Особенности технологии изготовления керамических изделий-часть 5
Обжиг изделий является основным и в большинстве случаев завершающим процессом производства керамики. Главной его целью является получение монолитного поликристаллического керамического материала. Окончательная пригодность изделия определяется параметрами отжига: температурой и ее устойчивостью, продолжительностью (временем), характером газовой среды в печи (окислительная, восстановительная, нейтральная).
Обжиг полуфабрикатов изделий производят в периодически действующих камерных печах (горнах), либо в тунельных конвейерных печах непрерывного действия. Периодические печи используют электрический или пламенный обогрев с использованием жидкого топлива.
Более совершенными являются туннельные печи, отапливаемые генераторным газом (получают газификацией топлив), нефтью или имеющие электрический обогрев. Изделия, установленные на подложках из огнеупорного материала, продвигаются на ленте конвейера через печь, попадая постепенно в зоны все более высокой температуры. Пройдя зону наивысшей температуры (зону спекания), изделия по мере их продвижения к выходу из печи попадают в зоны все более низких температур.
Весь процесс обжига можно рассматривать состоящим из двух этапов: удаления технологической связки и спекания. Первый протекает при температурах плавления и испарения связки (800…1000°С) и заканчивается температурой начала спекания частиц. Второй – от начала и до момента полного завершения процесса спекания (1000…1750°С).
В случае больших количествах смазки ее удаляют миграцией. Заготовку обсыпают, либо помещают в тонкодисперсный минеральный порошок, являющийся адсорбентом связки. При нагревании порошок активно адсорбирует появляющуюся на поверхности заготовки, жидкую связку. В интервале более высоких температур действует процесс испарения (100…300°С) и выжигания (300…600°С).
Что касается этапа спекания, то его можно разделить на три стадии. На первой стадии уменьшается свободная поверхность частиц за счет их пограничного скольжения относительно друг друга. Стадия заканчивается плотной упаковкой частиц и увеличением площади контакта между ними.
Вторая стадия характеризуется припеканием частиц в местах контактов. Поры трансформируются – из сообщающихся каналов они видоизменяются в изолированные поры. Происходит уплотнение пористого тела и увеличение его механической прочности.
На третьей стадии избыточная свободная энергия внутренних поверхностей пор (сумма давлений) путем вязкого течения вещества внутрь пор и их миграции к поверхности залечивает часть изолированных пор и вызывает уплотнение заготовки.
Процесс спекания описывается рядом соотношений. Одно из них связывает параметр уплотнения 
и время спекания 
:
, (8.1)
где 
– константы,
а 
,
и 
– соответственно объем спекаемого тела до и после окончания спекания.
Tags: керамика, материал, технология