Chương 1 TỔNG QUAN VỀ FRIT VÀ MEN FRIT
2. Men đục [3]
1.5.3. Sự giãn nở nhiệt của men [3,7]
Sự giãn nở nhiệt của men được biểu thị bằng sự giãn nở của vật khi nâng lên một độ gọi là hệ số giãn nở nhiệt.
Khi làm lạnh ở nhiệt độ chuyển hóa men có độ nhớt 1013 Pas. Ở nhiệt độ phịng men có độ nhớt 1020 Pas. Cũng như một lớp thủy tinh dưới nhiệt độ chuyển hóa men có tính giịn và đóng rắn nên tính chất quyết định ảnh hưởng đến xương và men lúc này là hệ số giãn nở nhiệt.
Sự chênh lệch hệ số giãn nở nhiệt của men và mộc trong phạm vi hẹp sẽ không gây khuyết tật vì men có khả năng đàn hồi trong một phạm vi nhất định trước những ứng lực sinh ra, nên giữ được cho men không bị nứt, bị bong. Tuy nhiên nếu ứng lực sinh ra lớn hơn độ bền thì sẽ có hiện tượng nứt men và bong men.
Nếu hệ số giãn nở nhiệt α lớn thì khi nung sẽ giãn nở nhiều và khi làm lạnh sẽ co nhiều . Ngược lại α nhỏ thì khi nung giãn nở ít và co ít khi làm lạnh.
Nhưng quá trình làm lạnh là quá trình mà ta phải quan tâm nhiều nhất. Vì vật liệu lúc này đang ở trạng thái giịn, nếu xảy ra bất cứ sự cố gì cũng có thể gây nứt vỡ sản phẩm. Và sự khác nhau của α xương (αx) và α men (αm) thể hiện ra rõ ràng nhất là khi làm nguội sản phẩm, tức là khi cả xương và men cùng co lại.
Có 3 trường hợp xảy ra:
- αx = αm : đây là trường hợp quá lý tưởng, khó xảy ra.
- αx < αm : khi làm nguội lớp men sẽ bị co nhiều hơn lớp xương. Lúc đó
men sẽ bị ứng suất kéo, nếu ứng suất này khi vượt qua giới hạn bền kéo của men sẽ làm cho men bị nứt.
- αx > αm : khi làm nguội lớp xương sẽ bị co nhiều hơn lớp men. Lúc đó men sẽ chịu ứng suất nén, nếu ứng suất này khi vượt quá giới hạn bền nén của men nó sẽ gây hiện tượng bong men.
Tuy nhiên men chịu ứng suất nén tốt hơn ứng suất kéo nên nếu không tạo ra được αx = αm thì tốt nhất là αx > αm, nhưng giới hạn cho phép là αx- αm ≤ 0,5.10-6K-1
Men mỏng đi thì giảm được ứng suất của men và xương. Nhưng men mỏng q (<150µm) thì men sẽ bị sần. Như vậy men phải đạt được dy ớt nht l 150 ữ 250àm (0,15 ữ 0,25mm). Cịn nếu q giới hạn trên thì men sẽ bị bong hoặc phồng rộp.
Hệ số giãn nở nhiệt của men được đo bằng đilatomet hoặc tính tốn.
Hệ số giãn nở nhiệt của men phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: thành phần hóa, thành phần khống, thành phần pha, nhiệt độ nung. Theo kinh nghiệm thì hệ số giãn nở nhiệt của men tăng theo dãy sau:
Al2O3 < Li2O < K2O < Na2O. Và giảm theo dãy sau:
CaO > ZnO > MgO > SnO2 > B2O3 > SiO2.
Hệ số giãn nở nhiệt tăng sẽ hạn chế khả năng bong men. Hệ số giãn nở nhiệt giảm sẽ hạn chế hiện tượng nứt men.
Theo Purdy và Potts thì độ sít đặc của phối liệu tăng sẽ làm giảm hệ số giãn nở nhiệt.
R_Riecke đã chứng minh rằng hệ số giãn nở nhiệt phụ thuộc nhiều vào dạng thù hình của SiO2 cho vào phối liệu.
H_Kohn chứng minh rằng nếu đưa tràng thạch vào càng nhiều thì hệ số giãn nở nhiệt của phối liệu sẽ tăng nhưng chỉ tăng đến 1180oC, ở nhiệt độ này độ giãn nở nhiệt của phối liệu sẽ giảm. CaCO3 có tác dụng tăng sự giãn nở nhiệt, sự giãn nở đột ngột là do sự biến đổi thù hình của SiO2 gây ra.