Изготовление фарфора

Утельный  обжиг в зависимости от состава  черепка и назначения фарфоровых изделий проводят при температуре 900-1000шС, а политой - 1350-1400шС. При утельном обжиге удаляет механически и  химически связанная влага, черепок  приобретает необходимую прочность при достаточной для впитывания глазури пористости. Реакции взаимодействия исходных компонентов массы протекают в твердой фазе.

Для обжига применяют печи непрерывного действия - туннельные, конвейерные с шагающим подом и роликовые щелевые, а  также периодического действия - горны. В печах непрерывного действия поддерживается более строгий температурный  режим, сокращается время обжига и обеспечиваются нормальные условия  работы при загрузке и выгрузке. В качестве топлива используют нефть, газ и электричество (в электропечах).

После утельного обжига керамические изделия  либо декорируют послегазурными красками, газурируют и подвергают политому обжигу, либо глазуруют, обжигают и декорируют.

Фарфоровые  изделия после утельного обжига чаще всего глазуруют , а затем  обжигают. Тугоплавкую глазурь в  виде суспензии наносят методом  окунания, обливания и пульверизацией. После глазурования с ножки или  верхнего края форфорого изделия  счищают глазурь, чтобы предупредить сплавление х с подставкой во время  политого обжига или другими изделиями  при обжиге "в спарку". Это  отличительный признак фарфоровых изделий; фаянсовые изделия полностью  покрывают глазурью. Перед политым  обжигом изделия помещают в шамотные капсели и тщательно предохраняют от сплавления друг с другом и с  капселем. Капсели устанавливают  на вагонетку и направляют в туннельную печь. Применяют также бескапсельную  загрузку на специальные этажерочные  вагонетки.

В процессе обжига формируется черепок с  необходимыми физическими и химическими  свойствами. При политом обжиге происходят расплавление глазури, равномерное  ее распределение по всей поверхности  изделия и сплавливание с черепком. Строгое соблюдение определенного  режима температуры, скорости ее подъема, времени выдержки и газовой среды - непременное условие проведения обжига. При нарушении этих требований образуются дефекты, ухудшающие внешний  вид и свойства готовых изделий.

Политой обжиг можно разделить на ряд  периодов, каждый из которых протекает  при определенном температурном  режиме и газовой среде, что обеспечивает постепенное формирование черепка  с необходимыми свойства.

Первый  период протекает при температуре  до 900-940шС; скорость подъема температуры 100-140шС в час. Из массы удаляется  остаток гигроскопической влаги, происходит разложение глинистых веществ, карбонатов, выгорание органических примесей. В  этот период поддерживает окислительная  газовая среда. Реакция протекает  в твердой фазе, в этот период начинается спекание черепка, которое  сопровождается усадкой. На поверхности  пористого черепка, который обладает высокий каталитический и адсорбционной  способностью, осаждается углерод, выделяющийся при сгорании топлива. Углерод придает  черепку серый цвет.

Второй  период обжига протекает в сильно окислительной среде при температуре 940-1040шС. Он является подготовительным к самому ответственному этапу - обжигу в восстановительной среде. В  этот период выравнивается температура, завершается выделение остатков гидратной воды и полностью выгорает сажистый углерод. Если углерод не выгорит  до расплавления глазури в третьем  периоде, то изделие будет иметь  серую или буроватую окраску  либо покроется мельчайшими кратерообразными точками - наколами. Вследствие расплавления полевого шпата образуется жидкая фаза, которая цементирует твердые частицы и обуславливает повышение механической прочности черепка. Происходит процесс кристаллизации глинозема и начинает образовываться муллит.

Третий  период ведется при температуре 1040-1250шС в восстановительной среде, которая необходимая для перевода окисного железа в закисную формы. Закись железа образует силикаты, который  придают черепку голубоватую  оттенок. На этом этапе вначале образуется силиманитоподобный ангидрид, а затем  муллит и кремнезем в виде кристобалита. Продолжается спекание черепка, сопровождающие интенсивной, так как кристаллические  частицы соединяют вязким расплавом. При температуре выше 1200шС вязкость расплава снижается, и на границе  твердой и жидкой фаз сближаются под действием поверхностных  сил частицы кварца, продукты разложения каолинита и кристаллы муллита. Образование легкоплавкого силиката закиси железа способствует развитию жидкой фазы. На этом этапе начинается расплавление глазури. Скорость подъема  температуры - 30-35шС в час.

Четвертый этап, завершающий формирование черепка, начинается при температуре 1250шС и  заканчивается при 1380-1410шС, протекает  он в нейтральной среде. Происходят окончательное спекание черепка, разлив глазури и сплавление с черепком. Активнее протекает процесс взаимодействия полешпатовго стекла и аморфного  кремнезема из каолинитового остатка, что способствует заполнению промежутков  между кристаллами муллита. Одновременно укрупняются кристаллы муллита  в полешпатовом стекле и уменьшаются  размеры остаточного кварца. Протекают  диффузионные процессы, обуславливающие  равномерное распределение кристаллических  новообразований в черепке.

Период  заканчивается выдержкой изделий  при максимальной температуре в  течение 1,5-3 ч. Чем продолжительнее  выдержка изделий, тем больше образуется кристалла муллита. Игольчатые кристаллы  муллита, переплетаясь, способствуют повышению  механической прочности и термической  стойкости черепка. При этом ускоряется процесс муллитизации за счет растворения  кварца в стекле и насыщения его  кремнеземности. Образующиеся кристаллы  муллита как бы врастают в стекло, в нерастворившихся зерна кварца.

При повышении  температуры обжига уменьшается  пористость черепка, так как пустоты  заполняются стекловидной массой и  другими структурными элементами. Однако при повышении температуры выделяются газы из полевошпатового стекла, вспучивается черепок и снижается качество изделий.

Пятый, диффузионный, период обжига соответсвует выдержке изделий при максимальной температуре обжига.

После обжига начинается процесс охлаждения. До температуры 600-530шС охлаждение проводят со скоростью 250-200шС в час. Затем  процесс резко замедляется, при  этом происходят ионные модификации, сопровождающиеся большими изменениями объемов, в  результате чего возникают внутренние напряжения. Помимо этих напряжений, возникают  напряжения вследствие перехода стекловидной массы из пластического состояния  в упругое.

Продолжительность политого обжига в туннельных печах  от 18-22 до 32-34ч. На некоторых предприятиях керамические изделия, в том числе  и фарфоровые, подвергают однократному бескапсельному обжигу. При этом цикл производства сокращается до 3-5ч, значительно снижается расход топлива, повышается производительность труда, уменьшает себестоимость готовой продукции. Главная задача однократного обжига - обеспечение непромакаемости черепка при глазуровании изделий, высушенных до содержания влаги 1%. С  этой целью в массу вводят высушенные до 4-7% трошковской глины или специальных пластифицирующих добавок, способствующих повышению водостойкости, в том числе и некоторые виды пластических масс.

Однократному  обжигу подвергают в основном толстостенные  изделия - кружки, салатники, масленки, сахарницы, которые при глазуровании без утельного обжига не размокают, не деформируются и не разрушаются.

При обжиге на изделиях могут образоваться следующие  дефекты: искажение размеров и формы, щербины, задувка, прыщи, пузыри, засорка, желтоватый оттенок и т.д. После  обжига изделия проверяют для  выявления дефектов. Изделия, отвечающие предъявляемым к ним требованиям, декорируют.  

2. Основные свойства

2.1 Механические свойства.

Не имеет  деформации в момент приложения изгибающего  усилия. Механическая прочность практически не зависит от температуры эксплуатации изолятора.  

2.2 Электрические свойства.

Поверхностные электрические разряды не оказывают  влияния на материал изолятора. 

Электрическая прочность неизменно уменьшается  из-за старения полимерных материалов. Пробой изолятора невозможен из-за высоких диэлектрических свойств фарфора.

2.3 Эксплуатационные свойства.

Большая масса.

Хрупкость, возможность боя изоляторов посторонними предметами, в том числе и при  транспортировании изоляторов. Высокая надёжность изолятора обеспечивается стабильностью технологического процесса.

Изготовление  изолятора кустарными методами невозможно.

Имеется наличие надёжных и достоверных  методик контроля изоляторов в процессе изготовления и эксплуатации .

Применение  технологии горячего оцинкования и  термодиффузионного покрытия обеспечивает срок службы оконцевателей и арматуры в течение срока службы изоляторов. Налажен выходной и входной контроль качества цинкового покрытия.

3.Область  применения в электротехнике.

Электротехнический  фарфор находит применение для изготовления высоковольтных и низковольтных  изоляторов различного типа. К числу  высоковольтных изоляторов относятся: 1) стационарные для оборудования распределительных  устройств и аппаратуры - опорные, проходные, вводы, маслонаполненные, покрышки разного назначения, 2) линейные для  линий электропередачи - подвесные  и штыревые.