Керамическая глазурь , или просто глазурь , представляет собой стекловидное покрытие на керамике. Его используют для украшения, чтобы обеспечить непроницаемость изделия для жидкостей и минимизировать прилипание загрязняющих веществ. [1]
Глазурь делает глиняную посуду непроницаемой для воды, закрывая присущую глиняной посуде пористость . Это также дает более жесткую поверхность. Глазурь также используется на керамике и фарфоре . Помимо своей функциональности, глазури могут образовывать различную поверхность, в том числе глянцевую или матовую, а также цвет. Глазури также могут улучшить основной рисунок или текстуру в неизмененном виде или с надписью, резьбой или росписью.
Большая часть керамики , произведенной в последние столетия, была покрыта глазурью, за исключением изделий из бисквитного фарфора , терракоты и некоторых других типов. Плитку часто глазуруют на поверхности, а современную архитектурную терракоту часто глазуруют . Также распространен глазурованный кирпич. Сантехника всегда покрыта глазурью, как и многие керамические изделия, используемые в промышленности, например керамические изоляторы для воздушных линий электропередачи .
Наиболее важными группами традиционных глазурей, каждая из которых названа в честь основного керамического флюса , являются:
Глазурь можно наносить распылением, окунанием, нанесением или кистью на водную суспензию необожженной глазури. Цвет глазури после обжига может существенно отличаться от цвета до обжига. Для предотвращения прилипания глазурованных изделий к печной мебели во время обжига либо небольшую часть обжигаемого предмета (например, ножку) оставляют неглазурованной, либо, наоборот, используют в качестве опор специальные огнеупорные « шпоры ». После обжига их удаляют и выбрасывают.
Исторически глазурование керамики развивалось довольно медленно, поскольку необходимо было найти соответствующие материалы, а также технологию обжига, способную надежно достигать необходимых температур. Глазури впервые появились на каменных материалах в 4-м тысячелетии до нашей эры, а древнеегипетский фаянс ( фаянсовая посуда , а не материал на основе глины) был самоглазурованным, поскольку при обжиге материал естественным образом образовывал слой, похожий на глазурь. Глазурование керамики последовало за изобретением стекла около 1500 г. до н.э. на Ближнем Востоке и в Египте с использованием щелочных глазурей, включая ясеневую глазурь , а в Китае - с использованием молотого полевого шпата . Примерно к 100 г. до н.э. свинцовое остекление было широко распространено в Старом Свете . [3]
Глазурованный кирпич восходит к эламскому храму в Чогха-Занбиле , датированному 13 веком до нашей эры. Железная пагода , построенная в 1049 году в Кайфэне , Китай , из глазурованного кирпича, является хорошо известным более поздним примером. [4]
Фаянсовая посуда со свинцовой глазурью, вероятно, производилась в Китае в период Воюющих царств (475–221 гг. до н.э.), а ее производство увеличилось во времена династии Хань. Высокотемпературный глазурованный керамогранит из протокеладона производился раньше, чем глазурованный фаянс, со времен династии Шан (1600–1046 гг. До н.э.). [5]
В период Кофун в Японии посуда Сью украшалась зеленоватой глазурью из натурального ясеня . С 552 по 794 год нашей эры были введены глазури разного цвета. Трехцветная глазурь времен династии Тан какое-то время часто использовалась, но постепенно от нее отказались; точные цвета и состав глазурей не восстановлены. Однако глазурь из натурального ясеня широко использовалась по всей стране.
В 13 веке цветочные орнаменты писались красной, синей, зеленой, желтой и черной надглазурами. Надглазури приобрели большую популярность из-за особого вида, который они придавали керамике .
С восьмого века использование глазурованной керамики было распространено в исламском искусстве и исламской керамике , обычно в виде сложной керамики . [ нужна цитация ] Оловянная глазурь была одной из первых новых технологий, разработанных исламскими гончарами. Первые исламские непрозрачные глазури можно найти в виде посуды, окрашенной в синий цвет, в Басре , датируемой примерно 8 веком. Еще одним значительным вкладом стало развитие керамики , происходящей из Ирака 9 века. [6] [ нужна полная цитата ] Другие места инновационного гончарного дела в исламском мире включали Фустат (с 975 по 1075 год), Дамаск (с 1100 по 1600 год) и Тебриз (с 1470 по 1550 год). [ нужна цитата ]
Глазури должны включать керамический флюс , который способствует частичному разжижению глиняных тел и других материалов для глазури. Флюсы понижают высокую температуру плавления стекла, образуя кремнезем , а иногда и триоксид бора .
Сырье для керамических глазурей обычно включает кремнезем, который будет основным стеклообразователем. Различные оксиды металлов, например, натрия , калия и кальция , действуют как флюс и, следовательно, снижают температуру плавления. Глинозем , часто получаемый из глины , придает жесткость расплавленной глазури, предотвращая ее стекание с изделия. [7] Красители, такие как оксид железа , карбонат меди или карбонат кобальта , [7] и иногда глушители, включая оксид олова и оксид циркония , используются для изменения внешнего вида обожженной глазури.
Глазурь можно наносить путем напыления сухой смеси на поверхность глиняного изделия или путем добавления соли или соды в печь при высоких температурах, чтобы создать атмосферу, богатую парами натрия, которые взаимодействуют с оксидами алюминия и кремнезема в теле и формируют и откладывают стекло, производя так называемую керамику с соляной глазурью . Чаще всего глазури в водной суспензии различных порошкообразных минералов и оксидов металлов наносят путем погружения кусочков непосредственно в глазурь. Другие методы включают в себя заливку изделия глазурью, распыление ее на изделие с помощью аэрографа или аналогичного инструмента или нанесение ее непосредственно кистью или другим инструментом.
Чтобы предотвратить прилипание глазурованного изделия к печи во время обжига, либо небольшую часть изделия оставляют неглазурованной, либо его поддерживают на небольших огнеупорных опорах, таких как шпоры печи и ходули , которые снимаются и выбрасываются после обжига. Небольшие следы, оставленные этими шпорами, иногда можно увидеть на готовой посуде.
Подглазурный декор наносится перед глазурью, обычно на необожженную керамику («сырую» или «зеленую посуду»), но иногда и на « бисквитный » обжиг (первоначальный обжиг некоторых изделий перед глазурованием и повторный обжиг). [8] [9] [10] Поверх украшения наносится влажная глазурь, обычно прозрачная. Пигмент сливается с глазурью и кажется, будто находится под слоем прозрачной глазури; Обычно материал корпуса обжигался до беловатого цвета. Самый известный вид подглазурного декора — бело-голубой фарфор, сначала производимый в Китае, а затем копированный в других странах. В ярком синем цвете кобальт используется в виде оксида кобальта или карбоната кобальта. [11] Однако многие имитационные типы, такие как фаянсовая посуда , имеют не совсем белые или даже коричневые фаянсовые корпуса, которые покрыты белой оловянной глазурью и украшены глазурью или надглазурью. С изобретением в 18 веке англичанами кремовой посуды и других белых фаянсовых изделий подглазурный декор стал широко использоваться как на глиняной посуде, так и на фарфоре.
Надглазурный декор наносится поверх обожженного слоя глазури и обычно использует цвета в «эмали», по сути, в стекле, для чего требуется второй обжиг при относительно низкой температуре, чтобы сплавить их с глазурью. Поскольку его обжигают только при относительно низкой температуре, в исторические периоды можно было использовать более широкий спектр пигментов. Надглазурные краски – это низкотемпературные глазури, которые придают керамике более декоративный, стеклянный вид. Сначала изделие обжигается, причем этот первоначальный обжиг называется глянцевым обжигом , затем наносится надглазурный декор и снова обжигается. После обжига изделия и выхода из печи его текстура становится более гладкой благодаря глазури.
Другие методы - это, во-первых , глазурь , при которой краски наносятся на глазурь перед обжигом, а затем включаются в слой глазури во время обжига. Это хорошо работает с керамикой , покрытой оловом , такой как майолика , но диапазон цветов был ограничен теми, которые могли выдержать обжиг до блеска, как в случае с подглазурным покрытием. Цветные глазури, при которых пигменты смешиваются с жидкой глазурью перед ее нанесением на керамику, в основном используются для придания единого цвета целому изделию, как в большинстве селадонов , но также могут использоваться для создания рисунков контрастных цветов. как в китайских изделиях санцай («трехцветные») или даже нарисованных сценах.
Многие исторические стили, например, японская посуда Имари , китайский доукай и укай , сочетают в себе различные типы декора. В таких случаях за первым обжигом корпуса, любого подглазурного декора и глазури обычно следует второй обжиг после нанесения надглазурных эмалей.
Тяжелые металлы — это плотные металлы, используемые в глазури для придания определенного цвета или текстуры. [9] Компоненты глазури с большей вероятностью попадают в окружающую среду, когда непереработанные керамические изделия подвергаются воздействию теплой или кислой воды. [12] Выщелачивание тяжелых металлов происходит при неправильном глазуровании или повреждении керамических изделий. [12] Свинец и хром — два тяжелых металла, которые можно использовать в керамических глазурях, за которыми строго следят государственные органы из-за их токсичности и способности к биоаккумуляции. [12] [13]
Металлы, используемые в керамических глазурях, обычно находятся в форме оксидов металлов.
Производители керамики в основном используют оксид свинца (II) (PbO) в качестве флюса из-за его низкой температуры плавления, широкого диапазона обжига, низкого поверхностного натяжения, высокого показателя преломления и устойчивости к расстекловыванию . [14] Свинец, используемый в производстве коммерческих глазурей, молекулярно связан с кремнеземом в соотношении 1:1 или включен в форму фритты , чтобы обеспечить стабилизацию и снизить риск выщелачивания. [15]
В загрязненной среде диоксид азота реагирует с водой ( H
2O ) для производства азотистой кислоты ( HNO
2) и азотная кислота ( HNO
3). [13]
ЧАС
2О + 2 НЕТ
2→ ХНО
2+ ХНО
3
Растворимый нитрат свинца(II) ( Pb(NO
3)
2) образуется при воздействии азотной кислоты оксида свинца(II) (PbO) свинцовых глазурей ( HNO
3)
PbO + 2 HNO
3→ Pb(NO
3)
2+ Ч
2О
Поскольку воздействие свинца тесно связано с множеством проблем со здоровьем, которые в совокупности называются отравлением свинцом , утилизация свинцового стекла (в основном в виде выброшенных ЭЛТ-дисплеев) и керамики со свинцовой глазурью регулируется правилами, касающимися токсичных отходов .
Карбонат бария (BaCO 3 ) используется для создания уникального цвета глазури, известного как бариевый синий. Однако этическая природа использования карбоната бария для глазури на поверхностях, контактирующих с пищевыми продуктами, оказалась под вопросом. Отравление барием при проглатывании может привести к судорогам, параличу, дискомфорту в пищеварении и смерти. [16] Он также частично растворим в кислоте, [17] и может загрязнять воду и почву в течение длительного периода времени. Эти опасения привели к попыткам заменить карбонат стронция (SrCO 3 ) в глазури, для которых требуется карбонат бария. [18] В отличие от карбоната бария, карбонат стронция не считается Национальным институтом здравоохранения опасным . [19] [17] Эксперименты по замене стронция, как правило, успешны в глянцевых глазурях, хотя в матовых глазурях есть некоторые эффекты и цвета, которые можно получить только за счет использования бария. [18]
Чтобы снизить вероятность выщелачивания, карбонат бария используется в форме фритты и связан с кремнеземом в соотношении 1:1. Также не рекомендуется использовать бариевую глазурь на поверхностях, контактирующих с пищевыми продуктами, или на предметах, находящихся вне помещений. [20]
Оксид хрома(III) ( Cr
2О
3) используется в качестве красителя в керамических глазурях. Оксид хрома (III) может вступать в реакцию с оксидом кальция (CaO) и кислородом воздуха при температурах, достигаемых в печи, с образованием хромата кальция ( CaCrO
4). Реакция окисления переводит хром со степени окисления +3 на степень окисления +6. [21] Хром(VI) очень растворим и наиболее подвижен из всех других стабильных форм хрома. [22]
Кр
2О
3+ 2CaO + 3 ⁄ 2 О
2→ КаКрО
4[21]
Хром может попасть в водные системы через промышленные сбросы. Хром(VI) может попадать в окружающую среду напрямую, или окислители, присутствующие в почве, могут вступать в реакцию с хромом(III) с образованием хрома(VI). Растения имеют пониженное количество хлорофилла при выращивании в присутствии хрома (VI). [22]
Оксид урана(IV) ( U O 2 )
Керамические глазури на основе урана имеют темно-зеленый или черный цвет при восстановительном обжиге или при использовании UO 2 ; чаще всего его используют при окислении для получения ярко-желтой, оранжевой и красной глазури. [23] Урановые глазури использовались в 1920-х и 1930-х годах для изготовления урановой плитки , часов и циферблатов самолетов. [24]
Диоксид урана получают восстановлением триоксида урана водородом .
Окисление хрома в производственных процессах можно уменьшить введением соединений, связывающих кальций. [21] Керамическая промышленность неохотно использует альтернативы свинцу, поскольку свинцовые глазури придают изделиям блестящий блеск и гладкую поверхность. Агентство по охране окружающей среды США экспериментировало с двойной глазурью, бариевой альтернативой свинцу, но им не удалось добиться того же оптического эффекта, что и у свинцовой глазури. [ нужна цитата ]
Керамику начали глазуровать только с середины второго тысячелетия до нашей эры, что совпало с первым производством стекла.
