Технология художественной обработки материалов
Тема 22_Декоративные покрытия на керамических, стеклянных и деревянных изделиях
Тема 22. Декоративные покрытия на керамических, стеклянных и деревянных изделиях.
Декоративные покрытия для керамических изделий
1. Керамические краски – это окрашенные минеральные соединения металлов с кварцем, полевым шпатом, каолином или с керамическими массами и глазурями, образованные в результате взаимодействия при высоких температурах. Интенсивность и цвет краски зависят от температуры обжига. Красящими веществами (красителями) в керамических красках являются пигменты.
Пигменты – высокодисперсные порошки различного цвета, не растворяющиеся в воде и связующих веществах.
В качестве пигментов применяют оксиды красящих металлов.
По происхождению пигменты бывают природные и искусственные. Природные пигменты получают механической обработкой (измельчением, отмучиванием) ярко окрашенных руд, цветных глин и других природных пород. Искусственные неорганические пигменты получают прокаливанием солей, оксидов или гидрооксидов соответствующих металлов или совместным осаждением гидрооксидов углекислых солей с последующим прокаливанием осадков, а также сплавлением солей и прокаливанием смеси.
Таблица 1
Цвет пигмента |
Оксиды красящих металлов |
Вещества, для получения различных оттенков цвета |
Синий |
оксид кобальта Со2О3 и углекислый кобальт СоСО3 |
различное количество оксида цинка ZnO, глинозема А12О3 и других оксидов: оксид никеля дает коричневый оттенок, оксид железа – зеленоватый, марганца – фиолетовый |
Голубой и бирюзовый |
оксида кобальта с добавлением Сr2О3 или зеленых и сине-зеленых красок |
Тона и оттенки красок зависят от соотношения добавок А12О3 и ZnO и калиево-алюминиевых квасцов |
Зеленый |
трехвалентный хром Сr2О3 |
MgO, А12О3, СаО, ZnO, а также влияет состояние газовой среды в печи во время обжига |
Желтый |
оксиды сурьмы Sb2O3, титана ТiO2, урана UO2, хромовокислый свинец РЬСrO4 |
оксиды железа, цинка, никеля, борные соединения |
Красный |
оксид железа Fe2O3, хромовокислый свинец РbСrО4 и селенокадмиевые соединения CdS, CdSe |
А12O3, ZnO, Cr2O3, Мn2О3, каолин, а также влияет температура обжига и продолжительность прокаливания пигментов |
Коралловый |
хромовокислый свинец РbСгO4 с добавлением кислого флюса |
rрасные, розовые и фиолетовые оттенки краски получают при использовании пигментов на основе золота или его соединений. Эти пигменты называют пурпуровыми. |
Черный и коричнево-черный |
в различных соотношениях оксиды хрома Сг2O3, железа Fe2O3, кобальта Со2O3 и марганца Мn2O3 |
|
Пурпуровые пигменты (пурпуры) представляют собой оксиды гидрооловянной кислоты, магния, алюминия и т.д., окрашенные частичками тонкодисперсного металлического золота или тонкодисперсного оксида золота. Для осветления основного тона в состав красителя вводят глинозем и оксид цинка.
Черную и коричнево-черную краски получают, смешивая в различных соотношениях оксиды хрома Сr2O3, железа Fe2O3, кобальта Со2O3 и марганца Мn2O3.
Для получения розовой краски используют золото, серой – платину, черной – иридий.
Керамические краски разделяют на две группы: надглазурные и подглазурные.
1. Надглазурные краски представляют собой смеси керамических пигментов (оксиды красящих металлов) или красителей с флюсом, вводимым в состав краски для ее закрепления на глазурованной поверхности изделий и для придания краске блеска.
Надглазурные краски получают либо смешиванием размолотых пигмента и флюса (синие, голубые, зеленые, сине-зеленые, красные, коричневые, черные) либо их сплавлением (красные селенокадмиевые, желтые и "коралл").
Синие краски. Основным материалом для получения синих керамических красок служат оксид кобальта и углекислый кобальт.
Пурпурные краски. Обычно их готовят путем осаждения тонкодисперсного коллоидного золота. Пурпурный пигмент имеет фиолетовый цвет, для изменения оттенков надглазурных красок к пигменту добавляют серебро.
Желтые краски. Эти краски готовятся путем сплавления свинцового сурика (основа) с песком и небольших количеств ряда оксидов.
Красная селенокадмиевая краска содержит 83 % флюса и 17 % пигмента на основе углекислого кадмия и селена.
Майоликовые краски для росписи по сырой эмали. Майоликовые краски представляют собой особый тип надглазурных керамических красок, которые наносятся на сырую белую эмаль и обжигаются одновременно вместе с ней. Майоликовые краски, применяемые для росписи по сырой эмали, существенно отличаются от фарфоровых надглазурных красок, несмотря на то, что они имеют примерно одинаковую температуру плавления.
Краски для надглазурного декорирования закрепляются на изделиях при температуре 720...860 °С.
2. Подглазурные краски
Подглазурные краски наносятся непосредственно на утильные или необожженные, но хорошо высушенные изделия, которые затем покрываются глазурью и вместе с ней обжигаются. Благодаря тонкому слою бесцветной прозрачной глазури эти краски прочно держатся на изделиях, приобретают блеск и яркий цвет.
Для изготовления подглазурных красок применяются только такие соединения или смеси оксидов металлов, которые при обжиге не разлагаются, не растворяются глазурью и не вызывают дефектов. Подглазурные краски закрепляют на изделии обжигом. В процессе обжига цвет краски изменяется под действием температуры и газовой среды в печи. Поэтому при декорировании подглазурными красками к режиму обжига предъявляют особо строгие требования. После обжига они сохраняют четкий контур рисунка. На цвет и оттенки подглазурных красок в основном влияют температура обжига, химический состав глазури и черепка, а также атмосфера обжига (окислительная или восстановительная).
Благодаря блестящему и прозрачному слою глазури, покрывающей подглазурные краски сверху тонким слоем, эти краски более устойчивы, чем надглазурные.
Различают две группы подглазурных красок - с температурой обжига до 1250 °С (фаянс, мягкий фарфор, тонкие каменные изделия) и группу красок для фарфоровых изделий с температурой обжига 1300-1410 °С. В их состав входят красящие оксиды и соединения тех же материалов, которые применяются при изготовлении керамических пигментов. Чтобы получить подглазурные краски, к пигментам добавляют 20- 50 % глазури.
Краски-растворы составляют особую группу подглазурных красок. От порошковых красок они отличаются тем, что их приготовляют из растворимых в воде солей. Для закрепления красок-растворов на черепке их переводят в нерастворимые в воде вещества – в безводные оксиды соответствующих металлов. Для этого декорированное изделие прокаливают при температуре 800°С. При этом цвет красок-растворов меняется. Затем изделие глазуруют и направляют на высокотемпературный обжиг. В процессе высокотемпературного обжига оксиды металлов, полученные при разложении солей во время прокаливания, взаимодействуют с составными частями черепка изделия и глазури и окрашивают их.
За основной тон краски берут насыщенный раствор соли в воде или смеси воды с глицерином при температуре воздуха помещения, в котором декорируют изделия.
Растворы для более слабых, более светлых тонов красок готовят путем добавления воды той же температуры, что и разбавленный раствор. Количество насыщенного раствора и воды определяют шкалой-палитрой и ее составом, разработанным опытным путем. Чтобы увеличить рабочую вязкость краски, в раствор добавляют сахар или декстрин.
К подглазурным краскам относятся также краски «высокого огня». Их используют для декорирования фарфора по обожженной глазури. Краски «высокого огня» представляют собой тонкомолотый фриттованный состав, в который входят в качестве пигментов красящие оксиды металлов, а также фарфоровая глазурь, полевой шпат или небольшое количество свинцовой фаянсовой глазури. Перед нанесением на изделие эти краски смешивают с терпентиновым маслом и скипидаром. Нанесение производят пером или кистью. Закрепляют эти краски на материале вжиганием (прокаливанием) при температуре обжига глазури в печах политого обжига. Таким образом, изделие, декорируемое красками «высокого огня», подвергается второму высокотемпературному обжигу. В результате обжига краски утопают в глазури, растворяясь в ней частично или полностью, и создают из-под глазури мягкие тона.
Надглазурный декор, хотя и обладает яркими цветами, вытесняется более устойчивым, и, следовательно, более экологичным подглазурным.
Кроме пигментов (красителей) керамические краски содержат флюсы и другие добавки, которые повышают стойкость и интенсивность цвета. Флюсы – специальные легкоплавкие стекла – вводят в состав керамической краски для закрепления красителя в процессе обжига на поверхности глазури и для придания краске блеска.
В состав флюсов входят кремнезем, глинозем, кварц, полевой шпат, пегматит, каолин, мел или мрамор и вещества, понижающие температуру плавления краски: сода, поташ, свинцовые соединения, борная кислота, бораты и др. Вещества, понижающие температуру плавления краски, за исключением свинцовых соединений, растворимы в воде, частично воспринимают влагу из воздуха. Поэтому такие шихты необходимо фриттовать, т.е. предварительно плавить. Состав флюса должен быть строго согласован с составом глазури так, чтобы совпадали их температурные коэффициенты линейного расширения. Иначе краски после обжига будут давать «цек» (мелкие трещины). Флюс не должен действовать разрушающе на краситель; для каждой краски подбирают свой флюс, который соответствует свойствам краски.
Отдельные компоненты флюсов, предварительно просеянные через сито, смешивают в сухом виде. Смесь загружают в печь или в тигель и фриттуют при температуре 1000...1300°С, чтобы перевести растворимые в воде соединения (бура, борная кислота, поташ и др.) в нерастворимые в воде силикаты. Цвет и свойства (прозрачность, блеск) керамических красок, содержащих флюс, зависят от того, в каком виде находится краситель. Если краситель растворяется во флюсе, то происходит глубокое окрашивание массы флюса. В том случае, если в краске присутствует краситель (пигмент) в виде металла, то он заполняет массу флюса в виде кристаллических или аморфных частичек, не растворяясь в нем.
Флюсы варят при температуре 1000-1300 °С из сурика, свинцовых белил, молотого кварца, буры, борной кислоты, поташа, соды и др.
Состав флюса оказывает влияние на цвет краски в обожженном виде. Кроме того, коэффициент расширения флюса должен быть близок к коэффициентам расширения черепка и глазури во избежание появления сетки трещины. В табл. 2 приведены составы флюсов Дулевского красочного завода.
Таблица 2