚的发生。共沉淀法等液相法制备尖晶石，可以类似地理解为正离子已在原子尺度上进行混合。由于均匀地混合，后续烧结的温度可以降低很多。(3)合适的烧成制度
①在允许限度内，提高反应温度;②如果样品组分有各种氧化态，而所要求的产物相是某一确定的氧化价态时，也需要注意控制反应的温度和气氛。在合成含二价钴(Co2+)物相时，就要使样品与一种还原性气氛保持接触，以防止反应过程中氧化生成三价钴(Co3+);③可将烧结反应不充分的色料，再次研磨进行复烧。(4)加入合适的矿化剂
矿化剂是为了促进色料合成的效果而加入的外加剂，是许多色料配方中不可缺少的组成部分。矿化剂的矿化效果主要表现在：通过增加缺陷、固溶等方式，降低色料的合成温度，加深反应的完全程度和提高色料的呈色性能。
