ГЛАЗУРИ
Глазури по своему составу представляют собой стеклообразные силикаты, расплавляющиеся на глинистом черепке слоем толщиной 0,15 – 0,4 мм. Температура плавления глазурей в зависимости от вида черепка и температуры его спекания составляет 900 – 1400 оС.
Назначение глазурей – прикрыть пористый черепок изделий плотным и гладким слоем, придать изделиям с плотным черепком повышенную механическую прочность и хороший внешний вид, повысить химическую устойчивость, гарантировать электрические свойства, защитить внутри- и подглазурпый декор от механического и химического воздействия, служить декоративным элементом, а также подложкой для над- и внутриглазурного декора.
Классификация глазурей
По составу и физическим свойствам глазури представляют собой разновидности щелочных, алюмосиликатных и алюмоборосиликатных стекол, при введении в которые соединений с отличными от основной массы показателями преломления света они становятся непрозрачными, а при добавлений соединений с окрашивающими оксидами металлов приобретают способность поглощать свет на одной
Прозрачные глазури – покрытия с однофазной микроструктурой, которые не обнаруживают признаков фазового разделения в световом и электронном микроскопах я прозрачны по внешнему виду. При этом допускается наличие немногочисленных нерастворившихся кристаллов или газовых пузырьков, не влияющих на внешний вид глазурного покрытия вследствие очень малых размеров, составляющих менее 0,2 мкм.
Преимуществом прозрачных глазурей является возможность их использования при подглазурном и надглазурном декорировании, а также способность окрашиваться керамическими жаростойкими пигментами и красящими оксидами металлов в яркие, сочные, чистых оттенков цвета. К недостаткам следует отнести то, что они снижают на 2-3% белизну ангоба или глазури основного слоя, а также отличаются повышенной склонностью к микротрещинам вследствие невысокой прочности однофазного стекла на растяжение.
Глушеные глазури позволяют маскировать окрашенный керамический черепок.
Заглушенность или непрозрачность вызывается наличием в стекле глазури твердых или газообразных включений с коэффициентами преломления света больше или меньше коэффициента преломления самого стекла глазури, то есть обладающих оптической плотностью, отличающейся от плотности стеклофазы.
Вследствие различных оптических свойств включений и основной стеклофазы падающий свет в глазури многократно преломляется, отражается и рассеивается, и покрытие становится непрозрачным. Чем больше доля отраженного и рассеянного света находится в видимой части спектра, тем более заглушенным будет глазурное покрытие.
Для получения глушеных белых глазурей прозрачность исключают путем диспергирования кристаллических включений в стеклофазе в результате жидкофазного расслоения глазури - ликвации, а также путем искусственного получения в глазурном слое мельчайших газовых пузырьков.
Таким образом, по технологическим свойствам глазури можно разделить на прозрачные, глушеные, цветные.
В настоящее время повышенный интерес художники-дизайнерн проявляют к матовым и полуматовым, глазурям, предназначенным для декорирования керамических изделий. Предпочтение отдается полуматовым покрытиям с шелковистой фактурой поверхности. Такие покрытия достаточно гладкие, обеспечивают хорошую очищаемость поверхности.
Матовость - явление оптическое, связанное с присутствием множества плоскостей раздела, от которых свет отражается и рассеивается. Матовость обусловлена выделением в глазурном стекле, а также на поверхности кристаллических соединений с выступающими гранями кристаллов, что обеспечивает высокие показатели химической и термической устойчивости, механической прочности, достаточную стабильность декоративного эффекта.
Матовость глазурного покрытия вызвана мелкозернистой кристаллизацией на поверхности слоя с выделением кристаллических соединений, показатели преломления которых значительно отличаются от показателей преломления стеклофазы: волластонита, анортита, геленита, виллемита, диопсида и др.
Разница между показателями преломления данных минералов и стекла значительна, но не так велика, как между показателями стекла и соединений циркония (2,13-2,20), поэтому для обеспечения матовости глушеных покрытий необходима высокая концентрация этих минералов при небольших размерах кристаллов. Последнее особенно важно, так как глазури с крупными (до десятков микрометров) кристаллами отличаются шероховатой поверхностью. Оптимальный размер кристаллов в матовых покрытиях не должен превышать 2 мкм, что обеспечивается большой способностью их к спонтанной кристаллизации и малой скоростью роста кристаллов.
По фактуре глушеные глазури делятся на блестящие и матовые.
Глазурь с волосяными трещинами (глазурь-кракле), благодаря которым она имеет более высокий температурный коэффициент линейного расширения, чем черепок. Трещины заполняют краской, после чего изделия повторно обжигают.
Потечные глазури, которые часто бывают цветными, накладывают рядом или друг на друга кистью или пульверизатором; при этом они растекаются, образуя своеобразные оттенки.
Авантюриновые глазури характеризуются мельчайшими кристалликами, кажущимися многочисленными мелкими золотистыми блестками.
Глазури разделяют: по назначению — для гончарной керамики, каменной керамики, фаянса, фарфора; по виду сырья — свинцовые, полевошпатовые, глинистые; по способу изготовления — налетные (соляные), фриттованные (предварительно сплавленные), сырые.
Легкоплавкие глазури по способу приготовления делятся на фриттованные и нефриттованные (сырые).
Фриттованные глазури получают сплавлением смеси сырьевых материалов при температуре 1300-1450°С. Главное назначение фриттования - сплавление растворимых в воде компонентов фритты и перевод их в нерастворимое состояние. Следует иметь в виду, что температура плавления у фриттованных глазурей на 100-150 °С ниже по сравнению с сырой глазурью аналогичного состава, так как необходимые химические процессы образования силикатов и других соединений у фриттованных глазурей происходят уже во время их плавления.
При приготовлении сырых глазурей, в отличие от фриттованных, шихтовую смесь загружают непосредственно в шаровую мельницу мокрого помола и после достижения необходимой тонины помола (остаток на сите №0063 К 0,1-0,2%) сливают в емкости-мешалки для хранения.
Нефриттованные глазури нашли наиболее широкое применение в производстве санитарно-технических изделий. Наиболее широко применяются матовые глазури, составы которых приведены в табл.
Таблица
Составы нефриттованных глазурей
| Компонент | Содержание в шихте, % по массе | |||
| I | II | III | IV | |
| Датолитовый концентрат | - | 44,1 | 34,8 | - |
| Борат кальция | 31,5 | - | - | - |
| Перлит агацкий | 36 | 19,3 | 20 | - |
| Тальк | - | - | - | 5,2 |
| Нефелиновый концентрат | - | - | 7,8 | - |
| Песок кварцевый | 9,6 | 9,8 | - | 25,4 |
| Глинозём технический | - | - | 3,7 | - |
| Оксид цинка | 1,9 | - | - | - |
| Каолин | - | 6,8 | 8,7 | 5,1 |
| Цинковые белила | - | - | - | 3,3 |
| Цирконовый концентрат | - | 20 | 21 | 14,4 |
| Мел обогащенный | 1,9 | - | - | 10,8 |
| Барий углекислый | 4,8 | - | - | 6,9 |
| Глина «Гранитик-Веско» | 14,3 | - | - | 5,4 |
| Пегматит | - | - | - | 23,5 |
Поскольку покрытие на керамике, полученное на основе нефриттованных глазурей, также представляет собой стекловидный слой, то в отношении его можно применять известные положения стеклообразного состояния. Необходимо учитывать, что при термообработке покрытия на основе фритты в условиях обжига происходят преимущественно процессы плавления глазури и взаимодействия ее с керамической основой, в то время как при обжиге сырой глазури непосредственно на поверхности керамического черепка протекают процессы разложения сырья, полиморфные превращения, стеклообразование и кристаллизация расплава, а также происходит взаимодействие с керамической основой.
Нефриттованные глазури применяются в основном для декорирования фарфоровых, реже фаянсовых изделий, изделий технической керамики и характеризуются высокой температурой формирования покрытий.
Другую классификацию предлагает Липинский, разделяя глазури но составу и внешнему виду: силикатные – свинец-содержащие, сырые, пепельные или плавленые, фриттованные, бессвинцовые сырые и фриттованные; борсиликатные – свинецсодержащие борсиликатные сырые и фриттованные, бессвинцовые фриттованные и сырые; художественные – кракле, потечные, матовые, кристаллические, авантюриновые.
Основные свойства глазурей
При синтезе и контроле качества глазурных покрытий весьма важно знать целый ряд показателей, определяющих их свойства.
Плавкость глазури характеризуется тремя температурными точками, которые определяются с помощью нагревательного микроскопа типа МНО-2 на спрессованном из порошка глазури цилиндре. Отличаются три температурные точки: Т1 - оплавление углов цилиндра; Т2 - образование полусферы {начало плавления); Т3 - начало течения.
Плотность глазури определяется пикнометрическим методом или с помощью стандартных приборов - ареометров.
Термический коэффициент линейного расширения (ТКЛР) является основным показателем, определяющим сочетание керамической основы и глазурного покрытия. По мнению исследователей ТКЛР керамики должен быть на 10*107 К-1 ниже, чем у покрытия. В таком случае глазурный слой будет находиться в состоянии сжатия, что обеспечивает улучшение термостойкости покрытия, так как предел прочности стекол на сжатие примерно в 10 раз выше, чем на растяжение. Чем ниже температура наплавления и чем короче цикл обжига покрытия, тем ТКЛР глазурного стекла должен быть меньше, чем у керамической основы.