Декорирование керамики

Для изготовления керамических красок в качестве основных материалов применяют оксиды и соединения кобальта (Со).хром (Сг), железа (Fe), марганца (Мп), никеля (Ni), меди (Си), сурьмы ( Sb), кадмия (Cd), висмута (Bi), свинца(РЬ), олова (Sn), селена(5е), цинка(7п), алюминия(А1), кремний Si), урана(и), ванадия( V), иридия (Jr), золота (Аи), серебра (Ад) и др. 

Материалы, применяемые для изготовления красок должны быть химически чистыми (ХЧ) и не должны содержать в своем составе каких-либо загрязняющих примесей. Подготовка и обработка сырых материалов имеет решающее значение в производстве керамических красок, поэтому принятые способы подготовки и соответствующие технологические режимы должны строго выполняться.

Керамические краски представляют собой смеси жаростойких минеральных пигментов с легкоплавкими стеклами (жаростойкие краски), с керамическими массами и глазурями ( подглазурные краски) или окрашенные специального состава стекла (некоторые майоликовые краски, силиконовые краски для стекла и ювелирных эмалей).

Керамическими пигментами являются алюминаты и силикаты типа шпинелей, виллемиты, гранаты, корунды, силимониты, в ряде случаев прочно окрашенные фосфаты, молибдаты, вольфраматы и ванадаты. В отдельную группу объединяются золотосодержащие керамические пигменты, окраска которых вызывается коллоидными частицами золота. Пигменты характеризуются красящей способностью, укрывистостью, стойкостью против химических воздействий и огня, светостойкостью и маслоемкостью.
Хромофорами (осителями цвета ) в пигментах чаще всего являются оксиды бора, висмута, алюминия, железа, кбольта, кадмия, марганца, меди, никеля, хрома, свинца, цинка и др.

Керамические пигменты получают прокаливанием солей, оксидов или гидроокисей соответствующих металлов, или совместным осаждением гидроокиси углекислых солей с последующим проаливанием осадков, а также сплавлением солей и прокаливанием смеси.
На образование пигментов большое влияние оказывает температура обжига. Многочисленные силикаты сохраняют стойкость только до определенной температуры, а затем меняют окраску или разлагаются. Лишь песьма немногие силикаты при охлаждении принимают прежнюю окраску. Так например, коричневый силикат оксида железа при нагревании выше 1200°С разлагается на кислород и силикат закиси железа. При медленном охлаждении ниовь образуется силикат оксида железа с прежней окраской.

Многие силикаты, имеющие при 900-1000°С интенсивную яркую окраску, при более пасокой температуре делаются тусклыми. Так, например, силикат оксида меди при нагревании до 1200°С приобретает интенсивную красную окраску, а при 1300°С утрачивает ее и окрашивается в серовато-желтый цвет. Большей стойкостью при высокой температуре обладают алюминаты меди. Установлено, чю наличие глинозема и борной кислоты изменяют синюю окраску силиката оксида меди в зеленый цвет. Вообще глинозем способствует реакциям образования окрашенных силикатов, ускоряет их и во многих случаях принимает основное участие в них. Применяемые интерьерные краски, кроме пигментов, содержат обычно флюсы и различные добавки, вводимые в состав красок для большей их стойкости и повышения интенсивности тона.

По характеру применения керамические краски разделяются на надгпазурные (легкоплавкие, малого огня муфельные ) и подглазурные (тугоплавкие или краски большого огня.

Надглазурные краски, предназначенные для раскрашивания фарфоровых и фаянсовых изделий НАносятся на предварительно обоженные глазурованные изделия тонким слоем в жидком состоянии. Они образуют на поверхности тонкую пленку, которая сцеплятся с покрываемой поверхностью черепка при обжиге в печах при температуре 720-850°С, а некоторые, как, например, коралповая краска,- при температуре555-600°С. Надглазурные краски после нанесния их на глазурь черепка и обжига приобретают красивый блеск и яркие тона, но в механическом и химическом отношении они менее устойчивы по сравнению с подглазурными.

Политра надглазурных красок довольно обширна.
Подглазурные краски наносятся на предварительно обоженный неглазурованный или на хорошо высушенный черепок, который затем покрывается прозрачной глазурью и вместе с ней обжигается. Благодаря блестящему и прозрачному слою глазури, покрывающей краски сверху тонким слоем, эти краски весьма прочно держатся на изделиях, обладают красивым цветом и весьма устойчивы. Однако палитра подглазурных красок ограничена, так как немногие красящие оксиды металлов выдерживают, неразрушаясь, высокие температуры.

В палитре подглазурных фаянсовых красок, обжигаемых при температурах 1160-1200°С отсутствуют яркие красные, читые бирюзовые и др, тона красителей: палитра же подглазурных фарфоровых красителей с температурой обжига до 1400°С представлена лишь несколькими красителями. Между тем подглазурные краски для тонко керамических изделий по своим высоким декоративным свойствам и долговечности являются очень ценными. Расширение палитры этих красителей является важной задачей промышленности тонкой керамики.
Изготавливаются керамические краски Дулевским, Киевским и Воронежским красочными заводами.

Для получения пигментов различные химические вещества, входящие в их состав, необходимо тщательно смешать. Это обычно выполняется следующими способами:

1. Совместным помолом исходных материалов с водой в шаровых мельницах;
этот способ можно применять только к нерастворимым в воде соединениям.
2. Совместным сплавлением двух или нескольких солей металлов в их кристаллизационной воде с последующим прокаливанием до оксидов и тщательной промывкой.
3. Совместным осаждением из водных растворов смеси солей металлов с тщательной промывкой и высушиванием выпавшего осадка и растворением всех красящих солей с последующим удалением воды при помощи выпаривания и высушивания.
4. Пропиткой водными растворами красящих солей глинозема, кремнезема/ каолина, оксида цинка, метооловянной кислоты, фосфата Са и т.д.
Опыт производства пигментов показал, что чем лучше произведено смешивание, тем лучше будет качество изготовленного пигмента. Смешивание материалов является одной из самых важных и ответственных операций.

Следующая операция - прокаливание полученой смеси. Важное значение при прокаливании ( обжиге) имеет характер газовой среды ( окисление или восстановление). Объясняется это тем, что при прокаливании находящейся в смеси различные хим. соединения весьма часто вступают в сложные химические реакции, которые еще пока мало изучены, наши знания в этой области основаны больше на опыте. При прокаливании пинковых пигментов газовая среда должна быть обязательно окислительной, иначе может произойти восстановление оксидов до металлов, что ведет к браку пигмента. Наоборот, при изготовлении хромовых пигментов необходима восстановительная среда для получения наиболее ярких и сочных тонов. Прокаливание пигментов производят привысоких температурах 900-1400°С в течение определенного времени. Например, при изготовлении синих кобальтовых Со - пигментов прокаливание производят при температуре 1300-1320°С, так как при более низкой температуре эти пигменты не будут иметь чистых синих тонов; желтые или ярко-желтые пигменты наоборот, требуют невысокой температуры обжига.

На основании производственного опыта установлено, что сравнительно невысокая температура, действующая в течение продолжительного времени, оказывает совершенно другое влияние, чем высокая, но кратковременно действующая. Исходя из этого создают технологические режимы изготовления тех или иных пигментов, качество которых зависит не только от температуры прокаливания, но и от времени. Так при прокаливании железного купороса с целью получения ярко-красной железной окраски необходимо производить прокаливание при температуре 800°С, если не нужно получить более темные тона (темно-красный, фиолетовый) то прокаливают при более высокой температуре или в течение более продолжительного времени. Режим прокаливания пигмента зависит от их состава и устанавливается опытным путем. После прокаливания пигменты получаются ввиде порошка или твердой плотной спекшийся массы, что зависит от их природы. Пигменты, полученные в комках, подвергают помолу. Средства применяемые для этой цели, разнообразны и зависят от физической природы получаемых после обжига продуктов.

Для изготовления надглазурных красок исходные материалы, входящие в их состав, смешивают и размалывают в шаровых мельницах. Загрузку производят из расчета 1:1:1 т.е. на одну часть размалываемого материала берут одну часть воды и одну часть шаров. Время помола краски колеблется в пределах 168-192 часа, окончание времени помола определяется остатком на сите 10000 от./см2, который должен быть не более 0,2%. После измельчения краски подвергают промывке с целью уменьшения количества находящихся в них растворимых солей до минимального состояния, а затем высушивают и просеивают для удаления грубых частиц.

Керамические краски должны удовлетворять следующим требованиям: быть устойчивыми по отношению к воздействию высоких температур в процессе закрепления красок на керамических изделиях; не подвергаться растворяющему действию расплавов, флясов и глазурей; должны легко наноситься на изделие и быть экономичными. Добиться соблюдения всех этих условий одновременно довольно трудно. Наибольшее затруднение представляет собой получение необходимого оттенка. Обычно каждый оттенок получается только при соединении чрезвычайно ограниченного количества элементов.