Керамическими называют изделия, изготовленные из глины в смеси с минеральными добавками и обожженные до камневидного состояния. Керамические изделия подразделяют по назначению, характеру строения и составу черепка.
По назначению их деятельности керамические изделия делятся на бытовые и строительного назначения.
По характеру изготовления черепка различают грубую и тонкую керамику. Изделия грубой керамики (гончарные изделия, кирпич, черепица) имеют крупнозернистый пористый черепок неоднородной структуры, желтовато-коричневого цвета.
К тонкокерамическим относятся изделия плотной спекшейся или мелкопористой однородной структуры, белые или светлоокрашенные – фарфор, тонкокаменные изделия, полуфарфор, майолика.
По степени спекания (плотности) черепка керамические изделия подразделяют на плотные спекшиеся с водопоглощением менее 5% (фарфор, тонкокаменные, полуфарфоровые изделия) и пористые с водопоглощением более 5% (фаянс, майолика, гончарные изделия).
Тип керамики и ее свойства определяются составом и структурой черепка и глазури, которые, в свою очередь, зависят от обработки исходных сырьевых материалов, состава масс и глазурей, особенностей режима обжига. В состав керамических масс входят пластичные глинистые вещества (глина и каолин), отощающие материалы (кварц, кварцевый песок), плавни (полевой шпат, пегматит, пелит, костяная зола и т. д.).
В процессе обжига в результате сложных физико-химических превращений компонентов массы и глазурной шихты, их взаимодействия формируется структура керамического черепка и глазури. Структура черепка неоднородна и состоит из кристаллической, стекловидной и газовой фаз.
Кристаллическая фаза включает муллит (3Al2O3∙2SiO2), остатки измененного глинистого вещества, зерна нерастворившегося кварца. Кристаллическая фаза и особенно кристаллы муллиты повышают прочность, термостойкость и химическую устойчивость черепка.
Стекловидная фаза образуется только при расплавлении плавней, частично кварца и других компонентов. В количестве до 45–50% она повышает прочность черепка, при большем содержании снижает термостойкость, увеличивает хрупкость изделий. Эта фаза способствует уменьшению водопоглощения, обусловливает просвечиваемость фарфора.
Газовая фаза (замкнутые и открытые поры) снижает механическую прочность, термическую и химическую устойчивость, обусловливает водопоглощение черепка.
Соотношение отдельных фаз в черепке, а также состав каждой фазы, состав и структура глазурного слоя специфичны для керамики разных типов. Рассмотрим характеристику состава и строения основных типов керамики.
Для изделий из тонкокаменной массы характерен излом, имеющий плотную раковистую структуру, в этом состоит его сходство с фарфором. Однако в отличие от фарфора он не просвечивается, имеет окрашенный в сероватые, бежевые тона спекшийся черепок с водопоглощением 0,5–3%.
Фарфор – тонкокерамическое изделие с плотным спекшимся черепком белого цвета с голубоватым оттенком. В состав твердого фарфора входит 50% глинистых веществ (главным образом каолин) и по 25% кварца и полевого шпата. В структуре черепка, обожженного при 1380–1420°С, стекловидная фаза составляет 40–60%, кристаллическая – до 30–35 и газовая 5–7%. Поэтому черепок имеет водопоглощение не более 0,2%, просвечивается в слое толщиной до 2,5 мм, отличается высокой механической, термической и химической устойчивостью. При ударе о край фарфоровые изделия издают высокий, звонкий и длительный звук. Из фарфора изготовляют санитарно-технические изделия.
Низкотемпературный фарфор содержит повышенное количество плавней и 50–55% глинистых веществ. Обжигается при 1200°С, при этом образует плотный черепок с водопоглощением до 0,5%, повышенной механической и термической прочности. Этот фарфор обычно глазуруют белой непрозрачной глазурью, в тонком слое он не просвечивает.
Фаянсовые изделия отличаются от фарфоровых большей пористостью (9–12%) и меньшей механической прочностью (от 60 до 100 МПа при сжатии и от 0,1 до 0,3 МПа при изгибе). При легком ударе издают глухой звук и не просвечивают даже в тонких слоях: объемная масса фаянсовых изделий находится в пределах от 1,9 до 2 г/см3.
По составу, структуре и свойствам фаянс делят на твердый и мягкий, глинистый и известковый. Твердый фаянс – полевошпатовый, получают его из массы с повышенным содержанием глинистых веществ – от 45 до 60%, полевого шпата – от 5 до 15, кварца – от 25 до 40%. Мягкий фаянс – известковый, содержит глинистых веществ от 35 до 55%, кварца – от 30 до 40, мела и доломита – от 15 до 20 и боя – от 5 до 7%. В глинистом фаянсе больше пластических веществ (75–85%) и меньше кварцевого песка. Наиболее распространен твердый фаянс, характеризующийся наибольшей механической прочностью, из него изготавливают сантехнику.
