Керамическая глазурь

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Глазурь - это тонкое (0,1-0,3 мм) преимущественно стекловидное покрытие, образующееся в ходе обжига на поверхности изделий; предназначена для предохранения их от загрязнения и агрессивных сред, повышения механических свойств, придания декоративных свойств - блеска, гладкости, яркости декора.

Глазури подразделяют по ряду признаков.

По внешнему виду - на прозрачные и непрозрачные (глушеные), бесцветные и окрашенные.

По способу приготовления различают глазури сырые и фриттованые.

Первые изготавливают измельчением естественных материалов, вторые - измельчением фритты, представляющей собой стекло, полученное плавлением заданной смеси и последующим гранулированием за счет резкого охлаждения в воде.

Фриттованные глазури применяют с целью перевода водорастворимых и токсичных компонентов шихты в нерастворимые малотоксичные силикаты.

По плавкости различают глазури тугоплавкие (1250-1400°С) и легкоплавкие (<1250°С) Плавкость регулируют составом. Тугоплавкие содержат больше Al₂O₃, SiO₂ и меньше щелочных оксидов, легкоплавкие - наоборот, поэтому их обычно фриттуют.

По исходному составу глазури подразделяют на полевошпатовые и бесполевошпатовые. Чаще применяют первые.

Свойства глазури нельзя рассматривать в отрыве от керамики, поскольку глазурь сама по себе не существует. Глазурь и ее свойства всегда должны быть согласованы со свойствами керамики. Известно, что хорошо подобранная глазурь может увеличить прочность тонкостенных изделий на 30-50%, плохо согласованная с керамикой глазурь снижает прочность на ту же величину вследствие возникающих напряжений.

На качество глазури и ее разлив оказывают существенное влияние свойства глазурных расплавов. Разлив глазури, определяемый в первую очередь ее исходным составом, должен проходить на заключительной стадии обжига, при этом температура должна быть заметно ниже температуры размягчения керамических изделий.

Плавкость глазури обычно определяют экспериментально.

Качество растекания глазури, ее кристаллизационная способность, залечивание некоторых дефектов (шагрень, пузырь, наколы) в большой мере зависят от ее вязкости, которая определяется составом и температурой и может количественно быть рассчитана.

Считается что нормальный разлив глазури обеспечивается при вязкости (2-2,5) 10² Па•с.

Существенное влияние на свойства глазурей оказывают напряжения, возникающие в них при охлаждении.

Известное влияние на поведение глазури оказывает промежуточный слой, образующийся на границе глазурь - керамика за счет некоторого взаимодействия их составляющих и процессов диффузии и растворения. Этот слой создает естественный переход от глазури к керамике и содействует выравниванию напряжений, предотвращая образование дефектов.

Напряжения от разности ТКЛР глазури и керамики можно снизить лишь при изменении состава керамики и глазури.

Щелочные оксиды в наибольшей мере снижают температуру разлива глазури, химическую стойкость, механические свойства, они же резко повышают ее ТКЛР т.е. склонность к цеку.

Щелочно-земельные оксиды повышают температуру разлива, однако сокращают интервал разлива, повышают склонность глазури к помутнению. Они же повышают прочность и упругость глазури уменьшают склонность к цеку. Весьма ценными составляющими глазури являются оксиды строниция, бария, бериллия, свинца. Наиболее легкоплавкие глазури (разлив при 400-500°С) получают при использовании оксидов свинца и бора.

Повышают тугоплавкость, упругость, прочность, химическую стойкость оксиды алюминия и кремния, при этом последний является главным стеклообразователем в глазурях.

Диоксиды титана, циркония, олова вводят в глазури в качестве глушителей для придания им непрозрачности за счет содействия кристаллизации стекла, слабой их растворимости в глазурном расплаве и высокого коэффициента светопреломления по сравнению с таковым для стекла. В застывшем состоянии у глазурей определяют различные свойства:

- твердость,

- прочность,

- термостойкость,

- блеск,

- волнистость,

- толщину и др.

Однако важнейшей величиной является термический коэффициент линейного расширения (сжатия), который определяют экспериментально с помощью дилатометров и ориентировочно расчетом.

Кислотность глазурей, которая оказывает существенное влияние на образование содержания кислых и основных оксидов в глазури. Регулируют кислотность изменением состава. Типичные ее значения, например у полевошпатовых глазурей для фарфора 1,8-2,5, фритованных глазурей для фаянса - 1,5-2,5.

Дефекты глазури - это наиболее типичные и часто встречающиеся виды брака изделий. Их причины - некачественное приготовление глазурной суспензии, несогласованность глазури и керамики, ошибки при нанесении глазури, неудовлетворительная подготовка поверхности изделий, повреждения покрытия при его нанесении и огнеприпасом при обжиге.

Образованию тонких трещин в глазури или ее отслаиванию также способствует неправильный режим охлаждения, нанесение покрытий чрезмерной толщины, недостаточное развитие переходного слоя, малая эластичность глазури.

Плохая обдувка изделий сжатым воздухом, чрезмерная пористость глазуруемых изделий, попадание на поверхность жирных веществ, удары снутри шликера о гипсовую форму обуславливают образование капель и складок, мелких впадин, наплывов, натеков пониженного блеска, не покрытых глазурью мест, литейных пятен.

Нарушения режима обжига, изменяющие плавкость и вязкость глазури, несвоевременное выделение газов из керамики, нарушение газовой среды некачественный огнеприпас, попадание железа из оборудования вызывают образование наколов, науглероживание, желтоватое окрашивание, вскипание глазури, возникновение рябизны и других дефектов.

Керамический черепок покрывается глазурью, делающей его поверхность гладкой и красивой.

Глазурь представляет собой легкоплавкое стекло весьма разнообразного состава.

Общим в различных глазурях является лишь содержание кремневой кислоты. стекловидный керамический глазурный шликер

В состав глазурей входят главным образом следующие оксиды: SiO₂, B₂O₃, Al₂O₃, K₂O, Na₂O, CaO, MgO, BaO, ZnO, PbO, SnO₂, BeO, Li₂O, SrO, ZrO₂.

Столь значительное количество компонентов является причиной того, что представить состав глазурей графически или в виде обзорных таблиц совершенно невозможно.

Обычно состав глазурей изображается, в виде химических формул, включающих основания и оксиды типа R₂O₃ и RO₂.

Все глазури, содержащие растворимые в воде вещества (щелочные соединения, борную кислоту, соединения свинца и т.д.) следует подвергать фриттованию.

Фриттование составных частей глазури значительно расширяет интервал плавления глазури, однако снижает ее температуру плавления. Для точного определения глазури большое значение имеет величина частиц глазури.

Физические характеристики глазурного шликера: вязкость тиксотропия, степень старения, температура, адгезия, равно как и содержание воды, глины и бентонита, определяющее все эти качества.

При плавлении на черепке размер зерна большое значение вследствие того, что крупное зерно затрудняет получение гомогенного расплава. Часто также и продолжительность обжига в печи оказывается недостаточной для достижению последней также еще и растворение в глазури составных частей черепка.

Помимо размеров частиц глазури, имеет значение и то, в виде каких именно материалов вводится тот или иной оксид. Две глазури одинакового химического состава и характеризующиеся одинаковыми размерами частиц могут отличаться различными свойствами. Так, оксид натрия оказывает разливное действие в зависимости от того, введена ли она в состав глазури в виде соды или в виде полевого шпата. Сода плавится при более низкой температуре и химически более активна, чем полевой шпат. Кроме того Na₂O, введённая с содой, легче удаляется из глазури в виде NaOH и действует на глазурную суспензию разжижающим образом, в то время как щелочи, содержащиеся в полевых шпатах, химически связаны прочнее содержащиеся в полевых шпатах, химически связаны прочнее.

Покрытие керамического черепка плавящейся глазурью встречает ряд затруднений, которые можно подразделить на следующие три вида: трудность обеспечения тесной химической связи с черепком, предотвращение отскакивания и появления трещин при охлаждении изделий после обжига и, наконец необходимость устранения разного рода недостатков, возникающих в производстве (образование пузырей, матовость, задымление [20] и т.п.).

Прочное соединение глазури с черепком может быть достигнуто посредством хорошего смачивания глазурного шликера и расплава глазури. Оба керамических тела, представляющие собой расплавы силикатов и продукты спекания, характеризуются схожим химическими свойствами с той только разницей, что глазурь содержит большее количество плавней. Вследствие этого она растворяет в себе черепок с образованием между ним и глазурью переходного слоя, который и обеспечивает их соединение.

У хорошо глазурованного черепка коэффициент линейного расширения промежуточного слоя находится между коэффициентами черепка и глазури, которые конечно, не совпадают.

В керамических промежуточных слоях были найдены следующие кристаллы: анорит, волластоит, геленит, кварц, тридимит и кристобалит.

В случае же, если коэффициент расширения черепка меньше, чем глазури, то черепок при остывании сжимается не так сильно, как глазурь. В которой возникают растягивающие усилия: В результате она разрывается на большое количество кусочков, сохраняющих каждый своей сцепление с черепком, но только отдельных друг от друга трещинами. Ввиду того сто силикаты, так же как и их затвердевшие расплавы, характеризуются в 12-20 раз меньшим сопротивлением разрыву, чем сопротивлением сжатию, образование трещин, в особенности волосных, наблюдается чаще, нежели отскакивание глазури.

Из сказанного следует, что глазурь и черепок должны обладать хорошо согласованными коэффициентами расширения.

Напряжения в глазурях возникают, однако, не только вследствие разных коэффициентов расширения глазури и черепка. Различное тепловое расширение отдельных слоев самой глазури, расстекловывание ее вследствие выделение кристаллов, превращения стеклообразных и кристаллических составных частей глазури - все это также является причиной возникновения напряжений.

Расстекловывание (кристаллизация) глазури способствует возникновению напряжений в том случае, когда выделившиеся кристаллы отличаются иной плотностью, нежели стекло, из которого они произошли. В большинстве случаев именно так и бывает, так как плотность кристаллов, как правило, больше плотности стекла одинакового с ним состава.

Размещено на Allbest.ru