Керамика. Применение и технологии керамических изделий

Керамика — (греч. keramike (techne) — гончарное искусство от keramos — глина) — это широкий круг изделий из природных глин, а также их соединений с минеральными и органическими добавками, обожженных до камневидного состояния, включающий в себя такие их виды, как гончарный товар, терракота, майолика, фаянс, изделия из каменных масс, фарфор.

Основное сырье для изготовления керамических изделий, глин ы, представляет собой большую группу осадочных пород, образовавшихся на поверхности земной коры в результате различных геологических процессов.

Важнейшее свойство глин — это способность обнаруживать при затворении водой пластичные свойства, а при обжиге образовывать камнеобразный черепок. Каолин,

Одна из основных разновидностей глинистых пород, отличается от других глин высоким содержанием глинозема (Аl₂О₃), что обеспечивает повышенную белизну обожженному керамическому материалу, а это крайне необходимо при производстве фаянсовых и фарфоровых изделий. В чистом виде глины довольно редко применяются при производстве керамики. Для повышения качества изделий в состав керамических масс вводят добавки в виде отощающих материалов и плавней. Отощающие материалы снижают усадку глин при сушке и обжиге, улучшают структурные и механические свойства керамики. К ним относятся кварцевый песок, шамот (обожженная глина), череп (бой неглазурованных и глазурованных изделий).

Плавни — материалы, которые образуют легкоплавкие соединения в керамической массе, способствуют лучшему спеканию черепка и снижению температуры обжига. Наиболее распространенные виды этого сырья — полевой шпат, известняк, магнезит, доломит, пирофилит.

Производство керамических изделий включает в себя следующие основные процессы:

• приготовление керамических масс;

• формование изделий;

• сушка;

• обжиг.

Приготовление керамических масс

Керамические массы — это смесь исходных сырьевых материалов, приготовленная по рецептуре, заданной для каждого вида изделий. Она является основой керамического черепка, который, собственно, формует изделие. Для приготовления керамических масс измельченное сырье вначале дозируется по весу, а затем тщательно перемешивается. Способы приготовления масс могут быть различны, в зависимости от вида производимого изделия и метода его формования. Масса может быть приготовлена в виде пластичного «теста» или жидкого шликера.

Формование изделий

Керамические изделия формуют методом пластического формования из пластичной массы или методом литья (жидким шликером) в гипсовых формах. Пластичное формование предполагает как ручное изготовление изделий (лепка, отминка по формам, вытягивание на гончарном круге), так и механическое (на современных станках). Изделия сложной конфигурации и тонкостенные изготавливают литьем в гипсовых формах, что выполняется и вручную, и на механизированных установках.

Сушка

Отформованные изделия обыкновенно имеют влажность 20 — 28%. Перед обжигом полуфабрикат необходимо высушить до содержания в нем влаги не более 2 — 5%, для того чтобы придать изделию необходимую механическую прочность, а также во избежание деформации и растрескивания при обжиге.

Обжиг

В процессе обжига формируется структура черепка, определяющая технические свойства изделия (пористость, механическую прочность, термоустойчивость и др.). В производстве художественных керамических изделий используют двукратный и — реже — однократный обжиг. При однократном обжиге изделие после сушки сразу глазуруют и затем обжигают. Такой способ обработки можно применить для толстостенных изделий. При двукратном обжиге полуфабрикат после сушки подвергают вначале первому (утильному) обжигу, при котором изделие приобретает механическую прочность, затем его глазуруют и обжигают второй раз (политой обжиг). При некоторых способах декорирования керамики для закрепления красок и позолоты изделия подвергают третьему обжигу (муфельному) при температуре 600 — 800°С.

Структура черепка

В зависимости от степени спекания черепка керамические изделия делятся по структурному признаку. Степень спекания черепка, в свою очередь, зависит от состава исходного сырья и режима обжига изделия.

Степень спекания пористых изделии характеризуется водопоглощением более 5%. Фактура черепка — от грубозернистой до тонкой; излом матовый,.поглощающий влагу при легком смачивании. К классу пористых изделий относятся такие их виды, как гончарный товар, терракота, майолика, фаянс.

Степень спекания изделий со спекшимся черепком характеризуется водопоглощением менее 5%. Фактура черепка остеклованная; излом сахаристый или раковистый, практически не поглощающий влагу. К классу изделий со спекшимся черепком относятся такие их виды, как изделия из каменной массы и фарфор.

Применяется: для отделки внутренних полов, для отделки стен снаружи, как индустриальный материал (машиностроение, приборостроение, авиационная), в составе броневых изделий, в электротехнической и электронной промышленности в качестве изоляторов для электронно-оптических преобразователей, плавких вставок, корпусов силовых полупроводниковых приборов, вакуумных дугогасительных камер и газоразрядных приборов, а также в СВЧ - технике.