Авторы:
Є.В. Алексєєв, О.С. Михайлюта, Т.О. Шевченко
Источник:
Фізико – хімічні проблеми в технології тугоплавких неметалевих та силікатних матеріалів/ Тези наукових доповідей Української науково – технічної конференції з міжнародною участю. – Дніпропетровськ: УДХТУ, ХПІ – 2011, С. 46 – 47.
Одними з найважливіших технологічних характеристик глазурей, що впливають на формування якісного покриття на керамічних виробах, є в'язкість та поверхневий натяг їх розплаву при температурі випалу. Основними складовими глазурної шихти зазвичай є тугоплавкі компоненти (кварцовий пісок, каолін, доломіт, циркон та ін.), які погіршують розтікання глазурей та змочування розплавом поверхні керамічного матеріалу в умовах технологічних температур. До того ж стекла з високим вмістом оксидів лужно – земельних металів (CаО, MgO, ВаО) та кремнезему схильні до кристалізації [1] та мають невеликий інтервал розплавленого стану, шо ускладнює отримання якісного покриття.
Для збільшення цього інтервалу та покращення склоутворення, до глазурей часто вводять добавки плавнів – цинкові білила, крейду та ін., але всі вони або значно збільшують собівартість виробів, або є малоефективними.
Відомо, що значно розширити інтервал текучого стану глазурей можливо введенням до їх складів оксиду бору, але майже всі борвміщуючі сполуки є водорозчинними, що не дозволяє вводити їх до складів сирих глазурей.
Метою даної роботи був пошук малорозчинних борвміщуючих речовин та оцінка їх впливу на властивості глазурних покриттів. Такими природними сполуками є борати кальцію (колеманіт, улексит), які в Україні не видобуваються, а закордонні аналоги є дуже дорогими. Зазначене призвело до необхідності синтезу малорозчинних боратів кальцію.
Існує близько 30 боратів кальцію, які малорозчинні у воді, але більшість з них синтезується гідротермальними способами при температурах вище 150 °С і лише деякі можуть бути одержані при нормальних умовах за звичайною реакцією обміну (СаВ2О4 з температурою плавління 1162 °С, СаВ4О7 – 986 °С).
В даній роботі використовували крейду та борну кислоту, які змішували в різному співвідношенні – 1:1 (склад №1), 1:2 (№2), 1:3 (№3) та 1:4 (№4). З метою прискорення реакції утворення боратів кальцію, гомогенізацію композицій здійснювали в гарячих водних розчинах. Визначення фазового складу одержаних висушених сумішей за допомогою рентгенофазового аналізу показало наявність в усіх композиціях кальциту СаСО3, а в складах №3 та 4 – тетраборату кальцію СаО•2В2О3, котрий має температуру плавлення 986 °С [2], та в складах дослідних газурей може виступати в якості плавня.
Для підтвердження легкоплавкості отриманих композицій, їх випалювали в інтервалі температур 950 – 1150 °С. Результати показали, що композиції № 3 та 4 повністю розплавились після випалу при 1100 °С, тоді як композиції складів № 1 та 2 навіть при 1150 °С лише дали усадку та незначно оплавились. Підвищення температури плавлення синтезованих сполук тетраборатів (№ 3 та 4) у порівнянні з теоретичною, пояснюється тим, що реакція відбулась не повністю і в композиції залишився кальцит, який не прореагував (рис.).
Рисунок – Рентгенограми дослідних композицій
На наступному етапі роботи композиції № 3 та № 4 додавали до складу сирої цирконвміщуючої глазурі з частковою заміною крейди. Дослідні глазурі готували мокрим помелом в кульовому млині, методом поливу наносили на висушені керамічні зразки, виготовлені з низькотемпературних фарфорових мас, та випалювали при температурі 1200 °С. Дослідні покриття мали гладку, блискучу, білу поверхню з незначними включеннями пухирців при введенні композиції № 4, що пов'язане з летучістю борного ангідриду при температурах, більших 1000 °С [1]. Розтічнність глазурного розплаву по нахиленій керамічній поверхні збільшується на 7 – 11% у порівнянні з базовою, що підтверджує позитивний вплив введеного тетраборату.
Таким чином, встановлено можливість введення нерозчинного тетраборату кальцію, синтезованого при низьких температурах, в глазурні покриття для зниження в'язкості склорозплаву та покращення розтікання глазурного шару по поверхні керамічних виробів.
1. Блюмен, Л.М. Глазури [Текст] / Л.М. Блюмен. – М: Госуд. изд – во литерат. по строит, мат., 1954. – 171 с. 2. Торопов, H.A. Диаграммы состояния силикатных систем [Текст] / H.A. Торопов, В.П. Барзаковский и др. М: «Наука», 1965. – 535 с.