Giới thiệu về gốm silicat
Gốm silicat còn gọi là gốm truyền thống là loại chế tạo từ các vật liệu silicat thiên nhiên độ sạch thấp, chủ yếu là sét và cao lanh để tạo nên các sản phẩm gốm xây dựng (gạch, ngói, ống dẫn, sứ vệ sinh...), gốm gia dụng (ấm chén, bát đĩa) và gốm công nghiệp (cách điện, bền hóa, nhiệt).
Đất sét là silicat nhôm gồm có Al2O3, SiO2 và nước ngậm. Tính chất của nó biến đổi rộng phụ thuộc vào lượng tạp chất mà chủ yếu là các oxit của (Fe, Ba, Ca, Na, K...) và một ít chất hữu cơ. Cấu trúc tinh thể của đất sét tương đối phức tạp song có đặc trưng quan trọng là cấu trúc tầng nên khi có nước, các phân tử nước điền kín các tầng này và tạo ra lớp màng mỏng bao quanh các hạt sét làm cho các hạt này dễ dịch chuyển với nhau, tạo ra độ dẻo cao cho hỗn hợp đất sét - nước.
Cao lanh (kaolinite) là khoáng phổ biến nhất của đất sét có công thức (Al2Si2O5)(OH)4 hay Al2O3.2SiO2.2H2O. Ngoài đất sét, cao lanh còn dùng các nguyên liệu phụ như thạch anh SiO2 làm chất độn, tràng thạch KAlSi3O8 làm trợ dung. Ví dụ một loại sứ điển hình chứa 50% đất sét (cao lanh), 25% thạch anh, 25% tràng thạch.
Qui trình sản xuất gốm silicat như sau:
• Gia công, tuyển chọn nguyên liệu: quặng khô được nghiền mịn, sàng để có được độ hạt yêu cầu. Do nguyên liệu thô thường chứa nhiều FeO, Fe2O3 nên khi cần thiết (khi cần màu trắng) phải qua tuyển từ khử oxyt triệt để (<1%).
• Cân, trộn phối liệu.
• Nhào luyện phối liệu (đưa thêm nước vào với lượng khác nhau để tạo độ dẻo thích hợp).
• Tạo hình sản phẩm theo ba cách tùy thuộc độ ẩm:
+ Phương pháp bán khô với phối liệu có độ ẩm 8 - 12% được đầm nén trong khuôn. + Phương pháp dẻo với phôi liệu có độ ẩm 12 - 25%, tính dẻo cao được tạo dáng bằng tay hay dụng cụ, máy chuyên dùng.
+ Phương pháp đúc rót với phối liệu có lượng nước cao, phối liệu có dạng hồ được rót vào khuôn thạch cao, khuôn sẽ hút nước để lại sản phẩm mộc.
• Sấy. Ban đầu các hạt sét được bọc bởi nước, khi sấy hơi nước bay đi làm khoảng trống giữa các hạt giảm đi gây ra co và rỗng.
• Nung đến 900 ÷ 14000 C hay cao hơn phụ thuộc vào thành phần, cơ tính yêu cầu, sản phẩm (gốm xây dựng, gạch ở 9000 C, sứ 14000 C, gốm cao alumin 16000 C). Trong quá trình nung, mật độ của gốm tăng lên (do giảm lỗ xốp) và cơ tính được cải thiện. Khi gốm được nung đến nhiệt độ cao có xảy ra một số phản ứng trong đó đáng quan tâ nhất là sự thủy tinh hóa: sự hình thành dần dần thủy tinh lỏng, chảy vào điền kín các lỗ hổng, và sản phẩm được co thêm. Khi nguội, ph nóng chảy đông đặc lại tạo ra nền liên kết làm bền, chắc sản phẩm.
Men gốm
Men gốm sứ là một lớp thủy tinh mỏng có chiều dày từ 0,1 ÷ 0,4 mm phủ lên bề mặt xương gốm sứ (hay phủ lên lớp men lót). Tuy nhiên, men không đồng nhất như thủy tinh, trong men thường có các chất không hòa tan hay các tinh thể tái kết tinh. Lớp men phủ thành một màng thủy tinh mỏng làm tăng độ bền cơ học, hóa học, độ bền điện của sản phẩm, đồng thời bảo vệ cho sản phẩm khỏi bị xâm nhập bởi chất lỏng hoặc chất khí, làm cho bề mặt nhẵn bóng và có độ ánh đẹp, nâng cao chất lượng, tính thẩm mỹ của sản phẩm. Ngoài ra, người ta còn có thể tiếp tục trang trí cùng với lớp men. Tùy theo trường hợp mà yếu tố “kỹ thuật” hay “mỹ thuật” của men sẽ được ưu tiên.
Có rất nhiều tiêu chí để phân biệt các loại men khác nhau, cơ bản là thành phần nguyên liệu sản xuất ra men. Theo đó, men được sử dụng trong bản luận văn này là men màu. Men màu là men cho thêm các chất nhuộm màu ion (màu xanh dương coban, màu xanh lá đồng, màu tím mangan, màu vàng sắt), các pigment (là chất màu không tan, ví dụ như màu xanh lá crom, màu nâu sắt) và chất nhuộm màu keo.
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM