Кристаллическая глазурь. Технология и опыт создания

Кристаллическая глазурь. Технология и опыт создания

Кузнецова Е. А.

Кузнецова Екатерина Андреевна /Kuznetsova Ekaterina Andreevna - преподаватель,

Муниципальное бюджетное учреждение дополнительного образования детей Чебоксарская детская художественная школа № 6 имени заслуженных художников РФ и ЧР Людмилы и Аркадия Акцыновых, г. Чебоксары

Аннотация: создание кристаллической глазури, способ нанесения глазури на керамическую поверхность и основные варианты температурных режимов обжига.

Abstract: creating crystalline glaze, a method of applying glaze to a ceramic surface and basic options firing temperatures.

Ключевые слова: керамика, кристаллическая глазурь, температурный режим обжига, художник-керамист.

Keywords: ceramics, crystal glaze, the firing temperatures, the artist-ceramist.

Веками кристаллизация глазури на керамическом изделии считалась браком. И лишь совсем недавно этот эффект привлек внимание керамистов. «Кристаллы — это твёрдые вещества, имеющие естественную внешнюю форму правильных симметричных многогранников, основанную на их внутренней структуре, то есть на одном из нескольких определённых регулярных расположений составляющих вещество частиц (атомов, молекул, ионов)», - таково определение кристаллов в справочнике. Так возможно ли художнику-керамисту «приручить» кристаллы? Проведенные нами исследования в данной области привели к ответу, что возможно. Но возможность эта зависит от многих факторов, главными из которых являются постоянный эксперимент и анализ.

Глазурь - это стекловидное покрытие на керамике, защищающее ее от внешних воздействий и служащее одновременно украшением [1].

Первые глазури были получены еще древними египтянами, с тех пор мастера керамики не переставали экспериментировать в этом направлении. Как показывают наблюдения, за многие последние столетия развития гончарного искусства в разных составах глазурей происходит процесс кристаллизации. Есть находки китайских чаш XIII века с очень интересными декоративными эффектами кристаллизации глазури. Тогда это происходило непреднамеренно. Мастера создавали новые составы, а глазурь неожиданно давала удивительные результаты после обжига. Происходило это, чаще всего, благодаря долгому остыванию древних печей. Частенько в старину кристаллизацию воспринимали как брак и старались устранить. В наше время процесс обжига легко регулируется электронными приборами.

В середине XIX века немецкий ученый-керамист Зегер первым начал относиться к керамике как к науке. С тех пор глазури составляются по формуле Зегера, для контроля температур используются пирометрические конусы Зегера [4].

В конце XIX века в Европе, Голландии и Германии в процессе проведения различных опытов с глазурными составами были получены так называемые виллемитовые кристаллические глазури, которые немногие керамисты мира развивают последние 120 с небольшим лет.

В России впервые кристаллические глазури были получены в стенах Строгановского училища керамистом Георгием Васильевичем Монаховым в 1905 году, продолжал он заниматься этим направлением в советские годы в Гжели, в артели «Всекохудожник».

В наше время в России не найдется и десяти мастеров, серьёзно изучающих кристаллические глазури.

В природе есть минерал виллемит, представляющий из себя, с точки зрения химии, силикат двуокиси цинка, и если он используется с целью добывания оксида цинка, то в глазурь для кристаллизации как раз и добавляется значительное количество оксида цинка. Если внимательно посмотреть на оцинкованное железо, то можно увидеть, что вся его поверхность покрыта кристаллами, которые образуются при охлаждении металла, как морозные узоры на окнах в зимние холода. Тот же процесс происходит и с глазурным составом на керамике, только он гораздо более сложный.

Попробуем рассмотреть это более подробно с точки зрения технологии.

На получение крупных завораживающих кристаллов влияют 5 основных факторов:

• состав самой глазури;

• состав керамического материала, на котором предполагается рост кристаллов;

• способ нанесения глазури;

• сложный температурный режим обжига;

• намерение получить неповторимый по красоте результат.

Последний фактор, пожалуй, нужно поставить на первое место, хоть, на первый взгляд, он и не имеет отношения к технологии.

Нужно набраться терпения для получения первых незабываемых кристаллов, исполнять все опыты без суеты и всю жизнь продолжать поиски в выбранном направлении.

Так как речь идет о глазурях, нужно отметить, что по способу приготовления они делятся на сырые и фриттованные. В сырых глазурях все компоненты: кварц, кварцевый песок (являющийся основой для получения всех видов стекол), плавни, флюсы, окись алюминия и другие составляющие просто смешиваются с водой в необходимых пропорциях и доводятся до однородного состояния в шаровых мельницах. У сырых глазурей один недостаток - некоторые компоненты настолько растворяются в воде, что проникают с ней в пористый черепок керамики, изменяя сам состав глазури. Человечество давно заметило это и стало варить глазури, спекать все необходимые для них минералы в однородную стекловидную массу. Это действо происходит в особых фриттоварочных печах или, если требуется небольшое количество, в тиглях, специальных горшках, сделанных из огнеупорной керамики. В конце варки жидкая стеклянная нить выливается в воду, превращаясь в гранулы, которые и называются фриттой [3]. Далее фритту также перемалывают в шаровых мельницах до состояния муки.

Нужно сказать несколько слов и о составе сырья. Порой даже в одном пласте залегания одна и та же с виду глина при всех процессах изготовления изделий, особенно при обжиге, ведёт себя по-разному. Различная концентрация кварца и окиси алюминия очень сильно влияет на процессы, происходящие при обжиге керамики.

Чаще всего кристаллы растят на черепке, по свойствам близким к фарфору, на фарфоре, на техническом фарфоре. Дело в том, что крупнокристаллические глазури плавятся при высоких температурах, от 1200 до 1280 °C. Не каждая глина выдерживает такую нагрузку [2].

Хоть мы и далеки еще до развязки всех нюансов описываемой технологии, но уже видно и на данной стадии, что не только начинающему поиски красивых кристаллических эффектов в глазури, но даже опытному мастеру придется и приходится сталкиваться с неожиданными результатами. Поэтому каждый эксперимент необходимо записывать в волшебную тетрадь, анализировать каждый опыт, делиться им с заинтересованными мастерами. Только в процессе сопоставления многих опытов, обсуждения их в кругу неофитов и адептов керамики, можно найти тот «философский камень» кристаллического глазурования.

На данный момент нам доступны два готовых базовых состава кристаллической глазури. Это кристаллическая глазурь российского производства, которую можно приобрести в ООО «Лаборатория керамики» в Москве под номером 0510, и немецкая фритта 3110. Чтобы легче было понять всю технологию кристаллического глазурования, остановимся на опытах с фриттой 3110.

Ниже приводятся два рецепта кристаллической глазури (в граммах):

Таблица 1. Рецепты кристаллической глазури

Компонент Состав № 1 Состав № 2

Фритта 3110 47 51, 8

ZnO (окись цинка) 23 24, 5

Каолин (дивеевская глина) 3 1, 2

SiO2 (кварцевый песок) 23 14, 4

TiO2 (двуокись титана - рутил) 4 8, 0

В глазурях на процесс кристаллизации влияют окись цинка и двуокись титана. Причем, окись цинка добавляют в большом количестве - 20-35 %, а рутила в меньшем - 2-10 %.

При росте кристаллов в глазурном слое к образующимся центрам кристаллизации притягиваются именно эти оксиды. Так как кристаллы растут в вязком состоянии глазури, для изменения вязкости добавляется SiO2 (кварц). Из таблицы видно, что состав № 1 более вязкий, в нем больше кварца, при одинаковых условиях обжига в нем кристаллы будут расти медленнее и достигнут меньших размеров, чем в составе № 2. В данном случае, при обжиге этих составов образуется бесцветная прозрачная глазурь с серебристыми или белыми кристаллами. Для окрашивания кристаллических глазурей используются оксиды металлов, добавляемые в количестве 0,2-8 %. Оксид меди (CuO) даёт зеленый цвет, оксид железа (FeO) - желтокоричневый, оксид марганца (MnO) - розовый, оксид кобальта (CoO) - синий. Причем кристаллы обладают свойством притягивать на себя часть оксида и поэтому выделяются своими гранями на гладком стеклянном фоне глазури, поэтому иногда выглядят словно плавающими.

При добавлении нескольких оксидов в один состав получаются особенно интересные результаты. Оксид кобальта, например, является более активным компонентом, поэтому кристаллы окрашиваются в синий цвет, а фон в коричневый, если добавить FeO, или в песочный, если MnO.

Совершенно волшебно ведет себя оксид никеля, добавленный в количестве 1-2 %. В процессе кристаллизации никель разделяется на положительно и отрицательно заряженные ионы, которые окрашивают кристаллы в серебристо-голубой, а фон в жёлто-оранжевый цвет.

При добавлении оксидов для окрашивания нужно учитывать тот факт, что они также влияют на вязкость глазури: CuO, MnO и FeO делают ее более легкоплавкой, а CoO и NiO более тугоплавкой, поэтому при одних условиях обжига и кристаллы будут расти по-разному. К каждому новому составу глазури с разными добавками нужно относиться как к отдельному виду, давать номер и наблюдать результат обжига отдельно.

Обычные глазури, как правило, наносятся на черепок достаточно тонким слоем. Этого недостаточно для роста крупных кристаллов в кристаллических глазурях, поэтому они наносятся толстым слоем до 2-2, 5 мм.

При этом при расплавлении на верхнюю температуру созревания, глазурь приходит в движение и стекает со стенок сосуда, особенно если подобран менее вязкий состав. Для того чтобы не повредить печь и беспрепятственно извлечь из неё обожженное изделие, нужно использовать специальные подставки под каждое изделие, в которые будет стекать глазурь.

И вот, наконец, мы подошли к завершающему процессу получения кристаллических глазурей на керамике - к обжигу.

Когда мы проводим обычный политой обжиг, задача заключается в полном расплавлении глазури. Для каждой глазури есть некоторая своя оптимальная температура, при которой поверхность получается ровная и гладкая, а количество дефектов минимально. Выдержка нужна не столько для созревания глазури, сколько для выравнивания температуры в печи. Далее нагрев просто отключается, и изделия остывают вместе с печью.

Всё это справедливо и для кристаллических глазурей. Изделия обязательно нужно нагреть на температуру созревания - при ней происходит полное сплавление всех компонентов, удаление газов, растворение наиболее тугоплавких включений. Если этим и ограничиться, мы получим достаточно ровное и часто красивое блестящее покрытие, но вряд ли на нем будут кристаллы.

Для описываемых составов глазурей на основе фритты 3110 температура созревания 1230 °C-1270 °C.

Рассмотрим обжиги на температуре 1230 °C. Для получения центров кристаллизации совсем не важно полнейшее расплавление глазури до однородного состава, так как центры и образуются, как иногда говорят керамисты, «на грязи».

Тем не менее, кристаллические глазури всё же выдерживают на точке созревания 20-120 минут, т. е. до двух часов. При меньшей выдержке образовывается больше центров, при большей - меньше.

Центры кристаллизации образуются, и дальнейший рост кристаллов проходит на температуре ниже точки созревания на 100 °C-250 °C, при остывании и выдержке на выбранной температуре.

По форме образования кристаллы бывают:

• сферолитовые (круглые);

• двулистные (похожие на «топорики»);

• игольчатые («кости»).

Рис. 1. Сферолитоеый кристалл

Рис. 2. Двулистные

Рис. 3. Игольчатые

Например, в наших составах на 1000°C получаются сферолиты, на 1050°C - двулистные, на 1100 °C-030 °C - игольчатые кристаллы.

Рост кристаллов идет 1-5 часов, при этом они могут вырасти, особенно первичные (образовавшиеся раньше других), до восьми сантиметров в диаметре.

Приведем пример простейшего температурного режима для роста сферолитовых форм до 1 см. Опишем его так, как выставляется программа на отечественном приборе «Поликон», выпускаемом ООО «Термэкс» в г. Санкт-Петербурге:

1. 1230 °С - 0 мин - быстрый нагрев.

2. 1230 °С - 60 мин.

3. 1000 °С - 0 - остывание.

4. 1000 °С - 180 мин - выдержка, рост кристаллов.

5. 0 °С - 3 - выключение, остывание.

Для роста игольчатых кристаллов диаметром 3 см программа будет, например, следующей:

1. 1230 °С - 0 мин.

2. 1230 °С - 90мин.

3. 1000 °C - 0 мин.

4. 1000 °C - 10 мин - образование центров.

5. 1100 °С - 0 мин.

6. 1100 °С - 180 мин.

7. 0 °С - 3 мин.

Если «играть» режимами обжига, варьировать температуры, на которых кристаллы растут с разной скоростью, каждый раз можно получать разные по форме и незабываемые по красоте кристаллы.

Нужно лишь учесть, что, производя каждый новый опыт, лучше изменять не больше одного параметра как в режиме обжига, так и в составе самой глазури и в составе керамического сырья, на котором предполагается использование кристаллической глазури, и в способе нанесения глазурных слоёв. Только в этом случае легче отслеживать все нюансы, происходящие в процессе новых результатов.

Литература

1. Акунова Л. Ф., Приблуда С. З. Материаловедение и технология производства художественных керамических изделий. М.: Высшая школа, 1979. 230 с.

2. Булавин А. И. Технология фарфоро-фаянсового производства. М.: Легкая индустрия, 1976. 97 с.

3. Захаров А. И. Основы технологии керамики: учебное пособие. РХТУ им. Д. И. Менделеева. М., 2005. 79 с.

4. Миклашевский А. И. Технология художественной керамики. Л.: Издательство литературы по строительству, 1971. 303 с.