Для чего нужна формула Зегера и применение расчётов.

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 3

3.1 Использование формулы Зегера

Давайте теперь посмотрим на формулу Зегера поподробнее. Что мы можем в ней увидеть? Напоминаю, что в формуле Зегера все числа выражают, какое в этой глазури у разных оксидов соотношение количества молекул между собой. Чтобы эти соотношения были лучше видны, мы и проводили все махинации в расчёте 2.2 и получили нашу формулу Зегера.

0.413 Na₂O 0.522 CaO 0.064 ZnO

0.405 Al₂O₃ 0.82 B₂O₃

4.208 SiO₂

Мы можем увидеть в ней следующее: ( Collapse )

Во-первых, сумма всех основных оксидов, то есть флюсов, равна единице. И мы соответственно можем смотреть на них как на процентный состав в этой колонке. Это важная информация, так как различные основные оксиды и их соотношение друг к другу являются показателем основных свойств глазури.

В нашем случае мы можем сказать, что из всех основных оксидов 41% приходится на Na₂O, 52% на CaO, а 6% на ZnO. Учтём ещё раз, что это не на всю глазурь, а только распределение основных оксидов между собой.

Во-вторых, мы видим, как соотносятся другие оксиды к сумме флюсов – в нашем примере у нас на 1 моль основных оксидов приходится 0.405 молей Al₂O₃, 0.82 молей B₂O₃ , 4.208 молей SiO₂.(То есть на одну молекулу основных оксидов у нас приходится 0.405 молекулы Al₂O₃, 0.82 молекулы B₂O₃ и 4.208 молекулы SiO₂.) Получается, что у нас примерно в четыре раза больше кварца, чем всех флюсов вместе. А глинозёма в два с половиной раза меньше чем всех флюсов.

К первому пункту:

Обратив наш взгляд чисто на основные оксиды, мы можем сказать следующее: В глазури достаточно много Na₂O и CaO, а ZnO совсем немного. Большое количество Na₂O даёт нам глянцевую поверхность, яркие, сочные цвета с характерными оттенками при крашении, но также тенденцию к цеку и неустойчивость к химическим воздействиям, таким как уксус, кислые соки и мыло. Большое количество CaO в глазури проявляется в белом её цвете, или как минимум в молочной прозрачности. На это указывает и присутствие ZnO, который даже в маленьких дозах существенно усиливает глушительную силу других оксидов, таких как CaO. Так же CaO делает глазурь крепкой и устойчивой, резистивной к химическим воздействиям. Равное присутствие CaO и Na₂O говорит о том, что химическая устойчивость нашей глазури более менее сбалансирована – ни очень большая, ни маленькая.

Ко второму пункту:

Из количества остальных оксидов и их соотношения к основным и друг к другу можно узнать следующее:

· Глинозём Al₂O₃ устанавливает температуру плавления. Чем больше в глазури Al₂O₃ , тем выше температура плавления.

· Количество SiO₂ влияет на крепость глазури, на хим.устойчивость к кислотам, а также повышает температуру плавления. Чем больше температура, тем больше можно добавить SiO₂ для хорошо сплавленной глазури.

· Бура в глазурях явно проявляет флюсовые качества. Если много буры, то глазурь может потечь. В маленьких количествах бура улучшает хим.устойчивость, а в больших количествах снова ухудшает её.

· Если рассматривать глазури без буры, то-есть высокотемпературные глазури (не наш случай), то имеет место быть ещё соотношение кварца и глинозёма SiO₂ : Al₂O₃. Оно говорит нам о глянцевости глазури. Максимальные значения 10-11 (много кварца, мало глинозёма) говорят о максимальной глянцевости, тогда как маленькие значения (кварца не намного больше, чем глинозёма) говорят о том, что глазурь по всей вероятности будет матовой.

Обращая внимание на первый и второй пункт, наверно у многих возник вопрос – а сколько это – «много CaO» или «много Al₂O₃ »? Вопрос вполне оправданный. Чтобы иметь определённый ориентир в этом случае, у нас есть ещё один ценный инструмент анализа – предельные формулы.

3.2 Предельные глазурные формулы.

3.2.1 Предельные формулы

Предельные формулы используются, чтобы иметь определённый ориентир относительно количества оксидов в формуле Зегера. Это формулы, задающие определённые значения, в пределах которых реально получить стабильную, хорошую глазурь. Они основаны на многолетнем опыте и большом количестве экспериментов. Когда отдельные оксиды сильно выходят за рамки предельных формул, глазурь начинает вести себя странным (иногда очень интересным) образом. Так, видя чёткий недостаток в какой-нибудь глазури, сравнив её формулу Зегера с подходящей предельной формулой, часто можно сравнительно легко догадаться, что в ней не так и быстро устранить неполадку.

Предельные формулы даются для разных температур, типов поверхности, и разных типов глазурей по компонентам. Часто предельные формулу из разных источников существенно различаются, так как у разных авторов свои наработки по работающим соотношениям оксидов друг к другу. Поэтому ни одна из предельных формул не является непресекаемой истиной. В границах предельных формул вполне можно получить и совершенно нестабильную глазурь, если очень постараться. И также за их пределами существуют прекрасные, устойчивые и красивые глазури. Поэтому, предельные формулы – это просто ориентир, чтобы примерно представлять себе количество оксидов для определённого типа глазури или нужной температуры. А прочувствовав на практике, как оксиды примерно относятся друг к другу, вполне можно отправляться в далёкое плавание и выходить за пределы формул, чтобы экспериментировать.

Глазури можно классифицировать по температуре и их типу.

На низких температурах (до 900-920°C) у нас присутствуют щелочные глазури, в которых доминируют оксиды щелочной группы металлов Na₂O, K₂O и Li₂O. Такие глазури славятся яркими, специфическими цветами, но очень слабой устойчивостью к химическому воздействию, что даже атмосферная влажность со временем их разъедает. Также они мягкие и легко царапаются.

Несколько выше (980-1050°) начинаются щелочно-борные глазури, в которых всё ещё большое количество оксидов щелочной группы металлов, но уже присутствуют в бóльшем количестве земельно-щёлочные оксиды CaO и MgO, а так же ZnO, оксид бора B₂O₃, повышенное кол-во глинозёма Al₂O₃. Эти глазури намного устойчивее к химическому воздействию, более крепкие и твёрдые.

Дальше с повышением температуры количество щелочных оксидов и оксида бора падает, а зато растёт количество CaO и MgО, Al₂O₃ и SiO₂.

На максимальных температурах 1200-1300°C оксид бора больше не нужен, щелочных оксидов остаётся немного, главным образом присутствуют земельно-щёлочные оксиды, Al₂O₃ и SiO₂. Эти глазури для каменной массы самые крепкие и устойчивые к любым воздействиям, не влияет на них ни уксус, ни щёлочи, ни царапанье. Их цвета более спокойные и не такие яркие как на низких температурах.

Также существуют глухие, матовые и кристаллические глазури – отличающиеся для разных температур.

Ниже приведён набор предельных формул из разных источников. В конце статьи вы можете скачать их одним файлом в формате PDF.

В немецкой и английской практике температура плавления приводится не в градусах, а в конусах Зегера. Это определённая шкала, которая кроме температуры учитывает скорость подъёма температуры и определяется через непосредственный обжиг керамического конуса определённого состава. Когда этот конус начинает плавиться и сгибается до середины, нужная температура считается достигнутой. В таблицах приведена температура в градусах и оригинальное значение в конусах, по английский обозначаемая «cone», по немецки «SK (Segerkegel)». Таблицу пересчёта конусов Зегера в градусы можно найти в интернете.

1. Предельные формулы из немецкой книги Keramische Glasuren, автор Wolf Matthes.

2. Традиционные британские предельные формулы. (Из digitalfire.com)

3. Британские предельные формулы от фирмы Green&Cooper. (Из digitalfire.com)

4. Предельные формулы от керамистов Val Cushing и Linda Arbuckle (США)

3.2.2 Использование предельных формул

Давайте посмотрим на нашу глазурь относительно данных предельных формул. Возьмём предельную формулу W.Mattes «1.1 Щёлочно-борные глазури 1000–1180°C (SK05a-5a)».

0.0–0.70 Na₂O
0.0–0.60 K₂O
0.0–0.30 Li₂O
0.10–0.50 CaO
0.0–0.10 MgO
0.00–0.10 ZnO

0.15–0.60 Al₂O₃
0.30–1.60 B₂O₃

1.50–4.50 SiO₂

Таблица 3.2 Предельная формула щёлочно-борных глазурей на 1000–1180°C. W. Mattes.

0.413 Na₂O
0.522 CaO
0.064 ZnO

0.405 Al₂O₃
0.82 B₂O₃

4.208 SiO₂

Таблица 2.9 Формула Зегера для глазури 629 из расчёта 2.2

Относительно основных оксидов мы уже сделали небольшой анализ выше. Учитывая предельную формулу, мы можем сказать, что Na₂O находится в середине предлагаемого интервала, так что излишек или нехватки здесь быть не должно. Соответственно, отрицательные качества щелочных оксидов в этой глазури не должны слишком выходить на поверхность. Зато посмотрев на значение CaO, мы видим, что оно немного завышено. Это может проявляться в том, что глазурь может получаться глухой или хотя бы полупрозрачной, что у нас на пробнике и наблюдается.

Рис. 3.1 Пробники глазури 629

ZnO тоже находится в середине пределов. Если его очень много, он делает глазурь подверженной царапанью и неустойчивой. Но тут никаких своих отрицательных свойств ZnO не проявил.

Что касается остальных оксидов – они тоже все в пределах нормальности. Несмотря на это, данная глазурь проявляет тенденцию к потёчности, что говорит о том, что в ней многовато оксида бора и Na₂O. Это чётко проявилось при окрашивании этой глазури оксидом кобальта, который тоже является сильным флюсом - окрашенная глазурь очень красиво потекла. =)

Рис. 3.2 Потёчность глазури 629 при добавлении 1-2% оксида кобальта.

То что значение SiO₂ находится в верхнем пределе, хорошо влияет на её крепость и устойчивость. Но если бы не большой перебор флюсов, то она могла бы и недопечься из-за этого.

Изменения качеств глазури.

Если бы мы захотели сделать эту глазурь прозрачной, нужно было бы занизить значения CaO или хотя бы убрать полностью ZnO, в идеале ещё добавить немного побольше Al₂O₃. Если же требуется уменьшить потёчность, то кроме уменьшения буры нужно опять добавить побольше глинозёма. После этих изменений нужно пересчитать глазурь из формулы Зегера снова в рецепт.

Естественно, такого вида расчёты нужны не для каждого случая, а только при необходимости, когда остальное не помогает, или когда вам очень интересно, как мне. =)

Некоторые размышления по поводу использования или не-использования данных расчётов я привела в комментариях ниже.

Все выводы по поводу основных оксидов в нашей глазури были сделаны на основе знания того, какое влияние данные оксиды оказывают на глазурь. Влияние всех оксидов на глазурь описано в 3 и 4 главе и соответственно, имея в руках любую формулу Зегера и 3 и 4 главы курса, вы теперь самостоятельно можете разобраться, какой эта глазурь примерно будет при обжиге. Но естественно, кроме оксидного состава на конечный результат влияет ещё много других факторов: Это во первых температура обжига, которая при недопёке может дать матовость или шершавость, а при превышении температуры потёчность, глянцевость, пузыри, выгорание цвета. Во вторых скорость охлаждения, так как при медленном охлаждении возможно сильное развитие матовости вплоть до развития кристаллов (см. главу про матовые глазури), при слишком быстром охлаждении возможен цек. И в третьих, конечно же, какие компоненты в конечном итоге выбраны, чтобы смешать глазурь на практике, так как разные компоненты с одним и тем же оксидным составом ведут себя по разному (например мел и мрамор). Поэтому взгляд на формулу Зегера является отправной точкой опоры, которая даёт возможность, после нескольких экспериментов и подправок получить ту глазурь, которая вам нужна.

3.3 Применение расчётов.

Итак, подводя итог под всем, чему мы в этой главе научились, соберём небольшой список того, для чего можно использовать данные расчёты.

· Пересчитать формулу Зегера в глазурный рецепт, чтобы его смешать.

· Пересчитать глазурный рецепт в формулу Зегера,

o чтобы на основе неё лучше понять, что можно от этого рецепта ожидать,

o чтобы сравнить несколько глазурных рецептов, и понять, почему они отличаются или похожи друг на друга. Два кажущихся разных рецепта могут быть на самом деле очень похожими или один оксид в схожих рецептах может сделать весомую разницу.

o чтобы сравнить глазурь с предельными формулами (или своими глазурями) и выявить источник неприятного глазурного дефекта или просто изменить рецепт по своим потребностям.

· Пересчитать несколько разных видов одного компонента в формулы Зегера из их хим.составов, чтобы определить, какой из них лучше всего подходит под предполагаемую глазурь (например несколько разных видов базальтовой муки).

3.4 Комментарии к расчётам

· Формула Зегера на английском. Формула Зегера в англоязычных источниках часто называется «unity formula». «Unity», потому что колонка основных оксидов приравнивается к единице. Но, в отличии от немецкого глазурного дела, где формула Зегера есть формула Зегера, в англоязычных источниках иногда бывает всякая путаница, о которой хорошо бы знать.

Во первых, бывает, что если формула Зегера указывается для отдельного компонента, то если в нём очень большое содержание глинозёма, то к единице иногда приравнивают не первую колонку, а среднюю.

Во вторых бывает так, что несмотря на то, что B₂O₃ принадлежит к средней колонке, его всё равно учитывают при приравнивании флюсов к единице, так как он кроме стеклообразователя проявляет и флюсовые свойства. Это не очень грамотно, но иногда встречается. Это легко увидеть, посчитав сумму флюсов. Или если у B₂O₃ значение 1.0 или выше, то сразу понятно, что он не учтён при приравнивании.

· О целесообразности расчётов.Если вы работаете с самонакопанными материалами, для которых хим.состав вам не известен, то можно конечно взять для расчёта средние величины похожих компонентов. Или сделать хим.анализ ваших материалов. С другой стороны, глазури на основе глины (преимущественно из глины состоящие) в литературе чаще всего вообще не рассчитываются, а выводятся чисто на основе эксперимента. Так что следует всегда задумываться о целесообразности и пользе расчётов, прежде чем их проводить. А вообще, использование «подножных» материалов для создания ваших личных глазурей, таких как глина, кварц, полевой шпат или мел, только положительно скажутся на самобытности ваших глазурей. Многие керамисты, имеющие шаровые мельницы так и поступают.

Для того чтобы распечатать эту главу, в приложении - версия в PDF, большие таблицы и предельные формулы в отдельных файлах.

Таблица 2.10 Формула Зегера для базальтовой муки из расчёта 2.3.

Познавательные статьи:



Коммуникативные барьеры и пути их преодоления

Рынок недвижимости. Сущность недвижимости

Решение задач с использованием генеалогического метода

История происхождения и развития детской игры