Глава I классификация и свойства изделий художественной керамики
§ 1. Общие сведения
Керамика — это неметаллические, неорганические изделия, полученные из однородной смеси порошкообразных материалов с водой или другими жидкостями различными методами формования и упрочненные в процессе обжига. К керамике наряду с традиционными керамическими изделиями (гончарными, фаянсовыми, фарфоровыми) относится большая группа новых видов продукции, состоящих из оксидов металлов (Аl2О3, Fe2O3, MgO, ZrO2 и др.) и получивших название оксидной керамики. Отдельную группу керамических изделий составляет специальная керамика (корундовая, стеатитовая, электротехническая, санитарно-техническая), керамические сопротивления и другие виды керамики.
Различают грубую керамику (грубокерамические изделия), имеющую крупнозернистую, неоднородную в изломе структуру (керамический и шамотный кирпич), и тонкую керамику (тонкокерамические изделия) с однородным, мелкозернистым в изломе и равномерно окрашенным черепком (фаянс, фарфор).
Высокие эксплуатационные и художественно-декоративные качества керамики обусловливают ее широкое применение в технике и быту. Ниже приведена классификация художественной керамики по применению и эксплуатационным свойствам.
К грубокерамическим относят изделия, изготовленные из керамических масс с размером частиц исходных сырьевых компонентов до 5 мм. Изделия этой группы имеют окрашенный черепок, высокую пористость и удовлетворительную морозостойкость, что позволяет использовать такие изделия в монументальной скульптуре и элементах строительных конструкций.
К тонкокерамическим относятся изделия, изготовленные из масс с размером частиц исходных сырьевых компонентов менее 100 мкм. Такие изделия могут быть цветными, белыми и покрытыми цветными глазурями. Повышенная по сравнению с грубокерамическими изделиями механическая прочность позволяет изготовлять большую группу тонкокерамических изделий бытового назначения. Белый черепок фарфора, фаянса и полуфарфора создает возможность применения большой цветовой гаммы красок для их декорирования и выпуска художественных изделий.
В зависимости от химического и минералогического состава, особенностей технологии производства, а также области применения изделия художественной керамики обладают определенными свойствами: физико-химическими (структура, химический и фазовый состав черепка изделия); физическими (плотность, пористость, водопоглощение, термическая стойкость и тепловое расширение, теплоемкость и теплопроводность); механическими (прочность, твердость, истираемость); эстетическими (белизна фарфора и фаянса, блеск глазури, совершенство формы и декора, целостность композиции).
§ 2. Физико-химические свойства
Физико-химические свойства изделий характеризуются структурой материалов черепка изделий, из которых они изготовлены, и глазури, их покрывающей.
Под структурой керамического материала понимают особенность его строения, которая определяется размером и формой зерен, их распределением и контактом между собой, количественными и качественными параметрами фазового состава, пористостью.
Фазовый состав — это количественное соотношение кристаллической, стекловидной и газовой фаз в структуре материала изделия, которое влияет на его физико-технические свойства.
Кристаллическая фаза, например твердого фарфора, состоит в основном (15...30%) из муллита (3Аl 2 О3*2SiO 2 ), зерен непрореагировавшего кварца (8...10%) и вновь образовавшейся разновидности кварца — кристо-балита (6...10%). Кристаллы муллита составляют основу (скелет) фарфора и обеспечивают ему механическую прочность и малый температурный коэффициент линейного расширения.
Стекловидная фаза твердого фарфора, составляющая около 60% всей массы в фарфоре, представляет собой кварцполевошпатовое стекло, которое образовалось в результате плавления частичек полевого шпата и кварца, входящих в состав исходной массы. Стекловидная фаза фарфора — это масса, проросшая мелкими продолговатыми кристаллами муллита. Стекловидная фаза понижает белизну и термостойкость изделий, но способствует повышению их просвечиваемости.
Газовая фаза — третья структурная составляющая фарфорового черепка, которая заполняет все закрытые поры (2:..4%), имеющиеся в материале. Причинами образования газовой фазы служат воздух, заключенный в порах, газообразные продукты реакций разложения органических и других веществ, входящих в состав материалов, в процессе обжига.
Химическая стойкость керамических материалов характеризуется их способностью не разрушаться под воздействием веществ, с которыми они соприкасаются в процессе эксплуатации.