Общие сведения

КЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ

Керамические материалы и изделия - материалы и изделия, получаемые из порошкообразных веществ различными способами и подвергаемые в технологический период обязательной термической обработке при высоких температурах для упрочнения и получения камневидного состояния.

Обжиг - термическая обработка при высоких температурах для упрочнения керамических изделий и привидения их к камневидному состоянию.

Сырьё для керамических материалов и изделий - порошкообразные материалы:

· глина,

· другие минеральные вещества природного происхождения,

· искусственно получаемые специальной очисткой порошки в виде чистых оксидов,

· соединения металлов как безглинистых сырьевых веществ.

Глина имеет преимущественное применение при производстве строительной керамики.

Глина является распространенным в природе, дешевым и хорошо изученным сырьем. В сочетании с некоторыми добавочными материалами из нее получают в керамической промышленности разнообразные изделия и в широком ассортименте.

Глина большей частью содержит примеси, влияющие на ее цвет и термические свойства.

Наименьшее количество примесей содержит глина с высоким содержанием минерала каолинита и потому называемая каолином, имеющая практически белый цвет.

Кроме каолинитовых глин разных цветов и оттенков применяют монтмориллонитовые, гидрослюдистые.

Кроме глины к применяемым порошкообразным материалам, являющимися главными компонентами керамических изделий, относятся также некоторые другие минеральные вещества природного происхождения:

· кварциты,

· магнезиты,

· хромистые железняки.

Для технической керамики (специальной) используют искусственно получаемые специальной очисткой порошки в виде чистых оксидов, например:

· оксиды алюминия,

· оксиды магния,

· оксиды кальция,

· диоксиды циркония,

· диоксиды тория и др.

Они позволяют получать изделия с высокими температурами плавления (до 2500... 3000°С и выше), что имеет важное значение в реактивной технике, радиотехнической керамике.

Материалы высшей огнеупорности изготовляют на основе:

· карбидов,

· нитридов,

· боридов,

· силицидов,

· сульфидов и

· других соединений металлов как безглинистых сырьевых веществ.

Некоторые из них имеют температуры плавления до 3500... 4000°С, особенно из группы карбидов.

Большой практический интерес имеют керметы.

Керметы состоят обычно из металлической и керамической частей с соответствующими свойствами.

Получили признание огнеупоры переменного состава, у которых одна поверхность представлена чистым тугоплавким металлом, например, вольфрамом, другая - огнеупорным керамическим материалом, например оксидом бериллия. Между поверхностями в поперечном сечении состав постепенно изменяется, что повышает стойкость материала к тепловому удару.

Классификация изделий в керамической промышленности по ряду признаков.

По конструкционному назначению выделяют изделия

· стеновые,

· фасадные,

· для пола,

· отделочные,

· для перекрытий (часторебристые перекрытия, армокерамические балки),

· кровельные изделия,

· санитарно-технические изделия,

· дорожные материалы и изделия,

· для подземных коммуникаций,

· огнеупорные изделия,

· теплоизоляционные материалы и изделия,

· химически стойкую керамику.

По структурному признаку все изделия разделяют на две группы:

· пористые и

· плотные.

Пористые — черепок которых имеет в изломе тусклый, землистый вид и сравнительно легко впитывает воду,

водопоглощение свыше 5% по массе:

· кирпич обыкновенный,

· пустотелые камни,

· черепица,

· терракота

· дренажные трубы,

· фаянсовые изделия.

Плотные — имеющие спекшийся, в изломе блестящий, раковистый черепок, не пропускающий воды, это изделия с водопоглощением меньше 5% по массе, и они практически водонепроницаемые, например

· плитки для пола,

· канализационные трубы,

· клинкерный кирпич,

· кислотоупорный кирпич и плитки,

· дорожный кирпич,

· санитарный фарфор.

Абсолютно плотных керамических изделий не имеется, так как испаряющаяся вода затворения, вводимая в глиняное тесто, всегда оставляет некоторое количество микро- и макропор.

По обработке внешней поверхности керамические изделия могут быть:

· неглазурованными,

· глазурованными,

· ангобированными,

· гладкими,

· рельефными.

Глазурь - тонкий, блестящий стекловидный или эмалевый слой в виде тон­кой (0,1-0,3 мм) пленки, покрывающей по­верхность керамического изделия, придаёт изделию красивый внеш­ний вид и блеск, одновременно повышает его стой­кость и непроницаемость для жидкостей и га­зов, внешних воздействий, делает его водонепроницаемым. По химическому составу глазури относят­ся к сложным силикатам, стеклам, не имею­щим самостоятельного применения, а исполь­зуемым только для поверхностного покрытия керамических изделий. Цвет глазурованного керамического изделия зависит от состава ионов переходных металлов включенных в расплав глазури.

Сырьем для их при­готовления служат смеси, состоящие из

· квар­цевого песка,

· каолина,

· полевых шпатов,

· окис­лов свинца,

· борной кислоты,

· буры.

Глазури делятся на

· тугоплавкие и

· легкоплавкие,

что зависит от состава входящих в глазурные смеси материалов.

На­пример, легкоплавкие глазури богаты щелоч­ными и щелочно-земельными окислами, а так­же часто содержат соединения свинца и бора.

По способу изготовления глазури делятся на

· сырые и

· фриттовые.

Сырые глазури состоят из смеси тонко измельченных и тща­тельно перемешанных исходных материалов, не растворимых в воде.

Фриттовые глазури - в состав глазурной смеси входят ра­створимые в воде вещества (сода, поташ, бу­ра), глазурная смесь тонко измельчается, перемешивается и сплавляется в капсулах с целью перевода растворимых в воде веществ в нерастворимые соединения — силикаты и алюмосиликаты. Этот процесс называется фриттованием. Рас­плавленная фритта охлаждается в холодной воде, вследствие чего распадается на мелкие зерна — гранулы, которые затем размалываются на шаровых мельницах.

Глазури бывают

· прозрачные и

· глу­хие (непрозрачные).

Прозрачные глазури обычно покры­вают керамические изделия белые или свет­лых тонов.

Глухие глазури - эмали.

Глухие глазури применяются для маскировки нежелательной окраски черепка. Глухие глазури не содержат растворимых в воде веществ, но во избежание восстановле­ния окислов олова и свинца при их обжиге они подвергаются фриттованию. Фриттование обычно не доводится до образования вполне сплавившегося стекла (кроме глухих эма­лей), а лишь до получения сильно спекшейся массы, так как в таком состоянии фритты лег­че размалываются в тонкий порошок.

По цвету различаются глазури

· бесцветные,

· окрашенные и

· белые.

Цветные глазури получают введением в сырьевые смеси окислов металла. Например, для получения

· синих цветов — 2—3% окиси кобальта,

· зеленых — до 4% окиси хрома,

· розовых — 5—25% хромовокислой окиси олова,

· коричневых — до 10% окиси марганца,

· желтых и серых — 5—15% окиси урана,

· красных — закись меди или хлористое золото.

· Введение платины придает глазурям серую,

· иридия — черную окраску.

Для получения глухих глазурей в их состав в небольших количествах вводится окись олова, криолит сурьмы или цинка.

Разновидностями глазурей являются:

Кристаллические глазури - напоминающие ледяные узоры на окнах во время мороза, которые можно получать введением в бессвинцовые глазури 10—45% порошка железа. Кристаллические цветные глазури используются для покрытия облицовочных стеновых плиток и майолики.

Кракле — глазури в виде мелкой и крупной сетки трещин на глазури, которые заполняются красками и повторно обжигаются.

Самосветящиеся глазури - получаемые из цветных свинцовых глазурей введением в них вольфрамо-кальциевой соли в соединении с очень малыми количествами соли тория.

Техника нанесения глазури.

Изделия предвари­тельно подсушиваются и слегка обжигаются. Тонкоизмельченные глазурные смеси высыпаются в воду и затем в виде весьма тонкой водной суспензии (консистенции сливок) наносятся тонким слоем на поверхность изделия. Из­делие при этом либо погружают в глазурь, либо разбрызгивают ее по поверхности изде­лия из пульверизатора. Поры изделия впиты­вают воду и, вследствие этого, на его поверхно­сти отлагается сплошной слой глазурной мас­сы заданной толщины. При обжиге составные части массы расплавляются и дают глазурный покров.

При глазуровании изделий необходимо, чтобы коэффициент линейного расширения глазури и черепка были близкими, иначе на глазури образуется сеть мелких трещин (цек), пузыри и т. п. Трещины являются причиной дальнейшего разрушения глазурей.

Хороший декоративный эффект достигается также ангобированием керамических изделий.

Ангобы — белые или цветные керамические массы, наносимые на поверхность керамиче­ских изделий до их обжига в виде тонкого слоя (0,25—0,4 мм) для придания поверхно­сти изделий определенного внешнего вида.

По составу ангобы разделяются на:

· глино-песчаные, состоящие из глины и пес­ка, иногда мела, извести или окрашивающего окисла, которые можно наносить на сырое, а также высушенное, но не обожженное изделие;

· флюсные, содержащие, помимо глины и песка, материалы, способствующие спеканию или даже оплавлению изделия.

Масса для ангоба размалывается в шаро­вых мельницах в мокром состоянии до тонко­сти помола, чтобы частицы проходили через сито 10 000 отв/см² с остатком на сите не бо­лее 3—5%. В состав цветных ангобов вводят­ся окислы металлов (кобальта, хрома, меди и др.). Ангобы наносятся на сырое или подсушенное изделие аналогично глазурям. Тонкий слой ангобы связывается с поверхностью изделия.

Механизированным способом ангобирование сырого черепка производится при резке глиняной ленты у выхода из мундштука, сухого черепка — на конвейере одновременно с сушкой. Ангобы должны обладать хорошей укрывистостью и после обжига иметь плотность не меньшую, чем обжигаемая основная масса.

По ангобу иногда наносится прозрачна глазурь, чем увеличивается декоративный эффект ангобирования.

По качеству сырья керамические изделия подразделяются на:

· грубые,

· тонкие и

· огнеупорные.

По температуре плавления керамические изделия и исходные глины разделяются на:

· легкоплавкие (с температурой плавления ниже 1350°С),

· тугоплавкие (с температурой плавления 1350... 1580°С),

· огнеупорные (свыше 1580°С),

· высшей огнеупорности (с температурой плавления в интервале 2000... 4000°С), используемых для технических (специальных) целей.

Достоинства всех керамических изделий и материалов:

· сравнительно высокая прочность,

· высокая химическая стойкость,

· долговечность,

· форма и размеры изделий из керамики обычно соответствуют установленным стандартам или техническим условиям.

Недостатки всех керамических изделий и материалов:

· малая деформативность – хрупкость.

Дата добавления: 2014-11-18