Розовые пигменты на основе кордиерита могут быть получены путём введения в состав минерала оксида хрома [20]. Содержание Сг203 колеблется в пределах 1,3 - 45,17 масс.%. Фазовый состав кордиерито - шпинельный. Пигменты могут быть использованы в составе надглазурных красок по фарфору.
Керамические пигменты на основе диопсида [21] были получены путём изоморфного замещения кальция и магния на кобальт, никель и железо при температуре 1470 К путём реакции в твердой фазе. Цветовой тон пигментов варьировался в интервале 556-588 нм, что соответствует различным оттенкам зеленого и коричневого цветов.
С целью расширения палитры керамических красок на основе недефицитных сырьевых материалов были исследованы керамические пигменты на базе другого материала, относящегося к пироксенам - авгита. Благодаря возникновению в алюмосиликатном радикале дополнительного заряда в авгите возможно получение пигментов салатового (Ni) и зеленого (Сг) цвета. Пигменты рекомендованы для санфаянсового производства [22].
Для строительной керамики авторами [23-24] были получены декоративные покрытия синего цвета на основе кобальтсодержащего окерманита. Содержание оксида кобальта колеблется в пределах от 1-24,5% . Цвет изделий при этом максимальный при содержании 3-5% СоО. Цветовой тон при этом 460нм. [25].
Зеленая окраска в керамических пигментах может быть получена при помощи введения в качестве хромофора ионов никеля или хрома. Так, например, пигменты муллитоподобной структуры были разработаны в работе [26]. Так как кристаллическая решетка муллита отличается высокой устойчивостью к действиям высоких температур и агрессивных сред, в работе были проведены изоморфные замещения А1203 на Сг203 в количестве 0,05--2,5 молей, пигменты имеют зеленый цвет различной степени яркости в зависимости от содержания.
На основе шпинели Mn0-AL203 были синтезированы пигменты коричневых и серо- зеленых тонов. При этом, Mn0 в эквимолярных количествах замещали на Сг203 и в качестве минерализаторов были использованы Н3В03 . Красители рекомендованы для санфаянсовых изделий.
С целью более полного использования природных сырьевых ресурсов, расширения цветовой гаммы керамических пигментов авторами [28-31] были синтезированы керамические пигменты со структурами диопсида и анортита на основе волластонита. При введении хромофоров были получены пигменты различного цвета, от светло сиреневого до серо-зеленого и ярко-зеленого, а также коричневого цвета различной степени яркости.
Зеленый керамический пигмент и сине-зеленая подглазурная краска на основе оксидов Са, А1, В, Сг защищены авторскими свидетельствами [32-33]. Содержание Сг203 колеблется в пределах 25,8-35,1%. Цвет пигментов от светло-зеленого до темно-зеленого цвета.
Керамические пигменты на основе техногенных отходов получены в работе [34]. Цвет пигментов зеленый, значительно снижена температура синтеза от 1350°С до 800°. При введении в состав пигментов Мп203 цвет красителей был ярко- коричневым, при введении Со203 цвет изменяется от темно-зеленого к темно-синему. На основе оксида хрома в зависимости от его содержания и сопутствующих ионов, среды синтеза можно получить керамические пигменты зеленых, розовых, малиновых и черных цветов.
Керамические пигменты красного цвета могут быть получены на основе композиций с оксидами железа, а также на основе кадмий -селеновых систем. При получении пигментов на основе ?е203 цвет имеет коричнево-красные оттенки, в случае кадмий-селеновых ионов цвет ярко- красный, однако ионы кадмия и селена относятся к дефицитным материалам. [37-38].
Изучены особенности окрашивания глазури в синий цвет с регулируемыми оттенками. Определены физико-химические свойства глазурей с заданным содержанием оксида кобальта и оксидов-модификаторов, несущих активный кислород. Синтезирована глазурь оптимального состава с высокими эстетическими и эксплуатационными характеристиками. [39] 9
Приведены результаты исследования возможности объемного окрашивания плиточных масс методом пропитки глины растворами солей 3d-элементов (Ni, Co, Cr, Fe), который позволяет получать пигменты муллитоподобной структуры с высокими хромофорными показателями по энергосберегающей технологии. Использование природного сырья и растворимых солей 3d-элементов даст возможность значительно расширить сырьевую базу, снизить себестоимость выпускаемой продукции за счет замены дорогостоящих материалов и совмещения процесса синтеза пигментов и обжига изделий. [31]
Авторами работы [40] разработаны состав глазури на основе шлама регенерации кислых стоков Дятьковского хрустального завода и технология получения цветных стеклокристаллических покрытий для фасадного кирпича. Приведены основные физико-технические и цветовые характеристики разработанных глазурей.
Рассмотрена возможность получения окрашенных глазурей без синтеза железосодержащих пигментов. В состав глазури введены мельчайшие частицы сплава на основе железа, например стали, полученные путем тонкого помола отходов металлообработки. Испытания суспензии глазурей на основе боя оконного листового стекла с добавкой беложгущейся глины и тонкоиз-мельченной стружки углеродистой стали показали, что она после обжига обеспечивает получение цветного покрытия, равномерного по цветовой гамме.[41]
В работе [42] обобщены литературные данные по составам и свойствам цинксодержащих кристаллических глазурей для художественной керамики. Изложены современные представления о механизме кристаллизации и сферолитообразования в глазурном покрытии. Показаны возможности управления процессом кристаллизации и декоративными свойствами глазурей путем варьирования режимов и параметров их обжига. Приведены примеры получения окрашенных кристаллических глазурей.
1.2 Высокохудожественные изделия на основе фаянса и фарфора
Общие свойства керамических изделий связаны с сырьевыми материалами, из которых они изготовлены и с методами их производства. За весь комплекс физико-химических свойств керамического материала отвечает их микроструктура [43-45].
Из изделий художественно-бытовой керамики наиболее древние -майоликовые, каменно-керамические, фаянсовые, фарфоровые и др.
Майоликовые изделия характеризуются окрашенным пористым черепком , покрытым прозрачной цветной или глухой глазурью, Декорируют их преимущественно цветными глазурями и ангобами [43].
Фаянсовые изделия отличаются белым или светлоокрашенным черепком ,покрытым глухой или цветной легкоплавкой глазурью, которая делает его непроницаемым для жидкостей и газов. По своим физико-техническим свойствам фаянс значительно уступает фарфору . [43-45]
В составах масс для получения фаянсовых изделий различного назначения можно применять наряду с традиционными также и нетрадиционные виды сырьевых материалов.[46]
Так, в работе для получения фаянсовых масс [47] исследованы аподунитовые серпентинитовые попутные продукты. Показано, что в условиях низкотемпературного обжига возможно получение декоративно-отделочных изделий на основе магнийсодержащего техногенного сырья с удовлетворительными физико-механическими свойствами.
Авторами работы [48] показана возможность получения химически стойкой керамики пластического формования из масс на основе комплексного использования попутных продуктов горнодобычи (плагиопорфира, кварц-биотитового сланца), отходов глиноземного производства (красного шлама) и полиминеральной глины. Рассмотрен механизм интенсификации спекания масс при введении тонкодисперсного отощителя-плавня и повышения щелочестойкости материала (до 95 %) при формировании кристаллической системы гематит - анортит - кварц.
Разработаны керамические массы с низкой пористостью на основе трудноспекающейся глины Гжельского месторождения и механически активированной ее части, а также добавок - нефелин-сиенита и боя стекла.[49] Введение боя стекла в глины разной дисперсности позволило снизить температуру обжига и сократить технологический процесс изготовления майоликовых изделий за счет однократного обжига.
Исследовано влияние культуральной жидкости Bacillus mucilaginosus на реологические свойства глинистых суспензий. [50]. Установлено, что культуральная жидкость выполняет роль поверхностно-активного вещества, способствует разжижению глинистой суспензии при снижении влажности и повышению ее седиментационной устойчивости, что позволяет исключить использование электролитов без ухудшения основных технологических параметров шликера и свойств полученного полуфабриката. Это обеспечивает расширение интервала разжиженного состояния шликеров, снижение вязкости, коэффициента загустеваемости и увеличение скорости набора керамической отливки в гипсовые формы.
Изучены возможность применения в производстве керамики глауконитовых добавок и их влияние на интенсивность окрашивания керамики. Показано, что влияние глауконитовых добавок на окраску обожженных изделий зависит от состава глины, количества добавки, ее удельной поверхности и режима обжига - скорости подъема температуры, максимальной температуры, а также от продолжительности обжига [ 51 ]
Авторами работы изучено влияние нового понизителя вязкости - 40%-ного ПАН (полиакрилата натрия) - на реологические свойства майоликового шликера, а также жесткости воды на изменение влажности суспензии. Применение 40%-ного ПАН позволяет снизить его содержание в шликере почти в 2 раза по сравнению с жидким стеклом, улучшить реологические свойства шликера, а также незначительно уменьшить его влажность. Установлено оптимальное содержание 40%-ного ПАН при разжижении шликера [52 ].
В работе [53] приведены результаты исследования особенностей спекания керамических масс при использовании высококальциевых отходов в качестве сырьевого компонента. Установлено, что при определенном соотношении щелочных и щелочно-земельных компонентов структура керамического черепка представлена силикатами и алюмосиликатами кальция, обеспечивающими высокие эксплуатационные показатели изделий.
Изучены особенности интенсификации процесса спекания фаянсовых масс с повышенным содержанием высококальциевого отхода при введении в их состав различных минерализаторов [54]. Установлено, что интенсификация спекания наблюдается при протекании процессов преимущественно в твердой фазе при соотношении RO : R2O, равном 7:9.
На основе железосодержащих глин получена отбеленная керамика и интенсифицирован процесс ее спекания. Керамика имеет высокие технико-эксплуатационные и декоративные характеристики, что обеспечивается вводом в керамическую массу до 20 % СаСО3 и 0,2 % (сверх 100 %) хлористого лития в качестве минерализатора. [55 ]
В работе [56] обобщены результаты исследований по модифицирующему действию небольших добавок на синтез, спекание, структуру и свойства кристаллических фаз керамических материалов системы MgO - Al2O3 - SiO2 и других оксидных систем. Предложены структурно-энергетические критерии оценки и прогнозирования действия добавок. Приведены примеры практического использования предварительной оценки модифицирующего действия добавок в силикатных и оксидных системах при получении керамики и керамических пигментов.
Авторами работы [57] исследована возможность использования отходов обогащения медноникелевых руд в качестве компонента керамических масс. Определены оптимальное содержание отходов в керамических массах и условия обжига. Изучены физико-механические характеристики полученных материалов. Установлено, что отходы обогащения медно-никелевых руд могут быть использованы в составах керамических масс для получения облицовочных плиток с удовлетворительными свойствами: водопоглощение - 12,7 - 13,3 %, прочность на изгиб - 10,0 - 12,9 МПа, морозостойкость - более 25 циклов.
На примерах образцов различной формы авторами рассмотрено влияние метода формования керамического полуфабриката на его однородность. Установлена зависимость степени неоднородности полуфабриката от геометрических характеристик образца и условий его формования [58-59]. На основе полученных результатов разработана высокопроизводительная технология оформления миниатюрных керамических изделий способом статического прессования с использованием пресс-автоматов. Изготовляемые изделия характеризуются высокой точностью размеров и хорошими физико-механическими свойствами.
Фарфор - вид керамики, непроницаемый для воды и газа. В тонком слое просвечивается. При лёгком ударе деревянной палочкой издаёт характерный высокий чистый звук. В зависимости от формы и толщины изделия, тон может быть разным. Полевошпатовый фарфор отличается повышенным содержанием полевого шпата. В основном из него изготавливают скульптуры.
По внешному виду и свойствам изделия из фриттового фарфора больше напоминают заглушенное стекло, чем фарфор. Они обладают высокой белизной. Основной ассортимент изделий из него - скульптура.
Литература располагает многочисленными разработками по созданию эффективных составов масс для получения изделий с высокими декоративно-художественными показателями: высокой белизной, просвечиваемостью, тонкой структурой , повышенными механическими свойствами.