Заняття №23. Тема:Випалювання керамічних виробів.

Тема:Випалювання керамічних виробів.

Мета:Ознайомитися з процесом випалу виробів.

Пояснити:фізико-хімічні процеси, що проходять при випалі керамічних виробів.

Тип заняття:лекція.

Література:Акунова Л.Ф. Технология производства и декорирование художественных керамических изделий. Глава 10;

Юшкевич М.О. Технология керамики Глава 12

План лекції.

1. Призначення випалу.

2. Фізико-хімічні процеси при випалі керамічних мас.

3. Періоди випалу тонко керамічних виробів.

1. В процесі випалу найважливіші властивості керамічного матеріалу, які визначають його технічну цінність: міцність, щільність, водостійкість, морозостійкість і інші. Дефекти випалу є незворотніми дефектами в виробі. Вони не піддаються слідуючому усуненню і тому в більшості випадків дефекти випалу визначають якість готової продукції – сортність і кількість браку.

2. В залежності від температури і продовжуваності теплової дії в керамічних виробах проходять фізико-хімічні процеси:

1) видалення вільної (гігроскопічної) вологи. Вироби після сушки мають залишкову вологу 2-4% і ця волога видаляється в початковий період випалу в інтервалі температур 100-250⁰С. Швидкість підєму температури для масивних виробів 30-50⁰С за годину.

2) окислення (вигорання) органічних домішок починається при 300-400⁰С. при швидкому підєму температури і недостатньому притоці кисню повітря частина цих домішок може не вигоріти, що виявляється по темній серцевині черепка. Вода, яка виділяється із глини сприяє вигоранню вуглецю.

С+Н₂О→СО+Н₂

Завершується цей процес при 800⁰С.

3) дегідратація глинистих мінералів-видалення хімічно зв’язаної вологи-проходе в інтервалі температур 450-850⁰С, особливо при 580-600⁰С.

Al₂O₃ 2SiO₂ 2H₂O→ Al₂O₃ 2SiO₂+2H₂O

4) поліморфні перетворення кварца проходять при ткмпературі 575⁰С і збільшуються збільшенням об’єму кварца майже в 2%. Велика пористість кераміки при цій температурі не перечить росту кварцевих зерен і в черепкі не виникає значних напруг.

5) виділення окислів заліза. В складі керамічних мас залізо може знаходитися у вигляді окислів, карбонатів, сульфатів і силікатів. При температурі випалу вище 500⁰С оксид заліза Fe₂O₃, який частково заміщає Al₂O₃ в глинистих мінералах, виділяється у вільному вигляді і зафарбовує кераміку в червоний колір, інтенсивність якого залежить від вмісту Fe₂O₃ в керамічній масі.

6) декарбонізація проходе в фарфорових і фаянсових масах, в склад яких входять карбонатні породи: крейда, вапняк, доломіт. Розкладення карбонатів починається при 1000⁰С:

СаСО₃→ СаО+СО₂.

7) утворення склофази. Глинисті мінерали при нагріві до 1000⁰С не плавляться, але введення в склад керамічних мас силікатів з високим вмістом лужних металів сприяє утворенню сумішей з температурою плавлення від 950⁰С.

8) відновлювальний процес заклечається в створенні відновлювального середовища в печі для випалу в інтервалі температур 1100-1250⁰С.

9) розплавлення польовошпатових матеріалів при 1100-1360⁰С.

3. Тонко керамічні вироби випалюють двічі:

а) Утельний випал-надати виробу достатньої механічної міцності, необхідної для виконання слідкуючої операції глазурування.

б) политий випал-наплавлення поливи на виріб.

Основні періоди випалу тонко керамічних виробів.

1. «прокурка»температурний інтервал 20-250⁰С. В цей період із вироба видаляються залишкова волога.

2. підєм температури до 900-1050⁰С. проходе дегідратація глинистих, видалення конституційно зв’язаної вологи, вигорання органічних зєднань, поліморфні перетворення кварцу і розкладення карбонатів;

3. витримка при 900-1050⁰С, мета якої – забезпечення повного вигорання вуглецю і вирівнювання температури по всьому об’єму печі;

4. «відновлювальний вогонь» проводиться при випалі фарфору при 1050-1250⁰С з метою «відбілювання» фарфору в результаті переходу оксиду заліза Fe₂O₃ в окис FeO, а потім в фаяліт FeO SiO₂.

5. витримка- при кінцевій температурі випалу-завершення реакцій спікання і вирівнювання температури по перетину печі.

6. охолодження до температури 80-120⁰С, при якій вироби вигружаються із печі. Спочатку проходе різке охолодження, а при 600-400⁰С швидкість охолодження сповільнюється, так як проходе затвердівання глазурного шару на виробах і швидке охолодження може призвести до розтріскування поливи.