Бор в керамике


Борпродукты в керамической промышленности используются в основном в производстве керамической глазури и эмали. Эмаль и глазурь имеют стекловидную структуру и используются в качестве покрытия. Эмали, как правило, используются для покрытия металлов, а глазури - для покрытия керамических изделий.
 
Продукты бора приобретают все большее значение из-за своих структурообразовывающих свойств в основном составе керамических глазурей. В результате добавления бора в их состав процессы плавления и склеивания в покрытиях происходят при сравнительно более низкой температуре. Бораты снижают текучесть и поверхностное натяжение стекла, тем самым обеспечивая быстрое производство глазурей и формирование ровной поверхности. Кроме того, борпродукты увеличивают механическую и химическую стойкость, повышают устойчивость керамических изделий к физическим ударам, излому, царапинам, усиливают их стойкость в химических средах, а также играют роль среды для окрашивающих добавок.
 
В техническом смысле глазурь - это тонкое стекловидное покрытие, используемое как для защиты обожженных при высоких температурах керамических изделий от физических и химических воздействий, так и для придания им более привлекательного внешнего вида. Фриттование - это процедура сплавления в стекловаренных печах всей глазурной массы или ее части с последующим резким охлаждением путем выливания в холодную воду с целью перевода водорастворимых материалов, которые должны использоваться в глазурях, в нерастворимое состояние и обезвреживания таких токсичных веществ, как PbO, получаемый в результате продукт называется фритта. Для покрытий фритты используются либо в одиночку, либо вместе с другими нерастворимыми в воде вспомогательными веществами (поплавками, красителями и т.д.). Состав глазури и фритт сильно варьируется в зависимости от условий применения. Известно, что в настоящее время в промышленности используется более 80 000 фритт с различным составом. Глазури содержат добавки, окрашивающие фритты, и используются в производстве напольной керамической плитки, настенной плитки, а также керамических изделий, используемых в санитарных целях. Диоксид кремния и оксид алюминия могут обеспечить формирование глазури, если они обжигаются при достаточно высокой температуре. Однако керамические печи не могут достичь желаемой температуры, как с теоретической точки зрения, так и из соображений себестоимости. Поэтому возникает необходимость добавления в состав глазурей и фритт некоторых соединений, снижающих температуру плавления. Это такие соединения, как Li20, K20, CaO, ZnO, Na20 и B2O3. Борная кислота, борный ангидрид, бура, колеманит и прочие бораты натрия используются в производстве керамических глазурей. Колеманит обладает свойством препятствовать рассыпанию фритт в сухом состоянии, и поэтому используется в производстве, в первую очередь, матовых, глянцевых розовых и каштановых глазурей.
 
Бор в глазурях и фриттах используется в следующих целях:

  • В качестве флюса понижает температуру плавления, формирования стекла и его жидкой фазы,
  • Улучшает намокание материала под покрытием, тем самым обеспечивая формирование покрытия при более низких температурах,
  • Обеспечивает гармоничное тепловое расширение глазури вместе с керамикой,
  • Обеспечивает начало формирования стекла на ранних стадиях плавления,
  •  Увеличивает показатель преломления и яркость глазури, тем самым положительно влияя на общий вид,
  • Снижает вязкость и поверхностное натяжение глазури, тем самым содействует ее созреванию,
  • Увеличивает механическое сопротивление покрытия и его устойчивость к царапинам,
  • Повышает устойчивость к воздействию химикатов и воды,
  • Образует основу для добавления красителей.

 
Кроме того, глазури определяются своей температурой обжига и созревания. Глазури с низкой температурой созревания содержат, как правило, B2O3. В эмалях используется до 20% B2O3, тогда как в глазурях используется до 25% B2O3. Кроме того, в глазурях также используется 3-24% колеманита. Если соединения бора, используемые в глазурях, принадлежат к таким растворимым в воде видам, как борная кислота и бура, то перед использованием в глазурях они должны обязательно подвергаться фриттованию, которое сделает их нерастворимыми. Соединения с низкой растворимостью в воде, такие, как колеманит, не нуждаются во фриттовании.

Поделиться
Поделиться
  |   Печать