Керамика материал будущего

       В России состав фарфора был разработан Д.И. Виноградовым в 1746 г. и налажено его производство на императорском заводе под Петербургом (ныне фарфоровый завод им. М.В. Ломоносова).

       Природа создала благоприятные предпосылки  для изобретения фарфора именно в Китае. Дело в том, что в провинции Цзянь-си близ города Дзинь-дэ-чжэнь имеются неисчерпаемые запасы уникального минерала – «фарфорового камня», благоприятный состав которого значительно упрощает составление композиции фарфоровой массы. Конечно, в любом ремесле есть свои секреты и нюансы. Например, для улучшения формовочных свойств сырья фарфоровая масса, шедшая на изготовление знаменитого китайского фарфора «яичной скорлупы», т.е. изделий с очень тонкими стенками, выдерживалась в закрытом состоянии в земле по 100 лет!

       Обычно  проводят два обжига фарфоровых изделий: первый на «утиль», второй – «политой». Первый обжиг на «утиль» имеет  целью спечь изделие и обеспечить ему определенную пористость и прочность, достаточную для глазурования водной суспензией. Второй обжиг необходим для расплавления глазури на поверхности изделия и осуществления ее взаимодействия с материалом черепка.

       Роспись фарфоровых изделий бывает подглазурная и надглазурная. Краски для подглазурной росписи должны выдерживать температуру  политого глазурного обжига. Поэтому их набор ограничен. Они не должны разлагаться и растворяться в глазури при обжиге. В качестве керамических красок в настоящее время используют исключительно оксиды металлов. Оксид кобальта дает синий цвет, никеля – коричневый, меди – зеленый или сине-зеленый, хрома – зеленый, марганца – коричневый или фиолетовый, железа – желтый или красный, урана – желтый.

       Надглазурными красками также являются оксиды металлов. Они закрепляются на поверхности  сплавлением с глазурью при третьем  – «декоративном» обжиге, осуществляемом при относительно невысоких температурах (770...850°C). Поэтому палитра этих красок значительно шире, чем подглазурных, но они стираются с черепка при долгом употреблении. Для лучшего сплавления надглазурных красок с глазурью их предварительно смешивают с флюсами (легкоплавкими стеклами, содержащими оксиды свинца, бора и кремния), которые придают краскам дополнительный блеск. На оттенке красок отражаются состав и характер флюса. В состав красителей надглазурных красок входят Fе₂O₃·Al₂O₃ – желто-красный цвет, Сo₂O₃·Mn₃O₄·Сг₂O₃ – черный, 0,25Fe₂O₃·ZnO – светло-коричневый, Fе₂O₃·Cr₂O₃ – коричневый, СоО·Al₂O₃ – голубой, Cr₂O₃ – зеленый и др.

       Фарфоровые  изделия весьма разнообразны по своему химическому составу, по свойствам  и назначению. Приведем несколько наиболее известных типов фарфора и их характерные особенности.⁵ 

         б) ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННАЯ КЕРАМИКА

       Электроизоляционная керамика представляет собой материал, получаемый из формовочной массы заданного химического состава из минералов и оксидов металлов. Любая керамика, в том числе и электроизоляционная,— материал многофазный, состоящий из кристаллической, аморфной и газовой фаз. Ее свойства зависят от химического и фазового составов, макро- и микроструктуры и от технологических приемов изготовления.

       В электрической и радиоэлектронной промышленности керамическая технология широко применяется для изготовления диэлектрических, полупроводниковых, пьезоэлектрических, магнитных, металлокерамических и других изделий.  В настоящее время, особенно с проникновением в быт электронной техники, из электроизоляционной керамики изготавливаются десятки тысяч наименований изделий массой от десятых долей грамма до сотен килограммов и размерами от нескольких миллиметров до нескольких метров. В ряде случаев изделия из керамики, главным образом из  электрофарфора, покрываются глазурями, что уменьшает возможность загрязнения, улучшает электрические и механические свойства, а также внешний вид изделия.

       Электрофарфор является основным керамическим материалом, используемым в производстве широкого ассортимента низковольтных и высоковольтных изоляторов и других изоляционных элементов с рабочим напряжением до 1150  кВ переменного и до 1500 кВ постоянного тока.

       Преимущества  электрокерамики перед другими  электроизоляционными материалами состоят в том, что из нее можно изготовлять изоляторы сложной конфигурации, кроме того она имеет широкий интервал спекания. Сырьевые материалы мало дефицитны, технология изготовления изделий относительно проста.

         Электрофарфор обладает достаточно высокими электроизоляционными, механическими, термическими свойствами в области рабочих температур; он выдерживает поверхностные разряды, слабо подвержен старению, стоек к воздействию атмосферных осадков, многих химических веществ, солнечных лучей и радиационных излучений.

       В связи с передачей энергии  высоким и сверхвысоким напряжением  на дальнее

       расстояние  резко возросли требования к качеству  высоковольтных  изоляторов, главным образом к механической прочности.

       В последние годы выпускаются надежные высокопрочные изоляторы оптимизированной конструкции из электрофарфора высокого качества.  Известно,что прочность фарфора при сжатии в 10—20 раз выше прочности при изгибе или растяжении.

       По  назначению компоненты фарфора различаются  на пластичные и отощающие, а по роли при термической обработке — на плавни и кристаллорбразующи е.

         Механическая прочность фарфора  в значительной степени зависит от механических свойств и кристаллической структуры отощающего материала, а также образованных в процессе обжига сетчатых волокнистых микроструктур кристаллической фазы (в частности, игл муллита). Стеклофаза в структуре фарфора ухудшает механическую прочность, так же как и наличие пор, неблагоприятно влияющих на распределение напряжений.

       Наравне с обычным фарфором налажен выпуск фарфора с повышенным содержанием муллита, фарфор кристобалитовый и корундовый. В последнем кремнезем в шихте частично заменен корундом.

       Большинство корундовых кристаллов при обжиге остается в исходной форме и благодаря высокому сопротивлению упругой деформации образует прочный  каркас микроструктуры. Незначительная часть растворяется в стек-лофазе и является причиной возникновения вторичного муллита. Механическая прочность  корундового фарфора значительно выше прочности обычного фарфора.

       Следует ожидать, что традиционные способы производства, литье изоляторов в гипсовые формы, а для больших опорных изоляторов — склейка отдельных элементов до обжига, заменяется пластическим прессованием, выдавливанием массивного цилиндра или трубки с дополнительной обработкой на копировальных станках, а также изостатическим прессованием заготовок с последующей автоматической обработкой. Использование последнего способа производства изоляторов существенно сократит технологический цикл  и объем трудозатрат.⁶

        ЗАКЛЮЧЕНИЕ 

       Керамические  изделия широко представлены в быту и строительстве. Слово керамика настолько прочно вошло в русский  язык, что порой не верится, что  оно иностранного происхождения. На самом же деле слово керамика берет  свое начало из Греции. Греческое слово keramos означает – глиняная посуда. Керамические изделия издревле получали обжигом глин или их смесей с определенными минеральными добавками. Поскольку глины весьма распространены в природе, гончарное ремесло широко и часто независимо развивалось в различных частях света, относительно легко перенималось и распространялось.

       Первыми керамическими изделиями были строительные материалы: кирпич, плитки, черепица, хозяйственная посуда и емкости: тарелки и блюда, горшки, кувшины, амфоры, поскольку они имеют простую форму и более доступны в изготовления. Керамика по сравнению с металлами, стеклом, деревом в наименьшей степени подвержена атмосферным воздействиям и потому образцы древнейших керамических изделий дошли до наших дней в сравнительно хорошем состоянии и в большом количестве. Они дают важную информацию историкам и искусствоведам об уровне культуры народов и об уровне развития техники различных эпох.

       Однако, керамика, по моему мнению, является важным материалом, не столько потому, что она показывает культурный уровень развития того или иного народа, сколько потому, что она обладает рядом необычных свойств. Керамика- особенный материал. Благодаря своим механическим, электрическим свойствам, а так же экологической безопасности керамика идет вне конкуренции со многими другими традиционными материалами

       Поэтому неудивительно, что объем производства керамических материалов во всех странах растет необычайно быстрыми темпами.

        СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 

1. БЭС, А. П. Горкин В. И,.Бородулин, Н. М. Ланда, И. Н. Петинов, В.Г. Панов, Москва Научное издательство «Большая Российская Энциклопедия», 1998, стр 520.
2. Основы химической технологии и лесопереработки, В.В. Курилкин, Москва издательство Российского Университета Дружбы Народов, 2006, стр 93
3. Прозрачные поликристаллические керамические материалы/ Под ред. Г. А. Выдрика, Т. В. Соловьевой. Обзорная информация. Сер.  Электротехнические материалы. М.: Информэлектро, 1995. стр.49 с
4. Статья Юрия Кукушкина «Керамика», дата публикации 28 декабря 2002 года
5. http//ceramics/dn/ua.articlep/hp.ru
6. http://olkolon.narod.ru