Reactivity and microstructural evolution in the V-ZrSiO₄ pigmenting system prepared from colloidal gels

In this paper is intended to examine the microstructural changes associated to the sequence of reaction in the formation of the zircon-vanadium blue pigment, prepared from mixtures of previosly obtained ZrO2 and V2O5 colloidal sols and tetraethylorthosilicate (TEOS). The reaction sequence followed by X-Ray diffraction (XRD), revealed the formation of a crystalline phase with the structure of tetragonal zirconia at the first step. The tetragonal to monoclinic phase transformation took place before the formation of the V+4-ZrSiO4 solid solution. The microstructures were observed by field emision scanning electron microscopy (FE-SEM) and energy dispersive X-ray analysis (EDX). The formation of aggregates of tetragonal ZrO2 particles which were dispersed in an amorphous matrix of silica was firstly observed. The mechanism of zircon formation involved the reaction of amorphous silica with the zirconia particles previously transformed to the monoclinic form. The developed final microstructure of zircon phases consisted of well formed spherical aggegates up to 3 μm in diameter.En este trabajo se examina la evolución microestructural asociada a la secuencia de reacción que se produce en la formación del pigmento azul turquesa de vanadio mediante un gel preparado a partir de una mezcla de coloides de ZrO2 y V2O5, y tetraetilortosilicato (TEOS). La secuencia de reacción, obtenida mediante difracción de rayos X (DRX), muestra la formación de una fase con estructura de zircona tetragonal en la primera etapa. Además previa a la formación de la fase disolución sólida V+4-ZrSiO4 se produce la transformación de fase ZrO2 tetragonal → ZrO2 monoclínica. El cambio microestructural asociado con dicha secuencia, determinado mediante microscopía electrónica de barrido de emisión de campo (MEB-EC) y análisis por dispersión de energias de rayos X (EDX), muestra en primer lugar la formación de agregados de partículas de ZrO2 en una matriz de sílice amorfa. La formación de la fase circón disolución sólida se produce por reacción de la sílice amorfa con la circona previamente transformada a la forma monoclínica. La microestructura desarrollada en la fase circón esta constituida por agregados de partículas bien definidos y de tamaños inferiores a 3 μm