Структура керамики.

Керамика как поликристаллическое твердое тело состоит в общем случае из трех основных фаз:

• кристаллическая, состоящая из зерен,

• стекловидная (аморфная) – в виде прослоек, располагающихся между зернами,

• газовая – в виде пор между зернами, окруженными прослойками аморфной фазы.

Основное различие керамических материалов заключается в различном составе и соотношении между собой трех фаз, определяющих свойства керамических изделий. Структура, т.е. строение керамического тела, зависит от состава сырья и технологии данного материала. По дисперсности (размерам) элементов структуры керамические материалы бывают тонкокерамическими и грубокерамическими. Если керамика состоит из мелкодисперсных зерен, ее излом однороден и частицы малоразличимы, то такой материал относится к тонкокерамическим (прежде всего фарфор, фаянс, майолика и др.). Если же в структуре керамики наблюдаются крупные зерна, сама структура неоднородна, то перед нами грубокерамическое изделие (шамотные изделия, гончарная керамика, терракота). Гончарные изделия и терракоту, изготовленные из качественных глин без примеси крупных частиц, можно причислить также к тонкокерамическим изделиям, что говорит об условности такого деления.

Основные виды керамических материалов: фарфор, фаянс, тонкокаменные изделия, майолика, терракота, гончарная керамика, шамотная керамика.
Фарфор – вид керамики белого цвета с плотным раковистым изломом, высшее достижение керамической технологии. Для изготовления фарфора используют огнеупорные беложгущиеся глины и каолины, кварц и полевые шпаты (соотношение пластичных и отощающих материалов 1:1). Различают мягкий и твердый фарфор. Отличительными признаками фарфора являются: белизна, просвечиваемость, механическая прочность, твердость, термическая и химическая стойкость. Область применения: от изготовления посуды и изделий технического назначения до создания уникальных произведений искусства.

Фаянс (от названия итальянского города Фаэнца) – вид керамики белого цвета с мелкопористым изломом. Для изготовления фаянса используют огнеупорные беложгущиеся глины, кварц и различные добавки. В отличие от фарфора имеет непрозрачный пористый черепок, температура утильного обжига превышает температуру политого. Различают мягкий и твердый фаянс. Область применения: изготовление посуды, изделий технического назначения, декоративных изделий, строительной керамики.

Тонкокаменные изделия – вид керамики, характеризующийся белым или цветным спекшимся черепком, с однородным раковистым изломом. Для изготовления тонкокаменных изделий используют огнеупорные и тугоплавкие глины, химический состав которых колеблется в довольно широких пределах.Отличают тонкокаменные изделия низкотемпературного и высокотемпературного спекания. В зависимости от применяемого сырья, степени спекания и цвета черепка, особенностей технологии тонкокаменные изделия носят различные названия: полуфарфор, низкотемпературный фарфор, «каменный товар» и др. Тонкокаменные изделия отличаются низким водопоглощением (0,5…5,0%). Область их применения: изготовление посуды, декоративной и интерьерной керамики.

Майолика (от названия острова Мальорка) – вид керамики с пористым, естественно окрашенным черепком от светло-кремового до красного (кирпичного) цвета, покрытые прозрачной или глухой (непрозрачной) глазурью. Для изготовления майолики используют легкоплавкие глины в чистом виде или с вводом отощающих и флюсующих добавок. Часто майоликовые изделия покрывают слоем белой глины, ангобом, скрывающим натуральный цвет черепка. Низкая температура глазурного обжига майолики (960–1050?С) позволяет использовать для декорирования широкую палитру цветных глазурей и эмалей. Область применения: изготовление посуды, облицовочной плитки, декоративной керамики.

Терракота (terra (итал.) – земля, cotta – обожженная) – вид керамики, неглазурованные керамические изделия с пористым черепком. Для изготовления терракоты используют качественные малоусадочные глины, имеющие равномерную окраску и относительно высокую температуру плавления. Иногда терракоту покрывают ангобом. Область применения: изготовление скульптуры, изразцов, плитки и т.п.

Гончарная керамика – керамические изделия с естественным цветом обожженной глины, относительно высокой пористостью, мелкозернистые, обычно неглазурованные. Для изготовления этого вида керамики используют местные легкоплавкие гончарные глины без применения каких-либо других компонентов за исключением небольших добавок кварцевого песка. Иногда изделия покрывают слоем ангоба или глазури. Область применения: изготовление посуды, украшений, сувениров.

Шамотная керамика – вид грубокерамических изделий, имеющий пористый, грубозернистый, чаще светлый черепок. Шамот представляет собой обожженную перемолотую глину. Для связывания зерен шамота в шамотных изделиях используют глины, замешивая их до образования пластичной массы. Из шамотированных масс изготавливают скульптуру малых форм, напольные вазы, кирпичи и некоторые другие разновидности архитектурной керамики.

Все вышеперечисленные керамические материалы, как бы ни различались они по составу сырья и, следовательно, по конечному химическому составу и свойствам изделий, объединяет технология, определяющая последовательность операций.

Принципиальная технологическая схема получения керамики

1. Заготовка сырья (глина, шамот, песок и т.п.)

2. Подготовка формовочной массы

3. Формование

4. Сушка

5. Обжиг

7. Керамические краски – их классификация и свойства.

Керамические краски - это окрашенные минеральные соединения металлов с кварцем, полевым шпатом, каолином или с керамическими массами и глазурями, образованныe в результате взаимодействия при высоких температурах. Интенсивность и цвет краски зависят от температуры обжига. Красящими веществами (красителями) в керамических красках являются пигменты.

Пигменты – оксиды соли, высокодисперсные порошки различного цвета, не растворяющиеся в воде и связующих веществax.

Пигмент дает цвет, оттеночный компонент меняет оттенок цвета. Кроме пигментов (красителей) керамические краски содержат флюсы. Флюсы - специальные легкоплавкие стекла - вводят в состав керамической краски для закрепления красителя в процессе обжига на поверхности глазури и для придания краске блеска.

Для изготовления красок применяют следующие оксиды: Со2О3 - синий и голубой цвет. Ni2O3 - коричневый и фиолетовый. Fе2О3 - желтый, красный и коричневый. СuО - зеленый и синезеленый. Мn02 - коричневый, фиолетовый и розовый.U03 - желтый. ТiO2 - желтый.Сг2О3 - зеленый и красный.Au - красный.Pt - серый. Jr2O3- черный.

Керамические краски должны отвечать следующим основным требованиям (свойства):

• быть устойчивыми к воздействию высоких температур в процессе обжига и к растворяющему действию флюсов и глазурей;

• обладать высокой стойкocтью к воздействию света и агрессивной среды;

• легко наноситься на керамические изделия, не проявлять токсичных свойств в процессе эксплуатации.

Краски: 1) холодные (акрил, которые не обжигаются), 2)горячие (-подглазурные, -надглазурные: а)надглазурные(горячие и холодные), б)межглазурные).

Надглазурные краски - это смесь пигментов с флюсами. Краски для надглазурного декорирования закрепляются на изделиях при температуре 720-860°С.

В состав флюсов входят кремнезем, глинозем, кварц, полевой шпат, пегматит, каолин, мел или мрамор и вещества, понижающие температуру плавления краски: сода, поташ, свинцовые соединения, борная кислота, бораты и др.

Надглазурные краски наносят тонким слоем на предварительнo обожженные керамические изделия. При обжиге (600-800^оС) флюсы размягчаются и краска наплавляется на глазурь.

После обжига краски приобретают красивый блеск и яркие тона, но надглазурные краски менее устойчивы при механических действиях по сравнению с подглазурными. Их достоинство — обширная цветовая палитра.

Так как краски закрепляются на поверхности глазури, то флюсы, применяемые в них, должны отвечать следующим требованиям. Флюс должен придавать хороший блеск краске, исключение составляют краски с матовым эффектом. Флюс должен обеспечивать необходимое сцепление с поверхностью глазури и не ухудшать окрашивающие свойства пигмента. В качестве флюсов для надглазурных красок применяют прозрачные бесцветные стекла. Одно из свойств: к ним предъявляются жесткие гигиенические требования, так как именно они содержат наиболее вредные для организма вещества и часто непосредственно контактируют с пищей. Их безопасность характеризуют устойчивостью к действию кислот

Подглазурные краски - это смесь пигментов с глазурью. Пигменты в состав подглазурных красок вводят в виде смеси оксидов металлов с добавлением каолина, оксида алюминия и др., придающих краскам устойчивость. В качестве добавок, улучшающих соответствие ТКЛР краски и ТКЛР(коэффициент линейного расширения) поверхности черепка или поверхности глазури, в краску вводят глину, фарфоровую массу, ценной шпат и другие компоненты, повышающие вязкость массы, оказывающие химическое воздействие на красители при высокой температуре. "Соли" позволяют получать мягкие акварельные рисунки с расплывом контура. Эти краски более устойчивы, чем надглазурные.

Их цветовая палитра ограничена устойчивостью красок к действию высокой температуры и разной газовой среды.

Особое значение имеют межглазурные керамические краски , которые в процессе третьего обжига вплавляются в глазурь. Они отличаются высокими температурами третьего обжига (поэтому их по-другому называют "красками высокого огня") и обладают высокую механической и химической устойчивостью. Обжигают при 1200-1400оС.