Zrozumienie szkliw krystalicznych w ceramice

Kryształy w szkliwach

Niewidoczne kryształy zamieszkują wiele, jeśli nie większość szkliwa . Wiele matowych tekstur szkliwa i nieprzezroczystych szkliwa są wynikiem mnóstwa mikrokryształów lub kryształów, które są tak małe, że są niewidoczne gołym okiem. Szkliwa makrokrystaliczne, lub bardziej powszechnie znane jako szkliwa krystaliczne, mają kryształy, które rosną na tyle duże, że można je zobaczyć.

Szkliwo na wypalanym garnku jest zazwyczaj amorficzną, przechłodzoną cieczą. Gdy szkliwo jest topione i chłodzone w piecu , cząsteczki szkła łączą się ze sobą w losowe sznurki. Kryształy powstają, gdy szkliwo jest wystarczająco płynne, aby umożliwić cząsteczkom większy ruch i wystarczająco gorące, aby umożliwić cząsteczkom szkliwa ułożenie się w uporządkowane sznurki lub kryształy.

Jak powstają widoczne kryształy

Makrokryształy znajdujące się w krystalicznych szkliwach tworzą się wokół jądra maleńkiego kryształu tlenku tytanu lub tlenku cynku. W odpowiednich okolicznościach cząsteczki cynku i tlenku krzemionki zaczną przyłączać się do kryształu jądra. Te wiązania cząsteczkowe są w bardzo specyficznych układach, które widzimy jako kryształy.

Aby to się stało, musi być dłuższy czas w wyższych temperaturach , aby umożliwić wzrost kryształów, a szkliwo musi mieć odpowiedni skład chemiczny. Są to pierwsze dwa z trzech czynników, z którymi garncarze mają do czynienia podczas pracy z szkliwami krystalicznymi.

Harmonogram strzelania

Kryształy potrzebują dużo czasu, aby rosnąć. Aby to się stało, szkliwo musi pozostać stopione przez dłuższy czas. Harmonogramy wypału dla szkliwa krystalicznego zazwyczaj wymagają okresu namaczania pod koniec wzrostu temperatury, plus rampa wypału w dół.

Ogólnie rzecz biorąc, kryształy zaczynają formować się jako kształty przypominające igły w temperaturze około 2084 F/1140 C. Jeśli temperatura jest utrzymywana na poziomie około 2012 F/1100 C, zazwyczaj tworzy się kształt podwójnej topory. Utrzymanie temperatury między 1994-1850 F/1090-1010 C stymuluje zaokrąglenie kształtu. Całkowicie zaokrąglone kryształy dają wyraźnie kwiatowy efekt.

Skład chemiczny szkliwa

Ogólnie rzecz biorąc, szkliwa krystaliczne są również szkliwami wysokopalnymi i wymagają stosunkowo wysokich procentów cynku, tytanu lub litu . Lit jest w stanie zachęcić do wzrostu kryształów nawet w szkliwach o niższej temperaturze.

Szkliwa krystaliczne mają niższą niż normalnie zawartość tlenku glinu. Ponadto ilość wolnej krzemionki zarówno w szkliwie, jak i w glinianym korpusie musi być ograniczona do minimum. W przeciwnym razie może utworzyć się krystobalit, przez co garnek stanie się znacznie bardziej kruchy i podatny na szok termiczny.

Ze względu na te wymagania, szkliwa krystaliczne mają tendencję do bycia dość rzadkimi. Garnki powinny być wypalane na biskwitowym cokole-spodku, aby złapać wszystkie krople. Dno garnka może wymagać szlifowania i polerowania po wyjęciu z pieca.

Kolorowanie szkliwa i kryształu

Ze względu na strukturę molekularną kryształu, tylko niektóre barwniki mogą migrować do kryształu i go barwić . Są to kobalt, nikiel, miedź, żelazo i mangan. Jednak ze względu na charakterystykę molekularną, barwniki te nie działają w ten sam sposób.

Kobalt jest najsilniejszy; przeważy nad przyciąganiem innych barwników i przejdzie do struktury krystalicznej sam. Na przykład, jeśli obecne są zarówno kobalt, jak i mangan, kobalt będzie migrował do kryształów, czyniąc je niebieskimi, a mangan pozostanie w matrycy szkliwa, czyniąc ją żółtą. Jeśli kobalt nie jest obecny, nikiel ma następne pierwszeństwo w migracji do kryształu, następnie mangan, a następnie miedź. Miedź, jeśli jest sama, będzie barwić szkliwo i kryształ dość równomiernie.