6. CHƯƠNG 6: NUNG
6.2.6.Môi trường khí
Trong quá trình nung sản phẩm gốm sứ, môi trường khí giữ vai trò quan trọng vì nó có thể làm thay đổi thành phần hoá học và kéo theo là làm thay đổi tính chất của sản phẩm.
Các loại môi trường: ôxy hoá, khử, trung tính, chân không hay có các khí bảo vệ khác (với các loại gốm đặc biệt có thể dùng môi trường khí O2, N2 v.v...).
Khi nung sứ dân dụng ta cần chú ý các giai đoạn sau đây:
6.2.6.1. Đối với sứ mềm châu Á nung ở nhiệt độ 1280-13000C
+ 900-10500C: duy trì môi trường ôxy hoá mạnh để tạo thuận lợi cho quá trình phân huỷ các hợp chất CaCO3, MgCO3 hoặc thực hiện phản ứng cháy hoàn toàn các hợp chất hữu cơ có trong nguyên liệu.
+ 1050-12500C: môi trường ôxy hoá hay trung tính (thường tráng men đục) vì nếu
là môi trường khử (dư CO) sẽ xảy ra phản ứng 2CO CO2 + C
và các hạt cacbon sẽ bám lên bề mặt sản phẩm gây nên khuyết tật chấm đen.
+ 1250-13000C: duy trì môi trường khử (dư CO) để khử màu nâu của Fe3+ sang dạng Fe+2 để sứ trắng hơn.
Fe2O3 + CO 2FeO + CO2
FeO tạo nên dễ dàng phản ứng với SiO2 để tạo thành silicat sắt dễ nóng chảy FeO + SiO2 FeO.SiO2 (wustit, t0nc = 11700C)
2FeO + SiO2 2FeO.SiO2 (fayalit, t0nc = 12050C)
Nếu như FeO tạo nên chưa kịp phản ứng với SiO2 mà môi trường lại là ôxy hoá (dư O2) thì Fe2+ lai dễ chuyển thành Fe+3:
4FeO + O2 2Fe2O3
Và ngay cả các silicat sắt cũng có thể xảy ra phản ứng Fe2+ chuyển thành Fe+3 trong môi trường ôxy hoá (dư ôxy)
2(2FeO.SiO2) + O2 2Fe2O3 + 2SiO2 Hàm lượng CO dư trong khói lò ở giai đoạn khử cần từ 2-5%.
6.2.6.2. Đối với sứ mềm châu Âu nung ở nhiệt độ trên 13500C
Nung ở môi truờng ôxy hóa. Giới hạn nhiệt độ của môi trường ôxy hoá là 13500C. Trên nhiệt độ này sứ phải được nung trong môi trường khử.
6.2.6.3. Đối với sứ cứng châu Âu nung ở nhiệt độ 14500C
Trong khoảng nhiệt độ 1000-10500C tuyệt đối phải được nung trong môi trường ôxy hoá để cacbon (bồ hóng) không đọng lại trên xương hay không giữ lại bồ hóng tồn tại trong xương từ những giai đoạn trước. Trong khoảng nhiệt độ 1050-12500C thì nung trong môi trường khử mạnh với hệ số đốt cháy n = 0.7.
n = lượng ôxy (không khí) thực tế cần khi đốt cháy / lượng ôxy (không khí) cần trên lý thuyết khi đốt cháy.
Trên nhiệt độ 12500C đến nhiệt nung cuối cùng (14500C) thì nung trong môi trường trung tính với hệ số đốt cháy n = 0.95-0.98, như vậy hầu như bằng lượng không khí cần trên lý thuyết khi đốt cháy.