Особенности технологического цикла приготовления керамики

Выбор метода изготовления керамического изделия зависит от свойств применяемого материала, особенностей конфигурации изделия и массовости заказа. Однако любая технологическая схема керамического производства в качестве обязательных включает в себя следующие операции: 1) тонкое измельчение и тщательное смешивание исходных компонентов; 2) пластификация массы и образование формовочного полуфабриката; 3) формование заготовок из пластифицированной массы; 4) спекание изделий (высокотемпературный обжиг).

Измельчение и смешивание сырьевых компонентов производится в шаровых и вибрационных мельницах. Мельница тонкого помола представляет собой стальной барабан, футерованный изнутри износостойкой резиной. В качестве мелющих тел используют керамические или стальные шары различного диаметра. Измельчение массы происходит за счет ударного воздействия шаров или истирания частиц между шарами. Помол может быть «сухим» и «мокрым». Более тонкое измельчение достигается в водной среде.

Полученная таким способом шихта пластифицируется органическим пластификатором. Пластификаторы подразделяют на водорастворимые и расплавляемые. Наиболее часто используют поливиниловый спирт и парафин.

Формование изделий осуществляют методом прессования, пластической протяжкой (выдавливанием) через мундштук или горячим литьем под давлением. Крупногабаритные изделия сложной конфигурации формуют путем литья жидкой керамической массы (водного шликера) в гипсовые формы, которые разбирают при извлечении заготовок.

Наиболее ответственной технологической операцией является спекание изделий, которое проводят в муфельных или туннельных электрических печах при температурах 1300 °C и выше. При спекании происходит выжигание пластификатора, завершаются химические реакции между компонентами. За счет слияния частиц фиксируется форма изделия, материал приобретает необходимую механическую прочность и заданные физические и электрические свойства. В зависимости от состава материала спекание (обжиг) может производиться не только в окислительной, но и в нейтральной и даже в восстановительной атмосфере.

В процессе обжига вследствие испарения влаги, выгорания пластификатора и уплотнения материала происходит усадка изделий, т. е. уменьшение их размеров. В зависимости от состава шихты, количества пластификатора и режимов обжига усадка изменяется в широких пределах и может превышать 20%. Принимая во внимание это обстоятельство, необходимо при формовке заготовок давать им завышенные размеры. Заранее оценить усадку довольно трудно, поэтому допуски на размеры керамических изделий, особенно крупногабаритных, сравнительно велики (до 5% от линейного размера).