Sự khác biệt của chất màu đơn OXIT và chất màu hỗn hợp các OXIT

Các chất màu đơn oxit như TiO₂, Al₂O₃, SiO₂, ZnO… có màu trắng; Cr₂O₃ có màu xanh lá cây; Fe₂O₃ và Cu₂O có màu đỏ; MnO₂, Co₃O₄, Fe₃O₄… có màu đen. Nhược điểm lớn nhất của các chất màu đơn oxit là không bền màu trong các điều kiện khác nhau do có sự thay đổi trạng thái oxit hóa của ion kim loại. Chính lý do này đã hạn chế các ứng dụng của chúng, đặc biệt trong lĩnh vực sản xuất gốm sứ, các vật liệu cần gia công trong điều kiện nhiệt độ cao và môi trường có tính oxi hóa/khử.

Các chất màu trên cơ sở hỗn hợp các oxit kim loại là những chất màu vô cơ chất lượng cao với các tính chất nổi bật, chúng được sử dụng cho sơn, nhựa, các loại vật liệu xây dựng, thủy tinh, màng phủ và gốm sứ. Về bản chất hóa học thì các chất màu oxit hỗn hợp là một dung dịch rắn, nghĩa là các oxit kim loại được phân bố đồng nhất trong mạng tinh thể của hợp chất và tạo ra một dung dịch đồng nhất ở trạng thái rắn. Các hợp chất này có nhiều kiểu cấu trúc khác nhau như rutil, spinel thuận, spinel nghịch đảo, hematit… Các oxit hỗn hợp có đặc trưng hóa học riêng và không bị pha trộn với các đặc trưng vật lý của từng oxit. Cấu trúc pha của các oxit hỗn hợp có thể thay đổi đối với các oxit kim loại khác nhau để phù hợp với các quá trình kết hợp giữa chúng hoặc là thay đổi các tính chất màu. Các sự thay thế như vậy thông thường diễn ra khi antimony thay thế cho vonfram hoặc niobi trong cấu trúc của rutil, ví dụ như trong các chất màu vàng có cấu trúc rutil của niken như Ni-Nb-Ti và Ni-W-Ti hoặc các chất màu vàng cấu trúc rutil của crom như Cr-Nb-Ti và Cr-W-Ti hoặc các chất màu nâu cấu trúc rulti của mangan như Mn-Nb-Ti) và Mn-W-Ti. Bảng dưới đây chỉ ra thành phần các nguyên tố cơ bản có trong một số chất màu vô cơ chịu nhiệt dạng oxit hỗn hợp thông dụng. Thông thường các nguyên tố trên sẽ tạo thành các hệ tinh thể bền như: spinel, zircon, zirconia, corundum, cordierite, augite….