5. Обжиг изделий.

Можно разделить на следующие стадии:

1. Досушка сырца, т. е. удаление механической влаги;

2. Нагрев сырца удаление гидратной воды, разложение углекислых и сернокислых солей;

3. Окислительная выдержка;

4. Восстановительная выдержка;

5. Спекание черепа, за счет образования новых кристаллических фаз и жидкой фазы;

6. Охлаждение изделий до начала затвердевания жидкой фазы, тела изделия, а затем и глазури;

7. Окончательное охлаждение изделий при затвердевшей жидкой фазе;

6. Декарирование изделий.

При декорирование керамических изделий применяют специальные керамические краски (оксиды металлов, силикаты, шпинели, окрашенные стекла, фритты), способные при нагревание до высокой температуры создавать устойчивую окраску изделий, по характеру применения керамические краски делят:

а) подглазурные – их наносят на неглазурованный, не обожженный, или обожженный на утиль черепок который затем покрывают глазурью;

б) надглазурный – их наносят на глазурованный и обожженный черепок, затем они закрепляются (выжигаются при новом обжиге при температуре 600-900 ⁰С).

Высокотемпературные процессы происходящие при получении фарфора.

Фарфоровый полуфабрикат поступающий на обжиг имеет следующие фазы, относительно крупные зерна кварца и полевого шпата, которые равномерно распределены в тонко зернистом глинистом веществе в температурном интервале 500-600 ⁰С заканчивается дегидратация глинистого вещества в частности каолинита в результате чего образуется метакаолинит.

Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O → Al₂O₃·2SiO₂ + 2H₂O

При дальнейшем нагревании полевой шпат с другими компонентами шиты образует легкоплавкие эвтектики.

Между компонентами массы протекают твердофазовые реакции, в результате которых при температуре 800-900 ⁰C материал приобретает некоторую прочность.

Полевой шпат начинает плавиться при температуре около 1150 ⁰C, полное плавление наступает при температуре 1250 ⁰C. В температурном интервале 1100-1250 ⁰C происходит переход в муллит ранее образовавшегося метакаолинита (мулитизация).

3

муллит

(Al₂O₃·2SiO₂) → 3Al₂O₃·2SiO₂ + 4SiO₂

Образующие мелкие иглоподобные кристаллики первичного муллита, пронизывают массу обжигаемого материала создавая в нем армирующий каркас. Присутствующие в материале зерна кварца, в плоть до температуры 1250 ⁰C не претерпевают изменений. При более высокой температуре количество жидкой фазы заметно увеличивается, в результате ее взаимодействие с ранее образовавшимся метакаолинитом, первичным муллитом и аморфным кремнеземом. Начинается так же взаимодействие зерен кварца в жидкой фазе. В интервале температур от 1250 до 1450 в материале наблюдается непрерывное увеличение муллита.

Что обусловлено:

1. Увеличением числа размеров кристаллов первичного муллита;

2. Перемещением жидкой фазы приводящим к кристаллизации из нее вторичного муллита, в этом же температурном интервале продолжается растворение зерен кварца и их превращение в кристобалит (кристобалитизация) к моменту завершения обжига фарфор состоит:

А) из жидкой фазы образующей при охлаждении стекловидную фазу;

Б) муллита;

В) остатков не растворившихся зерен кварца;

Г) закрытых пор (2-5 об. %).

Соотношение между фазами входящими в состав фарфора предопределяет его важнейшие свойства, от муллита и его содержания в фарфоре зависят механическая прочность термостойкость химическая стойкость не растворившиеся зерна кварца и муллит образуют армирующий скелет препятствующий деформации изделий на завершающей стадии обжига, стекловидная фаза до 60 об.% обеспечивает просвечиваемость художественных изделий, их жаростойкость и диэлектрические свойства.

Поры несколько снижают просвечиваемость и прочность изделий, конечный состав фарфоровых изделий можно менять изменяя:

1. Состав массы;

2. Используя минерализаторы;

3. Увеличивая тонкость помола непластичного сырья;

4. Варьируя режим обжига;

Существенное значение на состав фарфора оказывает не только температурно-временной режим обжига изделий, но и создание определенной газовой среды в различных периодах обжига. По характеру газовой среды различают 3 периода обжига фарфора.

1-ый период: нагрев до 1040 ⁰С; в печи создают окислительную среду (концентрация СO₂ составляет около 10-12%). Цель окислительного периода обжига, предупредить осаждение сажистого С, образующегося при сгорании топлива в порах изделия. Однако, примеси соединений Fe, содержащиеся в массе приобретают желтоватую окраску;

2-ой период: 1040-1250 ⁰С: создают восстановительную среду, поддерживая концентрацию СО в продуктах сгорания топлива на уровне 2-6%. В данном периоде оксиды Fe восстанавливаются до FeO еще до закрытия пор, благодаря чему существенно повышается белизна изделия. Закисные соединения Fe (FeO) имеют голубоватую окраску;

3-ий период: 1250 ⁰С: в печи поддерживается нейтральная газовая среда.