Влияние составных частей пластичной массы на свойства фарфоровых и фаянсовых изделий

Влияние составных частей пластичной массы на свойства фарфоровых и фаянсовых изделий

Каолин в керамической массе обеспечивает белизну изделий, повышает термостойкость, прочность и химическую стойкость изделий, но затрудняет получение плотного черепка. Его вводят в массу в сыром или обожженном виде. Посредством каолина в фарфоровую массу вводится требуемое количество А1203 (до 35%).

Глины беложгущиеся — основные пластифицирующие составляющие массы, обеспечивающие требуемые формовочные свойства, механическую прочность полу-фабриката в высушенном, а также обожженном состоянии, термическую стойкость изделий, но снижающие их белизну. Глины вводят в фарфоровые массы в. количестве

4—18%. В фаянсовых массах содержание глинистых материалов возрастает до 55% (в твердом фаянсе) и 85% (в глинистом фаянсе).

Глины в массах могут заменяться бентонитом, вводимым в количестве до 6%. При этом 1% бентонита заменяет до 5% глины, так как его связующая способность в 2—2,5 раза выше. Присутствие бентонита в фаянсовых массах повышает прочность высушенного полуфабриката на 30—40%. Однако в бентоните больше оксидов железа, что требует его обогащения гидроциклонным способом. Это сдерживает повсеместное использование бентонитов в керамических массах.

В массе, используемой в автоматизированном производстве, содержание глины должно быть минимальным для уменьшения возможности деформации и растрескивания изделий в процессе скоростной тепловой обработки и в то же время достаточным для придания полуфабт рикату необходимой прочности.

Кремнеземистую составляющую — кварц жильный, кьарцевый песок — вводят в массу для регулирования структурно-мехааических и технологических свойств и получения изделий с заранее заданными свойствами.

Широкое использование кварцевых материалов в керамических массах объясняется особой ролью, которую выполняет кварц в формировании черепка изделий. Являясь кислым оксидом, кварц при высоких температурах обжига активно взаимодействует с другими компонентами массы, обеспечивая синтез минералов, определяющих свойства черепка (муллита и др.). Кварц выступает в качестве компонента, образующего жесткий каркас (скелет) в структуре черепка.

Растворяясь в полевошпатовом расплаве, кварц повышает его просвечиваемость, вязкость и прочность черепка, понижает КТР фарфора и способствует сопротивлению изделий деформации при обжиге, улучшает разлив глазури. Нерастворившийся в полевошпатовом расплаве кварц может стать причиной внутренних напряжений в черепке, снижающих прочность и термическую устойчивость изделий.

Полиморфные превращения свободного кварца, сопровождающиеся изменением объема, должны учиты-ваться при выборе режима обжига изделий. Вредное влияние полиморфных превращений кварца снижают предварительным обжигом, а также тонким измельчением (до частиц размером <25 мкм). Лучших результатов достигают при использовании кварцевых отходов (песка), получаемых при обогащении каолинов.

Полевошпатовая составляющая в массах, как и кремнеземистая, действует как отощающая добавка, а при обжиге — как плавень, обеспечивая развитие жидкой фазы в процессах формирования черепка изделий. Ортоклаз плавится медленно, распадаясь при 1170° С на лейцит и вязкое стекло, богатое кремнеземом, по реакции

Он дает густоплавкое стекло и наиболее пригоден ( в качестве плавня.
Повышенная вязкость расплава 1000000 Пз при 1300° С калиевых полевых шпатов (ортоклаза, микроклина) снижает возможность деформации изделий при обжиге. Полевошпатовый расплав заметно растворяет кварц и другие компоненты массы при 1200° С и выше. С повышением температуры интенсивность растворения повышается. Расплав калиевого полевого шпата способствует кристаллизации новых кристаллических фаз — муллита 3АlО3 • 2SiО2, увеличению интервала спекания, повышению белизны, прочности, просвечиваемости и термостойкости изделий, чем выгодно отличается от натриевого по: левого шпата. Калиевый полевой шпат вводят в керамические массы хозяйственного фарфора в количестве,15— 30%, полуфарфора — 25—35; низкотемпературного фарфора 15—35; высоковольтного — 32—45%.

Натриевые полевые шпаты растворяют кварц лучше, чем калиевые, но вязкость их расплава меньше.

Перлит и липарит, введенные в массу, улучшают физико-механические свойства черепка, понижают температуру обжига, делают изделия более термостойкими, повышают сопротивляемость деформации при обжиге, интенсифицируют процесс обжига.

Щелочноземельные оксиды (MgO, CaO, SrO, ВаО) в керамических массах усиливают процесс кристобаллиза-ции. Эти оксиды по кристобаллизирующей способности располагаются в ряд MgO>CaO>SrO>BaO. Повышение в массах содержания СаО сужает интервал спекания при обжиге, снижает эксплуатационные показатели из-

делий за счет повышения хрупкости, снижения химической стойкости изделий. Оксид бария повышает механическую прочность, просвечиваемость и химическую стойкость. Он может вводиться в массы хозяйственного фарфора в количестве 2—3%, так как вызывает пузы-рение черепка и повышает КТР.

Глинозем технический (корунд) улучшает эксплуатационные свойства изделий в первую очередь за счет повышения концентрации А1³⁺ в полевошпатовом расплаве и более полного протекания процесса муллити-зации при увеличении в расплаве фазы муллита. Муллит и отвердевший при охлаждении расплав, обогащенный глиноземом и кремнеземом, повышают модуль упругости и механическую прочность, термостойкость, плотность, вязкость расплава и микротвердость стекло-фазы, белизну фарфора.

Вводят его в массы высоковольтного и специального фарфора в количестве 2—12% в тонкоизмельченном (2—4 мкм) виде, а также в массу изделий, обжигаемых по скоростному режиму. Корунд снижает КТР и просвечиваемость фарфора.

В массу изделий, обжигаемых по скоростному режиму, рекомендуется вводить 3,5—4,5% корунда для повышения вязкости расплава в процессе обжига изделий, при этом одновременно снижают содержание в массе боя изделий.

Каолин обожженный, введенный в массу, производит действие, аналогичное техническому глинозему.

Диоксид циркония ZrО2 и циркон ZrО2*SiО2 повышают механическую прочность, термостойкость, микротвердость, химическую стойкость и электрическую прочность изделия, понижают вязкость расплава. Вводят эти добавки в массы высоковольтного и химически стойкого фарфора в количестве до 20%.

Тальк 3MgО*4SiО2*H2О способствует лучшей муллитизации черепка и повышает его прочность особенно при ударе и изгибе, снижает температуру уплотнения черепка на 30—35° С и возможность образования цека на фаянсе, повышает термостойкость изделий за счет образования при обжиге кордиерита 2MgО*2Al2О3 X5SiО2, обладающего низким КТР—(1—3)*10^-6 1/°С (при 55—600° С). В зависимости от вида изделий содержание талька в массе высоковольтного и хозяйственного фарфора доводят до 2, в специальных массах — до 40%.

Диоксид титана ТiO2, введенный в количестве 1,% (сверх 100%) в тонкокерамические массы, изготовленные из глин, содержащих повышенное количество сульфатов, понижает их склонность к вспучиванию при обжиге и улучшает свойства готового изделия. При температуре около 1320° С двуоксид титана способствует более активному растворению первичного муллита в расплаве и кристаллизации вторичного муллита с одновременным понижением температуры обжига изделий и сужением интервала спекания. Заметное повышение механической прочности отмечается при вводе 2—4% ТiO2 в тонкокаменные массы.

Оксид цинка ZnO, вводимый в массу в количестве 2%, действует как сильный минерализатор, способствует снижению температуры обжига, улучшению структуры фарфора и повышению механической прочности изделий.

содержание .. 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 ..