Непластичні матеріали та добавки

2.3.1. Непластичні матеріали, що отощають, уводять для зменшення повітряної та вогневої усадки. До матеріалів, що отощають, відносять: кварц, шамот, дегідратовану глину.

Кварц- один із найбільше поширених у природі мінералів. Він зустрічається у виді жилок, кварцових пісків, кварцитів, кремнію, а також у виді домішок у глинах і каолінах. Головним джерелом кварцу для керамічної промисловості є піски. Цей же самий пісок, звичайно, подрібнюють у кульових млинах до розміру часток менше 200 ммдля введення компонента, що містить кремнезем, у глазурі і тонко керамічні маси.

Ще одним важливим джерелом кремнезему є щільні кварцити, із яких виготовляють динасові цегли для склепінь мартенівських, ванних, скловарних і коксових печей. Для цих цілей вибираються породи, при здрібнюванні яких утворюється суміш грубих і тонких зерен, а утримання Fе₂О₃ і А1₂O₃ не перевищує 0,5%. При цьому утримання вапна не обмежується, оскільки біля 0,5% СаО добавляється в шихту у процесі виробництва.

Іншою використовуваною і промисловості формою кремнезему є інфузорна земля, що подає собою суміш із скелетів дрібних морських тварин - діатом (інфузорій). Майже на 90% вона складається з кремнезему і містить велике число мікроскопічних пір, у зв'язку з чим цей матеріал дуже ефективно та широко використовується в якості теплової ізоляції.

Шамот виготовляють шляхом випалу глин при температурах 900-1400^оС, при цьому глини втрачають пластичні властивості. Шамот має невисоке водопоглинання (4-14%). У масу уводять від 20 до 50% здрібненого шамоту із зернами максимального розміру 1-3 мм. На відміну від інших матеріалів, що отощають, шамот не знижує вогнетривкості мас. У якості шамоту також використовують для отощування маси здрібнений бій готових виробів, капсульний бій.

Дегідратовану глину одержують нагріванням глини до 600-700 С. Унаслідок видалення хімічно зв'язаної води при нагріванні вона утрачає свої пластичні властивості. Таку глину після здрібнювання застосовують у якості отощувача для зменшення усадки при сушінні.

2.3.2. Матеріали, що флюсують (плавні). Уведення до складу маси матеріалів, що флюсують (плавнів), сприяє зниженню температури випалу виробів і підвищенню ступеня спікання маси. Плавні у процесі випалу вступають у взаємодію з глинистою речовиною та утворюють більш легкоплавкі з'єднання, чим чиста глина.

Плавнями вважаються матеріали, що при даному складі керамічної маси раніш інших переходять під час випалу в розплавлений стан і служать розчинниками для інших компонентів. До них відносяться легкоплавкі матеріали або ті, котрі, вступаючи у взаємодію з іншими компонентами, утворюють легкоплавкі з'єднання. До першого відносять польові шпати, до других — карбонати лужноземельних металів (кальцію та магнію).

За характером впливу на глинисту речовину плавні, застосовувані для виробництва виробів будівельної кераміки, поділяють на дві групи:

- плавні-флюси, дія яких обумовлюється низькою температурою їхнього плавлення (пегматити, нефелінові концентрати, вулканічні породи, перліти, відходи скляного виробництва - склобій або ерклез);

- матеріали з високою температурою плавлення, але легкоплавкі з'єднання, що дають при випалі, із глиною, або з іншими компонентами керамічної маси (крейда, доломіт).

Пегматити - являють собою польові шпати, що проростили кристалами кварцу. Утримання кварцу в пегматиті коливається в широких межах. Поводження пегматиту при випалі визначається властивостями польового шпату, головним чином, його температурою плавлення (1160-1200)^оС.

Керамічна промисловість у якості кварц-польовошпатової сировини в основному використовують калієві польові шпати та пегматити.

Польові шпати являють собою безводні алюмосилікати, що містять К⁺, Na⁺ і Са²⁺. Вони присутні фактично в усіх вивержених породах. Ізоморфне заміщення у кристалічній решітці польових шпатів одного катіона на інший призводить до утворення декількох різновидів. Найбільш важливими різновидами, що мають промисловий інтерес, є:

калієвий польовий шпат, мікроклін, ортоклаз,

натрієвий польовий шпат, альбіт,

кальцієвий польовий шпат; анортит,

Калієві польові шпати завжди містять деяку кількість альбіту, а натрієві - анортиту.

Польові шпати широко поширені у природі, але, звичайно, зустрічаються у виді невеличких включень, тісно асоційованих з іншими мінералами. Тому число промислових родовищ польових шпатів невелике. Велику частину польовошпатової сировини дають пегматити, що являють собою грубозернисті кристалічні породи, що утворилися па пізніх стадіях кристалізації магми. Утворення великих кристалів у таких породах пришвидшувалося за рахунок низької грузькості і високої концентрації летучих складових. Поліпшені методи збагачення пегматитів, що включають флотацію і магнітну сепарацію, уможливлюють одержання польового шпату, тоді, як опрацювання пегматитів старими методами економічно недоцільний. Польовошпатові концентрати, одержувані в результаті опрацювання польовошпатових порід і пісків шляхом флотації, складають тепер більш ніж третю частину використовуваної незбагаченої польовошпатової сировини.

Вільний кварц зменшує флюсуючу дію польових шпатів. Його дія більш ефективна в керамічних масах, що містять натрієвий шпат, чим у масах, що містять калієвий шпат. Кількість і тип присутніх лугів визначають точку розм’якшення польового шпату, причому остання знижується при збільшенні утримання натрію та зменшенні утримання калію. Головними супутніми мінералами в пегматитах є кварц, слюда та інші силікати.

Нефелінові концентрати - побіжні порошкові тонкомолоті відходи гірничо-збагачувальних комбінатів. У складі концентратів до 20% лужних оксидів. Це дозволяє використовувати концентрати як ефективні плавні. У порцелянову та фаянсову масу концентрати не вводять через їхнє забруднення залозистими домішками.

Вулканічні породи - перліти, обсидіани, андезити - цінна сировина для виробів різноманітного асортименту. Введення в масу перліту дозволяє знизити температуру випалу та одержувати вироби білого, або іншого соковитого кольору. При виробництві глазурованих виробів використання перліту декілька утрудняє одержання виробів із гарним розливом глазурі, тому що у процесі випалу виробів із перліту продовжується виділення хімічно зв'язаної води, що найчастіше призводить до утворення наколів у глазурі.

Склобій або ерклез - найбільш ефективні види плавнів, тому що мають низьку температуру початку плавлення (біля 850^оС). Склобій застосовують постійного хімічного складу, близького до складу віконного листового скла. Якщо на заводі є скловарні печі, скломасу рекомендованого складу варять спеціально, охолоджують у потоці води та одержують ерклез, який перед запровадженням у керамічну масу попередньо дроблять і мелють. Склобій або ерклез значно знижує температуру випалу, але декілька скорочує інтервал випалу виробів.

Крейду або доломіт уводять до складу мас до 3-5%, при цьому вони знижують температуру плавлення та спікання керамічних мас, сприяють відбілюванню керамічного черепка, ліквідації чорної серцевини, проте декілька скорочують інтервал спікання маси, утруднюючи випал і, створюючи небезпеку деформації виробів.

Нефеліновий сієніт являє собою вивержену гірську породу, що не містить вільного кварцу і складає з ніфеліну, альбіту та мікрокліну. Він може бути використаний як замінник польових шпатів у порцеляновій промисловості.

Волластоніт CaSiO₃ одержав широке поширення, як основна сировина для виготовлення фаянсу та плиток. Його частіше використовують замість частини польового шпату, особливо в масах для виготовлення плиток.

Силіманітова група мінералів, що мають склад Al₂SiO₅, грає важливу роль у виробництві мулітових вогнетривів. Мінерали цієї групи зустрічаються у трьох поліморфних формах - силіманіт, кіаніт і андалузит. Усі вони мають властивість при нагріванні до відповідних температур утворювати муліт 3Al₂O₃×2SiО₂ і кремнезем. У залежності від теплового опрацювання та присутності плавнів кремнезем у таких матеріалах з'являється у виді скла, або якихось кристалічних формах SiO₂. Найбільше використання знаходить кіаніт. При випалі він дає значне розширення, у зв'язку з чим при виготовленні мулітової цегли він, звичайно, піддається попередній термообробці.

Спечений синтетичний муліт, отриманий на основі мало залозистих бокситів, анітрошки не поступається по властивостях муліту, отриманому з природних мінералів. Синтетичний муліт високого ступеня чистоти виготовляється в електричних печах шляхом плавки технічного окису алюмінію і кремнеземистих матеріалів.

Як наведено вище, добавками до кераміки є речовини, які не виконують роль утворювачів кераміки, однак призводять до зміни її структури, тобто властивостей.

Основними добавками, які використовують при виготовленні кераміки, є добавки, які змінюють її порову структуру. У якості таких добавок застосовують добавки, які вигорають у процесі утворення кераміки, залишаючи замість себе порожнини, або добавки, які спрямовано утворюють пори – так звані пороутворюючі добавки.

У якості добавок, які вигорають, використовують горючі речовини: золу, тирсу та такі інші. У якості добавок, що утворюють пори, використовують піноутворюючі, або газоутворюючі добавки. Ці добавки заздалегідь (до обпалення) керамічного виробу утворюють у середині його пори, які фіксуються безпосередньо керамічним черепком.

Введення пороутворюючих добавок сприяє розвитку порової структури кераміки, що забезпечує, або підвищує її теплотехнічні властивості.

2.3.3. Глазурі, барвники і ангоби.

Глазур. Глазур'ю називають тонке (0,1-0,5 мм) склоподібне покриття поверхні керамічного виробу.

Для одержання глазурованої поверхні на керамічний виріб завдають водяну суспензію глазурі (шлікер) подібну до сметани, висушують виріб і обпікають у печі, при цьому прошарок глазурі на виробі розплавляється і при охолодженні застигає у виді склоподібної плівки. Глазурі бувають білі та кольорові, прозорі та глухі (непрозорі), що блищать і матові, легкоплавкі та тугоплавкі.

Для готування глазурей використовують природні матеріали - кварц, польовий шпат, глину, крейду, датоліт та інші, або штучні - соду, поташ, борну кислоту, буру, оксид цинку, вуглекислий барій і ін., що мають у своєму складі оксиди різноманітних елементів, що надають глазурям необхідні властивості.

Оксид натрію вводять у глазур плагіоклазами, пегматитами, содою, бурою. Він знижує температуру плавлення глазурі, зменшує грузькість розплаву, робить розплав із коротким інтервалом температури плавлення, підвищує температурний коефіцієнт лінійного розширення (ТКЛР) глазурі, збільшує схильність глазурі до цеку, знижує її міцність і твердість, підвищує розчинність. У цирконових глазурях уведення оксиду натрію більш 7% викликає матовість глазурі, особливо при зниженому утриманні в її складі кремнезему.

Оксид калію вводять ортоклазами, мікрокліном, пегматитами, поташем. Він діє декілька слабше оксиду натрію, робить розплав більш грузлим, збільшує інтервал температури плавлення, покращує блиск глазурі, підвищує її ТКЛР. У цирконових глазурях уведення оксиду калію більш 5% без оксиду натрію погіршує розлив глазурі, надає поверхні вовнистість, при цьому у країв виробу можливо утворення зморщок глазурі.

Оксид магнію вводиться доломітом, магнезитом. Він діє як плавень, сприяє твердості та пругкості глазурі, знижує ТКЛР і тим самим не сприяє утворенню цеку.

Оксид кальцію, що вводиться мармуром, крейдою, доломітом, виявляє свою дію більш сильно, чим оксид магнію. Як плавень менше активний, ніж Na₂О і K₂O, зменшує схильність глазурі до цеку, сприяє кристалізації глазурі. При зменшенні утримання оксиду кальцію погіршуються поверхневі властивості, білизна, спроможність глазурі покривати черепок.

Оксид стронцію вводиться целестином SrS0₄, діє як плавень, подібно оксиду кальцію зменшує схильність глазурі до цеку, підвищує твердість і міцність глазурі.

Оксид барію уводять вітеритом ВаСО₃. Він покращує блиск, знижує стійкість проти цеку в польовошпатових глазурях, у цирконових глазурях поводиться як активний плавень.

Оксид цирконію вводять цирконом ZrSi0₄ або оксидом цирконію ZrО₂; викликає глушіння (зменшення прозорості) глазурі.

Оксид цинку підвищує пругкість глазурі, знижує схильність до цеку, гарний плавень, розчиняє підглазурні фарби, може сприяти кристалізації глазурі і викликати складання, збільшує хімічну стійкість глазурі.

Оксид свинцю вводять суриком Рb₃О₄ або гльотом PbО. Це - найбільше сильний плавень, сприяє гарному розливанню глазурі, надає їй блиск, надає яскравість підглазурним фарбам, сильно знижує твердість глазурі, робить її розчинною у кислотах, навіть в органічних. Застосовують рідко, у глазурях спеціального призначення.

Оксид бора вводять борною кислотою, бурої, боратом кальцію, доломітовим концентратом. Оксид бора - сильний плавень, надає глазурі блиск і гарну твердість, знижує ТКЛР, знижує схильність до цеку, підвищує її термічну стійкість, перешкоджає кристалізації глазурі, підвищує температурний інтервал випалу.

Оксид алюмінію вводиться глинами, каоліном, польовими шпатами. Він є необхідним компонентом, крім самих легкоплавких глазурей. У невеличких кількостях може діяти як плавень, у великих - підвищує тугоплавкість глазурі та грузькість її розплаву, покращує пругкість і хімічну стійкість глазурі, знижує ТКЛР і схильність до цеку.

Оксид кремнію вводять кварцовим піском, пегматитами, глиною, каоліном. Оксид кремнію - основа глазурі, сприяє збільшенню її тугоплавкості, хімічної та термічної стійкості, знижує ТКЛР, збільшує грузькість розплаву. Окремі оксиди впливають на властивості глазурей також у залежності від їхнього складу.

Основна характеристика глазурі - температура її розливу. По зменшенню впливу на здатність плавитися і на розлив глазурі лужні оксиди можуть бути розташовані в такій послідовності: РbО; ВаО; К₂О; Na₂O; ZnО; CaО; MgО, а барвні оксиди в такій послідовності: Cu; Mn; Fe₂O₃; Cr₂O₃; Ca; Ni. Глинозем у невеликих кількостях при взаємодії з визначеними оксидами може виявляти себе як плавень. У значних кількостях глинозем підвищує в'язкість розплаву глазурі, погіршує її розлив, перешкоджає кристалізації. Багатокомпонентність фаянсових глазурей і присутність у їхньому складі лужних оксидів і свинцю обумовлює їх низьку механічну міцність і хімічну стійкість у порівнянні із сирими глазурями для фарфору. Однак невисока температура плавлення цих глазурей розширює можливість їхнього використання.

Непрозорі (глухі) глазурі одержують шляхом уведення в них нерозчинних або погано розчинних з'єднань (оксидів олова, циркону, титана, фториду кальцію, відходів з'єднань цезію). Глухі глазурі повинні мати легкоплавкість і мати після випалу блискучу поверхню. У той же час по вимогах технології в окремих випадках в'язкість розплаву повинна бути настільки значної, щоб навіть товсто нанесені штрихи зберегли після випалу на глазурі форму скляних крапель, без схильності до розтікання.

Це сполучення властивостей можливо здійснити в такий спосіб як флюсуючий. В основу можна застосувати не дуже тугоплавкі фарфорові глазурі, до яких додають біля однієї третини борної кислоти, що фарбує оксид, і потім усю суміш плавлять. Якщо при фріттуванні не одержують необхідної інтенсивності фарбування або тону, то до порошку глазурі ще раз додають тонкомелений барвний оксид, знову фріттують, подрібнюють у воді та одержують готову кольорову глазур.

Головна умова міцного закріплення шару глазурі на виробі - відповідність температурних коефіцієнтів лінійного розширення (ТКЛР) матеріалу виробу та глазурі. Невідповідність цих коефіцієнтів знижує термічну стійкість глазурі і приводить до утворення мікротріщин («цеку») і відшаруванню - відскокові глазурі. Температурний коефіцієнт лінійного розширення можна підібрати, знаючи склад компонентів сировинної суміші оксидів, що утворюють скло, глазурі та матеріалу виробів. Варто мати на увазі, що навіть добре узгодження ТКЛР глазурі та черепка не позбавить від термічних напруг при поганій еластичності глазурі. На практиці глазур підбирають до виробу доти, поки вона не буде відповідати властивостям керамічного виробу. При цьому можна користуватися наступним рядом оксидів із послідовним зменшенням значень ТКЛР від Na₂O до Mg:

Na₂O > K₂O > СаО > А1₂О₃ > BaО > PbО > ZnО > Br₂O₃ > Mg.

Зменшуючи або збільшуючи зміст того, або іншого оксиду, можна підібрати необхідну глазур по ТКЛР.

Важлива експлуатаційна властивість глазурі - її хімічна стійкість, що впливає на зовнішній вигляд і корозійну стійкість.

При використанні глазурей, що містять лужні компоненти, а також токсичні з'єднання цинку, свинцю, сурми, барію, кадмію та ін., можливе вдихання пилоподібних фракцій цих компонентів при глазуровані і забруднення ними їжі при використанні посуду, глазурованого цими глазурями. Тому поверхня господарських виробів повинна бути покрита без свинцевими глазурями.

Барвники. Колір глин, як у сирому, так і в обпаленому стані залежить від мінерального складу та присутності різних домішок у глинах: навіть незначна кількість домішок змінює основне фарбування глин. Моно мінеральні глини мають, звичайно, білий або ясно-сірий колір, каолін — частіше білий, жовтуватий, сірий. Зелене та блакитне фарбування різного ступеня інтенсивності властиво гідрослюдистим глинам. Гідрооксиди та оксиди заліза додають глинам відтінки жовтого, червоного та фіолетового кольору; оксиди марганцю — буруватий колір. Наявність різних мінеральних компонентів дає змішане фарбування, часто нерівномірне по товщині шару. Органічні домішки офарбовують глини в сірий, темно-сірий і чорний кольори.

По кольору обпаленого черепка розрізняють білопалені глини (білий черепок), світло палені (ясно-жовтий, ясно-сірий черепок), темно палені (червоний, коричневий відтінок черепка).

У якості барвників у керамічному виробництві застосовують керамічні пігменти та фарби.

Керамічні пігменти - високодисперсні порошки різного кольору, що не розчиняються у воді і зв'язувальних речовинах, їх одержують прожарюванням солей, оксидів або гідрооксидів відповідних металів, або спільного осадження гідрооксидів вуглекислих солей з наступним прожарюванням осадків, а також сплавкою солей і прожарюванням суміші.

По походженню пігменти бувають природні та штучні. Природні пігменти одержують механічною обробкою (здрібнюванням, відмулюванням) яскраво пофарбованих руд, кольорових глин і інших природних порід. Штучні неорганічні пігменти одержують прожарюванням солей, оксидів, або гідрооксидів відповідних металів, або спільним осадженням гідрооксидів вуглекислих солей з наступним прожарюванням, а також сплавкою солей і прожарюванням суміші.

Керамічні фарби повинні відповідати наступним основним вимогам: бути стійкими до впливу високих температур у процесі випалу і до розчинюючої дії флюсів і глазурей, володіти високою стійкістю до впливу світла та агресивного середовища; легко наноситися на керамічні вироби, не виявляти токсичних властивостей у процесі експлуатації.

Керамічні фарби за характером застосування розділяють на надглазурні (легкоплавкі) і підглазурні (тугоплавкі).

Надглазурні фарби - це суміш пігментів із флюсами. Фарби для надглазурного декорування закріплюються на виробах при температурі 720...860°С.

До складу флюсів входять кремнезем, глинозем, кварц, польовий шпат, пегматит, каолін, крейда або мармур і речовини, що знижують температуру плавлення фарби: сода, поташ, свинцеві з'єднання, борна кислота та ін. Речовини, що знижують температуру плавлення фарби, за винятком свинцевих з'єднань, розчинні у воді, частково сприймають вологу з повітря. Тому такі шихти необхідно фріттувати, тобто попередньо плавити. Склад флюсу повинний бути строго погоджений зі складом глазурі так, щоб збігалися їхні температурні коефіцієнти лінійного розширення. Інакше фарби після випалу будуть давати «цек» (дрібні тріщини). Флюс не повинний руйнувати барвник; для кожної фарби підбирають свій флюс, що відповідає властивостям фарби.

Окремі компоненти флюсів, попередньо просіяні скрізь сито, змішують у сухому виді. Суміш завантажують у піч або в тигель і фріттують при температурі 1000...1300°С, щоб перевести розчинні у воді з'єднання (бура, борна кислота, поташ і ін.) у нерозчинні у воді силікати. Колір і властивості (прозорість, блиск) керамічних фарб, що містять флюс, залежать від того, у якому виді знаходиться барвник. Якщо барвник розчиняється у флюсі, то відбувається глибоке фарбування маси флюсу. У тому випадку, якщо у фарбі присутній барвник (пігмент) у виді металу, то він заповнює масу флюсу у виді кристалічних або аморфних часточок, не розчиняючись у ньому. Як пігменти застосовують оксиди барвних металів.

Сині пігменти одержують з оксиду кобальту Со₂О₃ і вуглекислого кобальту СоСО₃. Уводячи до складу пігменту різну кількість оксиду цинку Zn, глинозему А1₂О₃ і інших оксидів, одержують різні колірні відтінки. На чистоту кольору впливають сторонні домішки. Так, наприклад, оксид нікелю дає коричневий відтінок, оксид заліза -зеленуватий, марганцю - фіолетовий і т.д.

Блакитні та бірюзові фарби одержують на основі оксиду кобальту з додаванням зеленого оксиду тривалентного хрому Сг₂О₃, або зелених і синьо-зелених фарб. Тони та відтінки фарб залежать від співвідношення добавок А1₂О₃ і Zn і калієво-алюмінієвих квасків.

Зеленим пігментом служить тривалентний хром Сг₂О₃. Різні відтінки одержують при додаванні Mg, A1₂O₃, Ca, Zn і ін. На одержання зеленого фарбування виробів впливає стан газового середовища в печі під час випалу. Відбудовне середовище сприяє утворенню зеленого кольору, при окисному середовищі Сг₂О₃ переходить у СгО₃ і шестивалентний хром Сг⁺⁶ сприяє жовтогарячому фарбуванню.

Основу жовтих фарб складають оксиди сурми Sb₂O₃, титана Т_іО₂, урану UO₂, хромовокислий свинець РbСгО₄. Для додання різних відтінків цим фарбам у них уводять оксиди заліза, цинку, нікелю, борні з'єднання тощо.

Для додання червоного кольору надглазурним фарбам використовують, головним чином, оксид заліза Fe₂O₃, крім того, може бути використаний хромово кислий свинець РbСгО₄ і селенокадмієве з'єднання Cd, CdSe. Для одержання різних відтінків (від оранжево-червоного до фіолетово-червоного) до Fe₂O₃ додають А1₂О₃, Zn, Сг₂О₃, Мп₂О₃, каолін тощо. Зміни кольору та інтенсивності відтінків залежать від температури випалу та тривалості прожарювання пігментів. Залізовмісні пігменти при впливі температури понад 1000°С хитливі. При використанні селенокадмієвих з'єднань різні відтінки фарби залежать від співвідношення Cd і CdSe. При меншому змісті CdSe виходить жовтий відтінок, при більшому - червоний.

Селенокадмієві фарби відрізняються нестійкістю при дії температур понад 800°С, тому випал цих фарб необхідно вести в окисному середовищі і швидко, із витримкою при максимальній температурі не більш 10 хв. Наносять ці фарби товстим шаром.

Для одержання коралової фарби застосовують хромово кислий свинець РbСгО₄ із додаванням кислого флюсу. Червоні, рожеві та фіолетові відтінки фарби одержують при використанні пігментів на основі золота або його з'єднань. Ці пігменти називають пурпуровими.

Пурпурові пігменти (пурпури) являють собою оксиди гідро олов’яної кислоти, магнію, алюмінію і т.д., які пофарбовано частинками тонко дисперсного металевого золота або тонко дисперсного оксиду золота Au₂O (фіолетовий колір) у присутності оксиду срібла Ag₂O (темно-бурий колір). Зі збільшенням кількості Ag₂O фарба здобуває карміновий колір, а при його зменшенні - пурпуровий. Для одержання пурпурових фарб до пігментів додають флюси, що містять багато лугів і порівняно невелику кількість свинцю.

Пурпурові фарби легко реагують на зміну температури. Важлива властивість цих фарб - їх можна змішувати з усіма відомими надглазурними фарбами.

Основу коричневих пігментів складають оксиди заліза Fe₂O₃, цинку Zn, марганцю Мп₂О₃, хрому Сг₂О₃. Додаванням оксидів кобальту Со₂О₃, нікелю можна змінити відтінок коричневої фарби. Змішуючи коричневі пігменти зі свинцевим флюсом, одержують надглазурну коричневу фарбу.

Чорні фарби одержують із суміші оксидів заліза Fe₂O₃, кобальту Со₂О₃, хрому Сг₂О₃. У залежності від кількісного змісту у фарбі кожного з них міняється відтінок чорної фарби (коричневий, темно-синій, зеленуватий). Для готування фарби в пігмент додають 2...3. ч. свинцевого флюсу.

Сірі фарби містять чорні пігменти, які прояснено глиноземом А1₂О₃, окисом цинку або світлих пігментів. Застосування платини та оксиду іридію дозволяє одержати фарби з красивими та стійкими сірими тонами.

Білі фарби, застосовувані для зм'якшення тону інших фарб, одержують шляхом спікання свінец-боросилікатних сплавів з оксидами олова, цирконію, цинку або шляхом змішування з молотим фарфоровим черепком, що пройшов високотемпературний випал.

Перед безпосереднім нанесенням на виріб надглазурні фарби змішують із скипидаром або скипидарною олією. Жирність скипидару впливає на швидкість висихання фарби і її рухливість при розписі. Скипидарну олію використовують для перемішування порошкової фарби на палітрі. Олію виготовляють із скипидару при повільному осмоленні його під впливом кисню повітря при нормальній температурі у відкритих широких судинах.

Для збереження свіжості приготовленої фарби на палітрі до неї можна додавати дуже незначну кількість гвоздикової, лавандової або ганусової олії.

Надглазурні фарби наносять тонким шаром на попередньо обпалені керамічні вироби. Випал ведеться при температурі 720...860°С. Деякі фарби обпалюють при температурі 550...600°С. Після випалу фарби здобувають красивий блиск і яскраві тони, але надглазурні фарби менш стійкі до механічних впливів у порівнянні з підглазурними. Їхня перевага - велика колірна палітра.

Підглазурні фарби - це суміш пігментів із глазур'ю. Пігменти до складу підглазурних фарб уводять у вигляді суміші оксидів металів із додаванням каоліну, оксиду алюмінію та ін., що додають фарбам стійкість. Як добавки, що поліпшують відповідність ТКЛР фарби і ТКЛР поверхні черепка або поверхні глазурі, у фарбу вводять глину, фарфорову масу, польовий шпат і інші компоненти, що підвищують в'язкість маси, що роблять хімічний вплив на барвники при високій температурі.

Для виготовлення підглазурних фарб як пігментів застосовують наступні барвні оксиди металів: кобальту Со₂О₃ - для одержання синього та блакитного кольору; нікелю Ni - коричневого та фіолетового; заліза Fe₂O₃ -червоного, коричневого, жовтого; міді СuО - зеленого, синьо-зеленого; марганцю Мn₂О₃ - коричневого, фіолетового, рожевого; хроми Сг₂О₃ - зеленого, червоного; вольфраму WO₃ і урану UO₃ - жовтого.

Оксиди металів, що входять до складу підглазурних фарб, повинні мати вогнестійкість, тобто зберігати барвні властивості при температурі розливу глазурі, не розкладатися, не розчинятися, не викликати дефектів глазурі.

Оксид кобальту Со₂О₃ у чистому виді піддається впливові відбудовного середовища при випалі в печі, тому його застосовують у з'єднаннях із каоліном, глиноземом, польовим шпатом, кварцом, фарфоровою масою та глазур'ю. Зміст оксиду кобальту в цих сумішах коливається від 5% і більш у залежності від заданого тону суміші.

Оксид хрому Сг₂О₃ не вимагає спеціальних добавок, тому що не підданий дії відбудовного середовища при випалі керамічних виробів. Він не розчиняється в розплавленій глазурі, а утворює з нею суспензію, зберігаючи своє фарбування. Суміш, що складається з 3 мас. ч. оксиду хрому і 1 мас. ч. оксиду кобальту, дає синьо-зелені відтінки. Для освітлення основного тону до складу барвника вводять глинозем і оксид цинку.

Чорну та коричнево-чорну фарби одержують, змішуючи в різних співвідношеннях оксиди хрому Сг₂О₃, заліза Fe₂O₃, кобальту Со₂0₃ і марганцю Мп₂О₃.

Підглазурні фарби закріплюють на виробі випалом. У процесі випалу колір фарби змінюється під дією температури і газового середовища в печі. Тому при декоруванні підглазурними фарбами до режиму випалу пред'являють особливо суворі вимоги.

Підглазурні фарби наносять на обпалені, або добре висушені вироби, потім покривають шаром глазурі та обпалюють. Підглазурні фарби розраховано на прояв кольору під глазур'ю. Колір їх залежить від товщини глазурі, її складу, умов випалу. Завдяки блискучому та прозорому шару глазурі, що покриває підглазурні фарби зверху тонким шаром, ці фарби більш стійкі, чим надглазурні.

Одержання високоякісних та постійних по тону фарб можливо тільки при дотриманні встановленого технологічного процесу і при відсутності у складі барвників навіть невеликих кількостей сторонніх домішок.

У залежності від температури випалу. Підглазурні фарби можна підрозділити на дві групи: фарби з температурою випалу до 1300°С і фарби з температурою випалу 1300...1450°С.

Підглазурні фарби з температурою випалу до 1300°С застосовують для декорування керамічних матеріалів, наприклад, фаянсу, температура политого випалу яких не перевищує 1300°С.

До підглазурних фарб із температурою випалу 1300...1450°С відносяться підглазурні фарби для фарфору. У порівнянні з фаянсовими вони мають більш бідну колірну палітру, тому що багато з них не витримують впливу високої температури і відбудовного середовища випалу фарфорових виробів.

Фарби-розчини складають особливу групу підглазурних фарб. Від порошкових фарб вони відрізняються тим, що їх готують із розчинних у воді солей. Для закріплення фарб-розчинів на черепку їх переводять у нерозчинні у воді речовини - у безводні оксиди відповідних металів. Для цього декорований виріб прожарюють при температурі 800°С При цьому колір фарб-розчинів міняється. Потім виріб глазурують і направляють на високотемпературний випал у процесі високотемпературного випалу оксиди металів, отримані при розкладанні солей під час прожарювання, взаємодіють із складовими частинами черепка виробу та глазурі та офарблюють їх.

За основний тон фарби беруть насичений розчин солі у воді або суміші води з гліцерином при температурі повітря приміщення, у якому декорують вироби. Розчини для більш слабких, більш світлих тонів фарб готують шляхом додавання води тієї ж температури, що і розведений розчин. Кількість насиченого розчину і води визначають шкалою-палітрою і її складом, розробленим дослідним шляхом. Щоб збільшити робочу в'язкість фарби, у розчин додають цукор або декстрин.

До підглазурних фарб відносяться також фарби“високоговогню”. Їх використовують для декорування фарфору по обпаленій глазурі. Фарби «високого вогню» являють собою тонкомолотий фріттований склад, до якого входять як пігменти барвні оксиди металів, а також фарфорова глазур, польовий шпат або невелика кількість свинцевої фаянсової глазурі Перед нанесенням на виріб ці фарби змішують із терпентиновою олією та скипидаром. Нанесення роблять пером або пензлем. Закріплюють ці фарби на матеріалі (прожарюванням) при температурі випалу глазурі в печах политого випалу Таким чином, виріб, декорується фарбами «високого вогню», піддається другому високотемпературному випалові в результаті випалу фарби вгрузають у глазурі, розчиняючись в ній частково або цілком, і створюють з підглазуррю м'які тони.

Люстри і препарати золота. Люстри - це найтонші прозорі надглазурні плівки, що переливаються різними кольорами в залежності від виду використовуваних оксидів металів, що складають основу люстрових фарб, завдяки інтерференції променів у тонкому шарі фарби.

Люстри бувають безбарвні (вісмутові, глиноземні, свинцеві та цинкові), пофарбовані (уранові, залізні, хромові, кобальтові, нікелеві, мідні, кадмієві), змішані (отриманим змішанням безбарвних із пофарбованими) і металеві (складені зі сріблом, золотом і платиною).

До нанесення на черепок люстри являють собою розчини металів або оксидів металів в ефірних маслах. Після випалу вони без наступної обробки здобувають блиск. Металеві люстри дуже близькі до блискучих металів (глянц-металам). Люстровий шар на глазурі закріплюється при досить низьких температурах (800°С) за рахунок уведення до складу з'єднань оксиду вісмуту.

Препарат «рідкого» золота являє собою розчин органічної сполуки золота, так названого "харца", із скипидаром, нітробензолом і хлороформом. Зміст металевого золота у препараті, звичайно, коливається від 10...12 до 56%. Після випалу виробів із нанесеним на них препаратом «рідкого» золота утвориться дзеркально-блискуча золота плівка. Відтінки плівки залежать від концентрації препарату і від добавок незначної кількості інших металів (родію, срібла, хрому). Розведення препарату золота приводить до зміни його властивостей після випалу виробів.

Керамічні фарби крім жаростійких мінеральних пігментів містять, звичайно, легкоплавке скло, глазурі (флюси) та різноманітні добавки, які вводяться до складу фарб для підвищення їхньої стійкості та інтенсивності тону.

Колір може декілька змінюватися в залежності від складу глазурі, режимів і якості випалу глазурованих виробів. Так, наприклад, чорний, коричневий і інші темні кольори глазурі одержують кращої якості при уведенні відповідного пігменту у прозору глазур. Глазурі світлих тонів одержують на основі глухих глазурей.

Ангоб - тонкий прошарок керамічної маси (або глини) білопаленої, або кольорової, яким покривають, цілком або частково особову поверхню керамічного виробу. Склади ангобів більш прості та дешеві, чим склади глазурей. Ангоб не розплавляється, а лише сплавляється з поверхнею виробу, міцно зчіплюється з керамічним черепком і не відшаровується при експлуатації виробів.

Ангоб наносять на готовий добре висушений, або обпалений черепок. Для зменшення усадки та запобігання відшаровування від виробу в ангоб уводять отощуючі матеріали (кварц, шамот). Чим тонше прошарок ангоба, що наноситься, тим легше він закріплюється до черепка. Для кращого припікання ангоба до виробу до його складу вводять плавні або фрітти. Так, при нанесенні на обпалений виріб ангоб, що складається з 15% легкоплавкої фрітти, 30% білої або кольорової пластичної глини і 55% кварцу (або шамоту), може триматися майже на усякому фаянсовому черепку після випалу при температурі 950 – 1000^оC. При збільшенні утримання фрітти в ангобі до 35% утворюється паста, що просвічує в тонкому прошарку та надає блиску при 50 - 60% фрітти.

Дата добавления: 2014-10-17