ปริมาณโครเมียม (Cr) เป็นปัจจัยหลักที่กำหนด ความเข้มของสี ความคงทนของสี และความเสถียรของสี ในเม็ดสีอนินทรีย์ เคลือบเซรามิก และสีสำหรับพื้นผิวโลหะโดยตรง ผลกระทบที่เกิดขึ้นจะแตกต่างกันไปตามสถานการณ์การใช้งานต่างๆ ดังรายละเอียดด้านล่าง:
1. การลงสีในเคลือบเซรามิก/เคลือบอีนาเมล
โครเมียม (โดยปกติอยู่ในรูปของ Cr₂O₃ หรือโครเมต) เป็นสารให้สีหลักสำหรับเคลือบเซรามิกสีเขียว และปริมาณของโครเมียมมีผลอย่างมากต่อสีของเคลือบ:
- ปริมาณโครเมียมต่ำ (0.5%–2%) : เคลือบจะมี สี เขียวอ่อนหรือเขียวเหมือนหญ้า มีความโปร่งใสสูง ไอออนของโครเมียมกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอในเฟสแก้วของเคลือบโดยไม่ก่อตัวเป็นผลึกสีจำนวนมาก ส่งผลให้สีอ่อนแต่มีคุณสมบัติในการปกปิดต่ำ เหมาะสำหรับเครื่องเคลือบดินเผาผนังบางและเคลือบใสสำหรับตกแต่ง
- ปริมาณโครเมียมปานกลาง (2%–5%) : จะเกิดผลึก โครเมียม-อะลูมิเนียมสปิเนล ( Cr_2O_3·Al_2O_3\) ) ที่เสถียร และเคลือบจะมีสี เขียวเข้มหรือเขียวมะกอก ปริมาณในระดับนี้ให้ความสมดุลที่ดีที่สุดระหว่างความอิ่มตัวของสีและความเสถียรของเคลือบ พร้อมด้วยความทนทานต่อกรดและด่าง และความทนทานต่อสภาพอากาศที่ดีเยี่ยม ทำให้เป็นอัตราส่วนที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุดสำหรับเซรามิกในชีวิตประจำวันและกระเบื้องสถาปัตยกรรม
- ปริมาณโครเมียมสูง (>5%) : สีของเคลือบจะเปลี่ยนเป็น สีเขียวเข้มหรือเขียวอมดำและอาจเกิดตำหนิ “สีเขียวไหม้” ได้ ไอออนของโครเมียมที่มากเกินไปทำให้เกิดการตกผลึกของเคลือบมากเกินไป ลดความเงาของเคลือบ และทำให้เกิดจุดด่างและริ้วสีได้ง่าย ในขณะเดียวกัน ความยากในการหลอมละลายของเคลือบก็จะเพิ่มขึ้น ซึ่งอาจทำให้เกิดรูเล็กๆ และฟองอากาศได้
หมายเหตุ : สถานะวาเลนซ์ของโครเมียมมีผลต่อสีด้วย โดยCr³⁺ เป็นแหล่งของสีเขียวที่เสถียร ในขณะที่ Cr⁶⁺ ที่เป็นพิษ จะให้สีเหลือง ดังนั้นจึงต้องควบคุมบรรยากาศการเผาในระหว่างการผลิตเพื่อหลีกเลี่ยงการออกซิเดชัน ของCr³⁺
2. การแต่งสีด้วยเม็ดสีอนินทรีย์
สีที่มีส่วนประกอบของโครเมียม (เช่น สีเขียวโครเมียม สีเหลืองโครเมียม) อาศัยปริมาณโครเมียมเป็นตัวกำหนดประสิทธิภาพของสี:
- สีเขียวโครม ( (Cr_2O_3\) -based) :
- ปริมาณ Cr_2O_3ต่ำ (<80%): เม็ดสีมีสีเขียวอ่อน ความเข้มของสีต่ำ เหมาะสำหรับสีเคลือบและหมึกพิมพ์สีอ่อนที่มีต้นทุนต่ำ แต่มีคุณสมบัติในการปกปิดไม่ดี
- ปริมาณ Cr₂O₃สูง (>95%): เม็ดสีมีสีเขียวเข้ม มีความบริสุทธิ์ของสีสูง และทนต่อแสงและสภาพอากาศได้ดีเยี่ยม เหมาะสำหรับใช้เคลือบภายนอกอาคารและให้สีแก่วัสดุก่อสร้าง
- สีเหลืองโครม (ชนิดโครเมต) :
- ปริมาณโครเมียมต่ำ: สีเป็นสีเหลืองมะนาว สดใส แต่ทนต่อแสงได้ไม่ดี สีซีดจางง่ายเมื่อโดนแสงแดด
- ปริมาณโครเมียมสูง: สีจะเปลี่ยนเป็นสีเหลืองเข้มหรือเหลืองส้ม มีความคงทนของสีดีขึ้น แต่ปริมาณโลหะหนักจะเพิ่มขึ้น และการใช้งานจะถูกจำกัดในบางภูมิภาค
3. การลงสีพื้นผิวโลหะ (เช่น สแตนเลส)
โครเมียมเป็นธาตุผสมที่สำคัญในเหล็กกล้าไร้สนิม และปริมาณของโครเมียมมีผลต่อการก่อตัวของฟิล์มเคลือบผิวและการเกิดสี:
- ปริมาณโครเมียมต่ำ (<12%) : ฟิล์มพาสซิเวชันบนพื้นผิวโลหะบางและไม่เสถียร ในระหว่างกระบวนการทำสีด้วยไฟฟ้าเคมี การสร้างฟิล์มออกไซด์ที่สม่ำเสมอทำได้ยาก ส่งผลให้ สีไม่สม่ำเสมอ เกิดเป็นจุดด่าง และความคงทนของสีต่ำสีส่วนใหญ่จะเป็นสีเหลืองอ่อนหรือสีฟ้าอ่อน ซึ่งหลุดลอกได้ง่าย
- ปริมาณโครเมียมสูง (≥18% เช่น สแตนเลส 304/316) : ฟิล์มพาสซิเวชันหนาแน่นจะก่อตัวขึ้นบนพื้นผิว ความหนาของฟิล์มออกไซด์สามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำในระหว่างการทำสี ทำให้ได้ สีน้ำเงิน เขียว แดง ดำ และสีอื่นๆ ที่คงที่ ชั้นสีมีความยึดเกาะสูงและทนต่อการกัดกร่อน ซึ่งเป็นวัสดุที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการทำสีโลหะ
ตารางสรุปข้อมูลสำคัญ
| สถานการณ์การใช้งาน | ประสิทธิภาพของปริมาณโครเมียมต่ำ | ประสิทธิภาพของสารประกอบโครเมียมในปริมาณสูง |
|---|---|---|
| เคลือบเซรามิก | สีเขียวอ่อน โปร่งใส พรางตัวได้ไม่ดี | สีเขียวเข้มถึงเขียวอมดำ ตกผลึกได้ง่ายและสูญเสียความเงางาม |
| เม็ดสีอนินทรีย์ | สีอ่อน ความเข้มต่ำ ราคาประหยัด | สีเข้ม ความบริสุทธิ์สูง ทนต่อสภาพอากาศได้ดีเยี่ยม |
| การลงสีโลหะ | สีไม่สม่ำเสมอ สีไม่คงทน | สีสม่ำเสมอ คงทน และทนทานต่อการกัดกร่อนสูง |