Заформованные тем или иным способом изделия подвергаются сушке в камерных, туннельных или конвейерных сушилках.
Обжиг керамики является самым важным технологическим процессом, обеспечивающим заданную степень спекания. Точным соблюдением режима обжига обеспечиваются необходимый фазовый состав, и все важнейшие свойства керамики. За редким исключением спекание кристаллических фаз протекает с участием жидких фаз, образующихся из эвтектических расплавов. В зависимости от состава керамической массы и температуры обжига в фарфоровых, стеатитовых и других плотно спекшихся изделиях содержание жидкой фазы в процессе спекания достигает 40—50% по массе и более. Силами поверхностного натяжения, возникающими на границе жидкой и твёрдой фаз, зёрна кристаллических фаз (например, кварца в фарфоре) сближаются, а газы, распределённые между ними, вытесняются из капилляров. В результате спекания размеры изделий уменьшаются, возрастают их механическая прочность и плотность. Спекание некоторых видов технической керамики (например, корундовой, бериллиевой, циркониевой) осуществляется без участия жидкой фазы в результате объемной диффузии и пластического течения, сопровождающихся ростом кристаллов. Спекание в твердых фазах происходит при использовании весьма чистых материалов и при более высоких температурах, чем спекание с участием жидкой фазы, и потому получило распространение лишь в производстве технической керамики на основе чистых окислов и тому подобных материалов. В соответствии с комплексом предъявляемых требований степень спекания разных видов керамики колеблется в широких пределах. Изделия из электрофарфора, фарфора, фаянса и других видов тонкой керамики покрываются перед обжигом глазурью, которая при высоких температурах обжига (1000—1400 °C), плавится, образуя стекловидный водо- и газонепроницаемый слой. Глазурированием повышают технические и декоративно-художественные свойства керамики. Массивные изделия глазуруются после сушки и обжигаются в один прием. Тонкостенные изделия перед глазуровкой во избежание размокания в глазурной суспензии подвергают предварительному обжигу. В некоторых керамических производствах неглазурованная поверхность обожжённых изделий шлифуется абразивными порошками или абразивным инструментом. Изделия хозяйственной керамики украшаются керамическими красками, декалькоманией и золотом.
Классификация керамических изделий
Назначение | Тип керамики | Исходные материалы | Температура обжига, 0C | Изделия |
Класс пористых, частично спекшихся изделий с водовопоглощением до 15% | ||||
Строительная керамика: | ||||
стеновые материалы | Высокопористая, грубозернистая | Глина, песок и др. отощающие материалы | 950-1150 | Глиняный кирпич и пустотелые блоки |
кровельные материалы | То же | Глина и песок | 950-1150 | Черепица |
облицовочные материалы | То же | Пластичные и пироплавкие глины шамот, кварцевый песок, полевой шпат, тальк, каолин | 1000-1200 | Облицовочные фасадные плитки и блоки, терракота, плитки метлахские, мозаичные, глазурованные фаянсовые и др. |
санитарно-технические изделия | Фаянс, полуфарфор | Глина, каолин, кварцевый песок | 1150-1250 | Оборудование санитарных узлов |
Бытовая и художественно-декоративная керамика | Фаянс, полуфарфор, майолика | Глина, каолин, кварцевый песок, полевой шпат | 1100-1250 | Столовая и чайная посуда, художественно-декоративные изделия |
Огнеупорная керамика | Алюмосиликатная, кремнеземистая, магнезиальная, хромистая, цирконовая и др. | Огнеупорная глина, каолин, шамот, кварциты, известь, доломит, магнезит, высокоогнеупорные окислы и др. | 1350-2000 | Кирпичи и блоки, применяемые при сооружении печей, топок и др. |
Класс полностью спекшихся, блестящих в изломе изделий с водопоглощением не выше 0,5% | ||||
Техническая керамика: | ||||
электротехническая (для токов промышленной и высокой частоты) | Муллитовая, корундовая, стеатитовая, кордиеритовая, на основе чистых окислов, электрофарфор | Глина, каолин, андалузит, глинозем, полевой шпат, циркон, цирконосиликаты и др. | 1250-1450 | Изоляторы, чехлы для термопар, вакуумплотные колбы, термостойкие детали для печей и др. |
кислотоупорная | "Каменная", кислотоупорный фарфор | Беложгущиеся глины и каолин, кварц, полевой шпат, циркон, цирконосиликаты и др. | 1250-1300 | Сосуды для хранения кислот и щелочей, аппаратура химических заводов, посуда и др. |
Бытовая и художественно-декоративная керамика | Твердый и мягкий хозяйственный фарфор | Беложгущиеся глины и каолин, кварц, полевой шпат | 1300-1450 | Столовая и чайная посуда, статуэтки, вазы и др. |
Санитарно-строительные изделия | Низкотемпературный фарфор | Глина, каолин, полевой шпат, кварцевый песок | 1250-1300 | Умывальные столы, унитазы и др. |
Грубокерамические материалы
Крупнопористые крупнозернистые керамические материалы применяются для изготовления крупногабаритных изделий в строительстве, архитектуре малых форм и т. п. Эти сорта выдерживают высокие температуры и термические колебания. Их пластичность зависит от содержания в породе кварца и алюминия (кремнезема и глинозема. — Ред.). В общей структуре много глинозема с высоким содержанием шамота. Температура плавления колеблется от 1440 до 1600 °С. Материал хорошо спекается и дает незначительную усадку, поэтому используется для создания больших объектов и крупноформатных настенных панно. При изготовлении художественных объектов не следует превышать температуру в1300°С.
Каменная керамическая масса
Основу этого сырья составляют шамот, кварц, каолин и полевой шпат. Во влажном состоянии оно имеет черно-коричневый цвет, а после сырого обжига — цвет слоновой кости. При нанесении глазури каменная керамика превращается в прочное, водостойкое и несгораемое изделие. Она бывает очень тонкой, непрозрачной или в виде однородной, плотно спекшейся массы. Рекомендуемая температура обжига: 1100-1300 °С. При ее нарушении глина может рассыпаться. Материал используют в различных технологиях изготовления гончарных изделий из пластинчатой глины и для моделирования. Отличают изделия из красной глины и каменную керамику в зависимости от их технических свойств.
Пористая керамическая масса
Глина для керамики представляет собой белую массу с умеренным содержанием кальция и повышенной пористостью. Ее натуральный цвет — от чисто-белого до зеленовато-коричневого. Обжигается при низких температурах. Рекомендуется необожженная глина, так как для некоторых глазурей однократного обжига недостаточно.
Техническая керамика
К технической керамике относятся электро- и радиотехническая керамика, керметы, абразивные керамические материалы, пенокерамика и другие.
По электрическим свойствам керамику подразделяют на собственно электротехническую, применяемую при частотах до 20000 Гц, и радиотехническую, используемую преимущественно при высоких (более 20000 Гц) частотах.
Электротехническая керамика по области применения делится на изоляторную (установочную), конденсаторную (сегнетоэлектрики) и пьезокерамику.
Изоляторная керамика должна иметь низкие потери, хорошие электроизоляционные свойства и прочность. Изоляторная керамика должна иметь большую диэлектрическую проницаемость, малые потери и температурный коэффициент. Основу конденсаторной низкочастотной сегнетокерамики составляют твердые растворы титанатов бария, кальция, циркония и станнатов кальция и магния и др. Использование конденсаторной керамики увеличивает надежность работы и теплостойкость конденсаторов и уменьшает их размеры.
Пьезокерамика – керамические материалы с пьезоэлектрическими свойствами. Структура пьезокерамики – твердые растворы на основе титанита бария, ниобата бария и ниобата и титаната свинца.
Абразивные керамические материалы (абразивы) – вещества повышенной твердости, применяемые в массивном или измельченном состоянии для механической обработки других материалов. Естественные абразивные материалы – кремень, наждак, пемза, корунд, гранат, алмаз и др.; искусственные абразивные материалы – электрокорунд, карбид кремния, боразон, эльбор, синтетический алмаз и др. По убыванию абразивной способности эти материалы располагаются так: синтетический алмаз, кубический нитрид бора, карбид кремния, карбид титана и электрокорунд. В настоящее время разрабатываются новые абразивные материалы на основе боридов и карбидов переходных металлов, а также типа белбора.
Основные характеристики абразивных материалов: твердость. Прочность и износ, размер и форма абразивного зерна, абразивная способность, зернистость. С увеличением прочности этих материалов улучшается сопротивляемость усилиям резания, так как сопротивление сжатию у них в несколько раз больше, чем сопротивление растяжению. Прочность абразивных материалов на растяжение и сжатие снижается с повышением температуры шлифования.