Magyar 
English 
Español 
Português 
Deutsch 
Italiano 
Français 
العربية 
Русский 
Bahasa Indonesia 
日本語 
한국어 
Suomi 
Svenska 
Polski 
Română 
Ελληνικά 
Türkçe 
Čeština 
Norsk bokmål 
Mi teszi a kerámia ékszereket egyedivé: Anyagok, tervezés és kézművesség
Fedezze fel a kerámia ékszerek varázsát: Technika: Innovatív tervezés és technikák
A kerámiadíszek különböző kerámiaanyagokból vagy fémekkel és más anyagokkal kombinált díszítőelemek, amelyek az emberi testet és a hozzá kapcsolódó környezetet díszítik (beleértve az ékszereket, díszeket stb.).
A kerámiának, mint egyedülálló művészeti médiumnak, megvannak az anyagi jellemzői és történelmi kulturális konnotációi. Anyagi szempontból a kerámia finom textúrával, változó mázzal, gazdag textúrával és a véletlen elemmel rendelkezik a gyártás során. Ez olyan bájjal ruházza fel a kerámiaművészetet, amely más anyagokkal nem érhető el. Ugyanakkor a kerámiaanyagok kiváló tulajdonságokkal rendelkeznek, mint például a nagy keménység, kopásállóság, savállóság, lúgállóság, hidegállóság és hőállóság, ami páratlanná teszi őket a modern dekorációban. A modern anyagtudomány és technológia révén a nanokerámia technológia megváltoztathatja a kerámia végzetes gyengeségét, amely törékeny, és új anyaggá alakítja őket az ékszerek nagy szilárdságú és szívósságú anyagává, több lehetőséget biztosítva az ékszertervezéshez.
A kerámia ékszerek új típusú, újszerű és egyedi stílusú kiegészítők. Szokatlan formákkal tűnhetnek ki, kiemelkedhetnek a máz színeiben, vagy új formákat mutathatnak be a díszítésben, művészi, jelentésben és eleganciában gazdag képet alkotva.
Chanel 18K gyémántokkal kirakott precíziós kerámia gyűrű
Tartalomjegyzék
I. szakasz Bevezetés a kerámiaanyagokba
1. A kerámia fogalma
A kerámia általános kifejezés egy anyagtípusra és annak az emberi életben és termelésben nélkülözhetetlen termékeire. Az emberi történelem során több ezer éves fejlődésen ment keresztül. Hagyományosan a kerámia olyan különböző termékeket jelent, amelyek fő nyersanyagként agyagból és más természetes ásványi nyersanyagokból aprítással és keveréssel→alakítással→szinterezéssel készülnek. A hagyományos kerámiához tartoznak a mindennapi használatra szánt kerámiatermékek, az építészeti kerámia és az elektromos porcelán. Mivel fő nyersanyagai a természetből származó szilikát ásványok (mint például agyag, földpát, kvarc stb.), a szilikát anyagok és termékek közé sorolhatók. A hagyományos kerámiaipar az üveg, a cement, a zománc és a tűzálló anyagok mellett a "szilikátipar" alá sorolható.
A modern tudomány és technológia fejlődésével a kerámiaanyagok fizikai és kémiai tulajdonságait teljes mértékben ki kell használni. Az elmúlt évszázadban számos új típusú kerámia jelent meg, mint például az oxid, piezoelektromos és különböző magas hőmérsékletű és funkcionális kerámiák. Bár gyártási folyamatuk alapvetően még mindig a hagyományos kerámia gyártási módszereken alapul, azaz a nyersanyag feldolgozás→formázás→szinterezés, a felhasznált nyersanyagok már nem a hagyományos kerámiaanyagok, mint például az agyag, vagy csak nagyon kevéssé használatosak. Kiterjedt a kémiai nyersanyagokra és a szintetikus ásványokra, sőt a nem szilikátos és nem oxidos nyersanyagokra is, és az összetételi tartomány a szervetlen, nem fémes anyagok körére is kiterjedt, és számos új eljárás alakult ki. Ezért a kerámia tág fogalma a szervetlen nemfémes szilárd anyagok és a kerámia előállítási módszerekkel előállított termékek általános megnevezése, és a nemzetközileg használt kerámia kifejezésnek nincs egységes határa a különböző országokban.
2. A kerámiák osztályozása
A kerámiáknak számos típusa és különböző osztályozási módszerei vannak. Fogalmuk és felhasználásuk alapján a kerámiák két fő kategóriába sorolhatók: közönséges kerámiák és speciális kerámiák.
A közönséges kerámia a kerámia fogalmán belül a hagyományos kerámiára utal. A kerámiatermékek ezen kategóriája a leggyakoribb és legszélesebb körben használt az emberek mindennapi életében és a termelésben. Alkalmazási területüktől függően mindennapi használatú kerámiákra (beleértve a művészi kiállítási kerámiákat), építészeti szaniter kerámiákra, vegyi kerámiákra, porcelánra, elektromos kerámiákra és egyéb ipari kerámiákra oszthatók. A mindennapi használatra szánt kerámia a legrégebbi és leggyakrabban használt hagyományos kerámia a különböző kerámiatermékek között. Ezek a kerámiatermékek rendelkeznek a legszélesebb körű praktikummal és esztétikai vonzerővel, és egyben a kerámia tudomány és technológia, valamint a művészet és a kézművesség szerves kombinációjának eredményei. A díszkerámiák is ebbe a termékkategóriába tartoznak. A dekoratív kerámiák olyan termékekként határozhatók meg, amelyek fő nyersanyagként alumínium-szilikát ásványokból vagy bizonyos oxidokból készülnek, amelyeket meghatározott stílusok szerint terveznek, és a kívánt forma elérése érdekében magas hőmérsékleten és bizonyos atmoszférában (oxidálás, karbonizálás, nitridálás stb.) meghatározott kémiai eljárásokkal állítanak elő, és amelyek felületét különböző esztétikus mázakkal vagy meghatározott díszítésekkel vonják be. Egyes porcelánok különböző fokú áttetszőséget is mutatnak. A test egy vagy több kristályt, amorf kötőanyagot, pórust vagy mikroszerkezetet tartalmaz a klinker burkolathoz képest.
A speciális kerámia a kerámia tágabb fogalmába tartozó, a közönséges kerámián túli kerámia anyagokra és termékekre utal. A speciális kerámiák olyan kerámiatermékek, amelyek a különböző modern iparágakhoz és a legmodernebb tudományos technológiákhoz szükségesek, és a nyersanyagok és a gyártási folyamatok jelentősen eltérnek és fejlettebbek, mint a közönséges kerámiák. Teljesítményüket tekintve a speciális kerámiák különböző speciális tulajdonságokkal és funkciókkal rendelkeznek, mint például nagy szilárdság, nagy keménység, korrózióállóság, elektromos vezetőképesség, szigetelés, valamint speciális funkciók a mágnesesség, elektromosság, optika, akusztika és biotechnika területén, ami lehetővé teszi széles körű alkalmazásukat a magas hőmérsékletű, mechanikai, elektronikus, űrkutatási és orvostechnikai területeken. Összetételüket tekintve a hagyományos kerámiákat az agyag összetevői határozzák meg, így a különböző régiókból és kemencékből származó kerámiák eltérő textúrával rendelkeznek. Mivel a speciális kerámiák alapanyagai tiszta vegyületek, összetételüket mesterséges arányok határozzák meg, és tulajdonságaik minőségét nem a származási hely, hanem a nyersanyagok és az eljárások tisztasága határozza meg. Az előállítási folyamatok tekintetében a hagyományos kerámiák korlátait, amelyek előállítása elsősorban a kemencékre támaszkodik, az olyan módszerek széles körű alkalmazásával törték át, mint a vákuumszinterezés, a védőgázas szinterezés, a forró préselés és a forró izosztatikus préselés. A nyersanyagok tekintetében a hagyományos kerámiák korlátait, amelyek elsősorban agyagot használnak fő nyersanyagként, meghaladták; a speciális kerámiák általában oxidokat, nitrideket, szilicideket, boridokat, karbidokat és más anyagokat használnak fő nyersanyagként.
3. Kerámiaanyagok összetétele
A kerámiaanyagok a szervetlen, nem fémes anyagok közé tartoznak, többnyire szilíciumot és más elemeket tartalmazó oxidok. Nyersanyag-összetételük főleg négy részből áll: a kerámiatest nyersanyagai, a máz nyersanyagai, a díszítéshez használt színezőanyagok és a nyersanyag-adalékanyagok.
(1) A kerámia test nyersanyagai
Általában természetes ásványi nyersanyagok, amelyek fizikai és kémiai tulajdonságaik alapján agyagalapú anyagokra, kovás anyagokra, kalcium-magnézium ásványi nyersanyagokra és egyéb porcelánhomok-alapanyagokra oszthatók.
Az agyagalapú nyersanyagok a kerámia gyártási formulákban a plaszticitásukból erednek. A porcelánhomok-alapú nyersanyagokkal kombinálva erősítik a termékeket, biztosítva, hogy azok sértetlenek maradjanak a szállítás és a gyártósoron történő díszítés során. Az összes összetételből közel 10%~40%-t tesznek ki. A porcelán homok alapú nyersanyagok főként bányákból származnak, és a kerámia nyersanyagok elsődleges összetevői, általában közel 50%~90%-t tesznek ki. A típusok és a jellemző ásványi anyagok a következők: amikor az agyagot és a porcelánhomokot egyesítik, bizonyos finomságúra őrlik és megfelelő hőmérsékleten égetik, különböző vízfelvételi arányú, zsugorodási arányú és különböző fizikai és kémiai tulajdonságokkal rendelkező kerámiatesteket alkotnak.
(2) A máz nyersanyagai
Legtöbbjük szabványosított nyersanyag, amelyet néhány természetes ásványi anyag és néhány kémiai nyersanyag, például kvarc, kaolin, timföld, mangán-dioxid és vas-oxid mélyreható feldolgozásával és teljes szintézisével alakítottak ki. A szintetikus fritt anyagok is megjelentek az alacsony hőmérsékletű gyorségetési technológia megjelenésével a modern kerámiában. Különböző kombinációikkal különböző textúrájú és rendkívül gazdag hatású mázak hozhatók létre, felhasználásukkal a kerámiatest felületét borítják, ami számos művészi dekoratív hatást eredményez.
(3) Pigmentek
A pigment a testmázhoz alkalmazott színezőanyag, amelyet általában közvetlenül a testanyaghoz és a mázhoz adnak a használat során. A kerámiákban gyakori színezőanyagok közé tartozik a vas-oxid, a réz-oxid, a kobalt-oxid, a mangán-oxid és a titán-dioxid, amelyek vörös, zöld, kék, lila és sárga színt mutatnak.
(4) Adalékanyag
A kerámiagyártásban használt egyes adalékanyagokat a kerámiaipar "sójának és mononátrium-glutamátjának" is nevezhetjük, mivel számos tulajdonságot jelentősen javíthatnak a kerámia testmázas anyagok előállítása során. Például kis mennyiségű nátrium-tripolifoszfát alkalmazása alacsony nedvességtartalom mellett segíthet abban, hogy az iszap jó hígulást érjen el. Az adalékanyagok funkciójuk szerint szisztematikusan osztályozhatók deflocculánsokra, nedvesítőszerekre, tartósítószerekre stb.
4. A kerámiaanyagok tulajdonságai
A kerámiaanyagok tulajdonságai közé tartoznak többek között a fizikai tulajdonságok, a kémiai tulajdonságok, a mechanikai tulajdonságok, a termikus tulajdonságok, az elektromos tulajdonságok, a mágneses tulajdonságok és az optikai tulajdonságok. Ez a szakasz a kerámiaanyagok általános teljesítményjellemzőinek elemzésére és magyarázatára összpontosít.
(1) Fizikai tulajdonságok
① Termikus tulajdonságok. A kerámiaanyagok termikus tulajdonságai olyan szempontokra vonatkoznak, mint az olvadáspont, a hőkapacitás, a hőtágulás és a hővezetés.
A kerámiaanyagok olvadáspontja általában magasabb, mint a fémeké, egyeseké 3000 ℃ fölé is emelkedik. A fémekhez képest kiváló magas hőmérsékletű szilárdsággal rendelkeznek, ezért a mérnöki gyakorlatban gyakran használt, magas hőmérsékletnek ellenálló anyagok.
A kerámiák lineáris tágulási együtthatója viszonylag kicsi, sokkal kisebb, mint a fémeké; hővezető képességük elsősorban az atomok hőrezgésein alapul. A különböző kerámiaanyagok hővezető képessége változó; egyesek jó szigetelőanyagok, míg mások jó hővezető anyagok, mint például a bór-nitrid és a szilícium-karbid kerámiák.
A hőstabilitás az anyag azon képességére utal, hogy ellenálljon a gyors hőmérséklet-változásoknak kitett károsodásnak. A nagy hőtágulási együtthatóval, rossz hővezető képességgel és alacsony szívóssággal rendelkező anyagok hőstabilitása alacsony. A legtöbb kerámia rossz hővezető képességgel és alacsony szívóssággal rendelkezik, így gyenge hőstabilitást mutat. Egyes kerámiák, például a szilícium-karbid, azonban nagy hőstabilitással rendelkeznek.
② Vezetőképesség. A legtöbb kerámia jó szigetelő tulajdonságokkal rendelkezik, de néhány, például a piezoelektromos és a szupravezető, bizonyos vezetőképességgel is rendelkezik.
③ Optikai tulajdonságok. A kerámiák általában átlátszatlanok, de a technológia fejlődésével új típusú kerámiákat fejlesztettek ki, például szilárd lézereszközökhöz, optikai szálakhoz és optikai tárolóanyagokhoz.
(2) Kémiai tulajdonságok
A kerámia szerkezete nagyon stabil, és normál körülmények között nem valószínű, hogy reakcióba lép a közegben lévő oxigénnel. Szobahőmérsékleten nem oxidálódik; még 1000 ℃ felett sem oxidálódik.idize. Erősen ellenáll a savak, bázisok és sók okozta korróziónak, és ellenáll az olvadt fémek (pl. alumínium, réz stb.) eróziójának.
(3) Mechanikai tulajdonságok
A kerámiák rugalmassági modulusa általában magas, ezért nagyon nehezen deformálódnak. Egyes fejlett kerámiák jó rugalmassággal rendelkeznek, és kerámia rugókat lehet belőlük készíteni. A kerámiák nagyon nagy keménységgel rendelkeznek, a legtöbb kerámia keménysége messze meghaladja a fémekét. A kerámiák jó kopásállósággal rendelkeznek, így jó anyagot jelentenek különböző, különleges követelményeket támasztó, könnyen sérülő alkatrészek gyártásához. A kerámiák szakítószilárdsága alacsony, de a hajlítószilárdság viszonylag magas, a nyomószilárdság pedig még magasabb, általában egy nagyságrenddel nagyobb, mint a szakítószilárdság.
A kerámiaanyagok nagy keménységgel és nagy rugalmassági modulussal rendelkeznek belső ionos kristályaik szerkezete miatt. A kerámiaanyagok többnyire ionos kötések által alkotott ionos kristályok; kovalens kötések kovalens kristályokat is alkotnak. Ezekben a kristályszerkezetekben a kötési energia magas, és a pozitív és negatív ionok kombinációja erős, ellenáll a külső erők hatására fellépő rugalmas deformációnak, és erős karcolási és behúzási képességet mutat, így a magas rugalmassági modulus és keménység jellemzőit mutatja. Ezenkívül az ilyen típusú kristályszerkezet nyilvánvaló irányítottsággal rendelkezik, így a polikristályos kerámiákban a csúszási rendszerek nagyon kevés, és külső erők hatására nehezen okoznak plasztikus deformációt, ami gyakran rideg töréshez vezet, ami a kerámia mint műszaki anyag végzetes hátránya. A kerámiák ridegsége miatt ütésállóságuk nagyon alacsony, és fáradási ellenállásuk is gyenge.
Az anyagtudomány és -technológia fejlődésével az elmúlt években tanulmányozták a szuperplasztikus precíziós kerámiaanyagokat, amelyek törés előtt körülbelül 300% törést érhetnek el. Amint a 7-1. ábrán látható, a kerámia lemez 3 m hosszú, 1 m széles, és csak 3 mm vastagságú, hosszirányban hajlítható. Az általános precíziós kerámiaanyagok közé tartozik az alumínium-oxid és a cirkónium-dioxid; tulajdonságaikat a 7-1. táblázat mutatja.
7-1. táblázat A precíziós kerámiák teljesítménye
| Fizikai tulajdonságok | Alumínium-oxid kerámia | Cirkónia kerámia |
|---|---|---|
| Minőségi frakció/% | Alumínium-oxid＞99. 8% | Cirkónia＞97% |
| Sűrűség /(g - cm-3) | 3.93 | 6.05 |
| Keménység HV | 2300 | 1300 |
| Nyomószilárdság /MPa | 4500 | 2000 |
| Hajlítószilárdság /MPa | 595 | 1000 |
| Young modulus/GPa | 400 | 150 |
| Törési szívósság K/(MPa - m½) | 5〜6 | 15 |
II. szakasz Kerámia ékszerek
1. A kerámia ékszerek fejlődésének áttekintése
A híres francia porcelánművész, Bernardaud javasolta a "kerámia ékszer" fogalmát. Mivel kerámiaüzletében nehézségekkel és a porceláneladások visszaesésével szembesült, azt javasolta, hogy a porcelántermékek választékát kerámiaékszerek készítésével bővítse. A kezdeti kerámia ékszerek kerámia gyűrűk voltak, amelyeket egyszerűen és elegánsan terveztek. Ezek nagy szenzációt keltettek megjelenésükkor Franciaországban, és a vásárlók kedvelték őket.
A németországi Klaus Dembrowski professzor a világ első kerámia ékszertervezője. 1972 óta foglalkozik kerámia ékszerek kutatásával és tervezésével abban az intézményben, ahol tanít, és munkái többszörös nemzeti és nemzetközi díjat nyertek. További híres németországi kerámia ékszertervezők közé tartozik Pierre Cardin és Barbara Gotthoff.
A kerámia ékszerek több évtizedes múltra tekintenek vissza, mivel először vezették be őket. Ez idő alatt az európai országokban jelentősen megjelentek a kerámia ékszerek, különböző mértékben fejlődtek olyan országokban, mint Franciaország és Németország; az ázsiai országok, mint Dél-Korea és Japán szintén számos új stílusú kerámia ékszert vezettek be, amelyek elegánsak és aranyosak, és nagyon népszerűek a fogyasztók körében, így remek választásnak bizonyulnak ajándéknak.
A nagy szilárdságú cirkónia precíziós kerámia anyagok megjelenésével a kerámia anyagok használata az ékszertervezésben az utóbbi évek egyik legforróbb trendjévé vált. Számos ékszermárka dobott piacra kerámia ékszereket, amelyek közül a legjellemzőbbek a Chanel Ultra kollekciójának fekete-fehér kerámia jegygyűrűi; az olasz Damiani szintén fehér és fekete kerámiát kombinált arannyal és gyémánttal, hogy új divatirányzatot hozzon létre; emellett a Cartier fekete-fehér gyémántos kerámia karkötői és gyűrűi, valamint a Bulgari rózsaarany háromkarikás fekete-fehér kerámia gyűrűje is vezetik a kerámia ékszerek új trendjét. A nagy márkák egyedülállóan kreatív, nagy pontosságú kerámiák és más fémporok keverésével készítenek csúcskategóriás ékszereket, amelyek olyan értékes minőséggel rendelkeznek, mint a nemesfémek, és jellegzetes dizájnjaik modernebb és avantgárdabb hangulatot kölcsönözhetnek a hagyományos ékszereknek.
7-2. ábra Chanel 18K gyémántokkal kirakott precíziós kerámia gyűrű
7-3. ábra Damiani precíziós kerámia
2. A kerámia ékszerek jellemzői
A kerámia ékszerekhez használt anyagok a természet földjéből és köveiből származnak, amelyek számos természetes tulajdonsággal rendelkeznek. Az ember és a természet közötti szoros kapcsolat miatt a természetből származó föld és kövek különleges jelentőséggel bírnak az emberek számára. A kerámiaanyagok kiváló tulajdonságokkal rendelkeznek, például nagy keménységgel, kopásállósággal, sav- és lúgállósággal, hideg- és hőállósággal, valamint alacsony ártalmatlanok, környezetbarátok, energiatakarékosak és egészségesek. A nyersanyagokban található nyomelemek jótékonyan hatnak az emberi egészségre. A kutatások megerősítették, hogy a kerámiáknak egészségügyi előnyei vannak, például javítják az anyagcserét és elősegítik a vérkeringést. A kerámia szobahőmérsékleten képes jótékony infravörös sugarakat bocsátani az emberre, és az általa kibocsátott infravörös sugarak megegyeznek az emberi test által kibocsátott infravörös sugarak hullámhosszával. Így rezonanciajelenség léphet fel, amikor a kerámia az emberi test közelében van. Ezenkívül az emberek esztétikai koncepcióinak változása miatt az ékszerek megőrzésének hagyományos értékét elhagyták, és a kerámia ékszerek nagyobb hangsúlyt fektettek a díszítésre, és új típusú "zöld ékszerré" váltak.
A kerámia ékszerek áramló és dinamikusak, káprázatos és élénk színekkel, gazdag árnyalatokkal, egyedi formákkal és csodálatos művészi koncepciókkal. Az ujjakon, fülön, csuklón vagy nyakon viselve a drágakövekhez és a jádéhoz hasonló hideg és elegáns szépséggel rendelkeznek, felülmúlva a borostyán és az achát művészi hatásait. A színes és élénk mázak jáde-szerű melegségükkel, jeges textúrájukkal és szikrázó kristályos csillogásukkal a mázak varázslatos szépségének érzetét keltik, teljes mértékben bemutatva a jéghez és a tűzhöz hasonló varázst. Ez pótolhatatlan a más anyagokból készült ékszerekkel, mivel bővítik az ékszertervezés esztétikai látásmódját, és megfelelnek a különböző személyiségű egyének különböző esztétikai igényeinek a modern kiegészítők iránt.
A kerámia ékszerek gyártási folyamata egyszerű és olcsó, így valóban megfizethetőek és jó minőségűek. Ez előnyös az ékszerek népszerűsítése szempontjából.
3. A kerámia ékszerek kategóriái
A kerámia ékszerek kategóriái gazdagok és változatosak; a közös ékszerek közé tartoznak:
(1) Kerámia gyűrűk. Sokféle típus létezik, beleértve a sima kerámia gyűrűket kerámiával mint szalaggal és a kerámiával berakott fémszalaggal ellátott gyűrűket.
(2) Kerámia karkötő. Tipikus példa erre a kék-fehér porcelán karkötő, amelyet fehér agyagra festett természetes kobalt anyagokkal díszítettek, majd átlátszó mázzal fedték be, és magas hőmérsékleten, egy menetben égették ki, így a szín teljesen áthatolhatott a mázon, és egy vibráló kék mintát mutatott, amely elegánsnak és tisztának tűnik. Egy másik típus a jégrepedéses mázas kerámia karkötő. A kerámiában, ha a kerámia test és a máz nem megfelelően van kialakítva a formulázás és az égetés során, a tágulási együtthatóik jelentős különbsége gyakran repedéseket okozhat a máz felületén. A mázfelületen szándékosan létrehozott repedéseknek azonban varázsa van, amelyet a kerámiában repedező máznak neveznek. A "jégrepedéses máz" abban különbözik a crackle-mázolástól, hogy az előbbi többrétegű, háromdimenziós, a rózsaszirmok rétegeire emlékeztető repedések struktúrája, a máz színének variációival kombinálva, ami nagyon jó művészi hatást eredményez. Ezzel szemben az utóbbi egyrétegű repedésekkel rendelkezik.
(3) Kerámia nyaklánc.
(4) Kerámia medál.
(5) Kerámia fülbevaló.
(6) Kerámiaóra.
(7) Kerámia hajtű.
A fenti kerámia ékszerek tipikus példái a következők.
Kerámia sima gyűrű
Fém és kerámia gyűrű
Kerámia karkötő
repedezett mázas kerámia karkötő
Kerámia nyaklánc
18K gyémánt nyaklánc kerámiával
Kerámia fülbevalók
Kerámia medál
Kerámia óra
Kerámia hajtű
Copywrite @ Sobling.Jewelry - Egyedi ékszergyártó, OEM és ODM ékszergyár
III. szakasz Kerámia ékszerek gyártási folyamata
A kerámia nyersanyagok fő összetevői a szilícium és az alumínium. A kerámiák összetétele alapvetően nem különbözik a kőzetekétől; az egyetlen különbség a természetes és a mesterséges között van. A kerámia ékszerek többnyire szinterezett kerámiák, mert nem tudnak olvadt folyadékot folyatni a formákba, mint a fémek és a műanyagok. A bennük rejlő plasztikus deformációs tulajdonságok miatt forró préseléses módszerrel készülnek, ezért porformálással, majd szinterezéssel állítják elő őket. A kerámia ékszerek gyártása négy fő folyamatra osztható: nyersanyag-feldolgozás, agyagtest formázás, mázazás és szinterezés, amelyek az agyag előkészítése, formázás, mázazás és szinterezés, ahogyan a 7-4. ábra mutatja.
1. Az agyag előkészítése
Van egy mondás a kerámiaiparban: "A nyersanyag az alap, az égetés a kulcs. " Ez a mondás tükrözi a nyersanyagok és a kerámiatestek feldolgozásának fontosságát a kerámiagyártásban. A kerámia ékszerek stabil minőségének eléréséhez stabil és megbízható komponensekkel rendelkező nyers ásványi anyagokra és teljesítményre van szükség a porkészítés során. A porcelánkő és a kaolin kinyerése után a nyersanyagokból a durva szennyeződések eltávolítása érdekében zúzással, mosással és egyéb eljárásokkal dolgozzák fel őket, blokkanyagokat képezve, amelyeket ezután finomítják, feldolgozzák és megfelelő test- és mázanyagokká alakítják a különböző porcelánfelhasználásokhoz.
Az agyag előkészítésének célja egyrészt a szennyeződések eltávolítása, másrészt a különböző forrásokból származó, eltérő formázási és égetési tulajdonságokkal rendelkező agyagok kombinálása egy olyan érett agyaggá, amely megfelel a készítő igényeinek, bizonyos égetési hőmérsékleti tartományban, amely megfelelhet a máznak és az égetési hőmérsékletnek. Néha megfelelő módon homokot kevernek hozzá, hogy növeljék az agyag tartószilárdságát magas hőmérsékletű égetési körülmények között, és megakadályozzák a test összeomlását. Néha az égetett agyag színére törekedve néhány színezőanyagot adnak hozzá, hogy "színes testet" hozzanak létre. Az agyag és a porcelán agyag kémiai összetétele megegyezik. Mégis, az időjárás és az újbóli időjárás miatt fizikai tulajdonságaik megváltoztak, aminek eredményeképpen az agyag nagyobb viszkozitással és plaszticitással rendelkezik. Ezzel szemben a porcelán agyagot a törékenység és a magas hőmérsékleten történő nagyobb fokú üvegesedés jellemzi.
2. A weboldal alakítása.
A kerámia alapanyagok előkészítése után kezdődik a formázási szakasz. A formázás során a kerámiaporhoz lágyítószereket és egyéb anyagokat adnak, hogy pasztát hozzanak létre, amelyet aztán meghatározott formájú és méretű félkész termékekké dolgoznak tovább. Az alakítás célja az egyenletes és nagy sűrűségű test elérése, és az alakítási technikák javítása kulcsfontosságú lépés a kerámiatermékek megbízhatóságának növelésében. A kerámia ékszerek esetében különböző formázási módszerek léteznek, amelyeket a termék jellemzőinek megfelelően kell kiválasztani.
Egyetlen személyre szabott ékszer közvetlenül kézzel formázható. Először mindkét kézzel többször átgyúrjuk az agyagot, így a benne lévő légbuborékok eltűnnek, és az agyag "érettebbé" válik. A kézi formázási módszerrel formázza az ékszert a kívánt méretekre. Nagyobb kerámia ékszerek vagy figurák esetében a kerékdobásos módszer is alkalmazható. Miután a kerámiatestet megformáztuk, finomítani kell, nedves kézzel elsimítani, és pecsételni. Ennek célja, hogy a felület ne repedezzen túl korán a száradás miatt, a felületet simává tegye, és az agyagtest esetleges egyenetlenségeit kitöltse és kiegyenlítse.
Jelenleg a legtöbb kerámia ékszert tételekben gyártják, ami általában formázó berendezéseket és formákat igényel a gyártási hatékonyság javítása és a stabil és egyenletes termékminőség elérése érdekében.
(1) Kompressziós alakítás
Ez egy olyan módszer, amely szerves kötőanyagokat ad a poranyaghoz, a kevert műanyagot egy fémformába tölti, és nyomás alkalmazása után egy bizonyos szilárdságú alakos testet képez. Előnye az alacsony költség és a formázott test kis mérethibája. A nyomás a 200~2000kgf/cm tartományban van.2(1kgf/cm2=98,0665kPam).
(2) Izosztatikus préselés
Ez egy olyan módszer, amellyel egyenletes porformák alakíthatók ki. Mivel gumizsákot (formát) használ, gumizsákos formázási módszernek is nevezik. Ennél a módszernél a port egy gumizsákba helyezik, majd a porral töltött gumizsákot egy hidrosztatikus kamrába helyezik alakítás céljából. A hidrosztatikus kamrában lévő nyomás egyenletesen hat a porra, így jól formázott testet kapunk.
(3) Extrudálás alakítása
Ez egy olyan módszer, amely a kevert műanyag nyersanyag extrudálására szolgál a szerszámnyílásból, a formázó kerámia testanyaggal belép a kupakba a kupak ellátási lyukából, a felosztás után vékony falúvá tágul, majd egyesül, így jó nyújthatósággal és kohézióval rendelkező minőséget kapunk. Az extrudálásos formázás során a kötőanyag kiválasztásának optimalizálnia kell mind a kerámia testanyag folyékonyságát, mind az öntapadását.
(4) Fugázás alakítása
Víz és más anyagok felhasználásával létrehozott folyékony iszapból készül, amelyet porózus gipszformába fecskendeznek. A víz az érintkezési felületen keresztül beszivárog a gipszformába, és kemény réteget képez a felületen. Ez a formázási módszer a gipszforma belső felületén olyan alakot hoz létre, amely megegyezik a formázott test alakjával. További felosztása: kétoldali iszapbetáplálási módszer (szilárd injektálási módszer) és egyoldali iszapbetáplálási módszer (üreges injektálási módszer). Az iszapos formázás legfontosabb eszköze egy speciális gipszforma vagy más anyagból készült porózus modell. Gipszforma használata esetén a forma falának acélrudakkal történő megerősítése mellett, hogy ellenálljon a formafej nyomásának, a kisebb átmérőjű porózus tömlőket is megfelelően el kell osztani a forma falán belül. Ezek a kis csövek gyorsan és egyenletesen elvezethetik a vizet a nyomás alatti formázás során, és levegőt fújhatnak be, hogy segítsék a formakivételt. Fém formafej használata esetén kenőanyagokat vagy fűtési módszereket lehet alkalmazni a tapadás megakadályozására. Gipsz öntőfej használatakor a leválasztás során levegőt fújnak a formába, ami a kerámiatestnek a formafejhez való tapadását és a formától való elválását okozza. Végül ismét levegőt fújnak a formafejbe, hogy a test leváljon a formafejről. Az iszapos formázásból származó kerámiatestnek nem kell száradni a formával, ami a műanyagból öntött szabálytalan termékek gyártásához képest nagyobb termelési hatékonyságot eredményez, és a kerámiatest minősége jó, ami ígéretes új eljárást tesz lehetővé.
(5) Forró sajtó alakítása
Ez egy olyan formázási módszer, amely a porhoz műanyagot ad hozzá, és ugyanazt a módszert alkalmazza, mint a gyantaformázás. Bár ez a módszer alkalmas összetett alkatrészek kialakítására, ha a ragasztó mennyisége meghaladja a 15%~25% értéket, a kötésmentesítés nehézkessé válik. Jelenleg ez a módszer nem alkalmas nagyméretű, vastag falú termékekhez.
3. Szárítás
A kerámia szárítása az egyik nagyon fontos folyamat a kerámiagyártási technológiában, és a nem megfelelő szárítás okozza a kerámiatermékek minőségi hibáinak nagy részét. A szárítás viszonylag egyszerű technikai folyamat, de széles körben alkalmazzák; nemcsak a kerámia termékminőségét és hozamát befolyásolja, hanem a kerámiaipari vállalkozások teljes energiafogyasztását is. A szárítási technológiával szemben támasztott alapvető követelmények közé tartozik a gyors szárítási sebesség, az energiatakarékosság, a magas minőség és a környezetszennyezésmentesség.
(1) A kerámiaszárítási folyamat mechanizmusa
A kerámiatestek nedvességtartalma általában 5%~25% között mozog. A kerámiatest és a nedvesség közötti kötési formák, az anyagban a szárítási folyamat során bekövetkező változások és a szárítási sebességet befolyásoló tényezők képezik a szárítók elemzésének és fejlesztésének elméleti alapját. Amikor a kerámiatest egy bizonyos hőmérsékleten és páratartalom mellett nyugodt levegővel érintkezik, elkerülhetetlenül nedvességet bocsát ki vagy vesz fel, aminek következtében a kerámiatest nedvességtartalma elér egy bizonyos egyensúlyi értéket. Amíg a levegő állapota változatlan marad, a kerámiatestben elért nedvességtartalom az érintkezési idő növekedésével már nem változik; ez az érték a kerámiatest egyensúlyi nedvességtartalma az adott levegőállapot mellett. A nedves kerámiatest által az egyensúlyi állapot elérésekor elveszített nedvességet szabad nedvességnek nevezzük. Más szóval a kerámiatest nedvességtartalma az egyensúlyi és a szabad nedvességből áll. Bizonyos légállapotok mellett a szárítás határa a kerámiatest egyensúlyi nedvességtartalmának elérése.
A testben található nedvesség fizikai és kémiai vízre osztható. A szárítási folyamat csak a fizikai vizet érinti, amely tovább oszlik kötött és nem kötött vízre. A nem kötött víz a test nagy hajszálereiben található, és lazán kapcsolódik a testhez. A testben lévő nem kötött víz párolgása hasonló a szabad folyadékfelületen lévő víz párolgásához, ahol a test felületén a vízgőz parciális nyomása megegyezik a felületi hőmérsékleten lévő telített gőznyomással. Amikor a nem kötött víz távozik a testből, az anyag részecskéi közelebb kerülnek egymáshoz, ami térfogatzsugorodást eredményez; ezért a nem kötött vizet zsugorodó víznek is nevezik. A kötött víz a test mikrokapillárisaiban (0,1㎛-nél kisebb átmérőjű) és a kolloid részecskék felületén lévő víz, amely (a fizikai-kémiai kölcsönhatások miatt) szilárdabban kötődik a testhez. Ezért a megkötött víz kilökődésekor a test felszínén a vízgőz parciális nyomása kisebb lesz, mint a test felszíni hőmérsékletén a telített gőznyomás. A szárítási folyamat során, amikor a test felületén lévő vízgőz parciális nyomása megegyezik a környező szárítóközegben lévő vízgőz parciális nyomásával, a szárítási folyamat leáll, és a nedvesség nem tud tovább távozni. Ezen a ponton a testben lévő nedvességet egyensúlyi víznek nevezzük, amely a kötött víz egy része, és mennyisége a szárítóközeg hőmérsékletétől és relatív páratartalmától függ. Amikor a kötött víz kiürül, a test térfogata nem zsugorodik, így viszonylag biztonságos.
(2) A kerámia test szárítási folyamata
A konvektív szárítási folyamatot példaként véve, a kerámiatest szárítási folyamata három egyidejű és egymással összefüggő folyamatra osztható: hőátadás, külső diffúzió és belső diffúzió.
Hőátadási folyamat: A szárítóközeg hője konvekció útján kerül a munkadarab felületére, majd a felületről a munkadarab belsejébe. A munkadarab felületén lévő nedvesség hőt kap és elpárolog, folyadékból gázzá alakul.
Külső diffúziós folyamat: A kerámiatest felületén keletkező vízgőz a felületről a szárítóközegbe áramlik a lamináris áramlási rétegen keresztül diffúzióval, koncentrációkülönbség hatására.
Belső diffúziós folyamat: A nedves test felületéről történő nedvesség elpárolgása miatt a test belsejében nedvességgradiens jön létre, ami elősegíti a nedvesség diffúzióját a magasabb koncentrációjú belső rétegből az alacsonyabb koncentrációjú külső rétegbe, amit nedvességvezetésnek vagy nedvességdiffúziónak nevezünk.
Stabil szárítási körülmények között a kerámiatest felületi hőmérséklete, a nedvességtartalom, a szárítási sebesség és az idő bizonyos összefüggést mutat. Az összefüggések változó jellemzői alapján a szárítási folyamat három szakaszra osztható: fűtési szakasz, állandó sebességű szárítási szakasz és csökkenő sebességű szárítási szakasz.
A fűtési szakaszban, mivel a szárítóközegből a test felületére időegység alatt átadott hő nagyobb, mint a felületi nedvesség elpárolgása által felhasznált hő, a felmelegített felület hőmérséklete fokozatosan emelkedik, amíg el nem éri a szárítóközeg nedves hőmérsékletét. Ezen a ponton a felület által nyert hő és a párolgás által felhasznált hő dinamikus egyensúlyba kerül, és a hőmérséklet állandó marad. Ebben a szakaszban a test nedvességtartalma csökken, és a szárítási sebesség nő.
Az állandó sebességű szárítási szakaszban folytatódik a nem kombinált víz kiürítése. Mivel a test nedvességtartalma viszonylag magas, a felületről elpárolgott vízmennyiség belülről pótolható, vagyis a belső nedvességmozgás sebessége (belső diffúziós sebesség) megegyezik a felületi nedvesség elpárolgásának sebességével, amely szintén megegyezik a külső diffúziós sebességgel, így a felület nedves állapotban marad. Ezenkívül a közegből a test felületére átadott hő megegyezik a nedvesség elpárolgásához szükséges hővel. Ezért a test felületi hőmérséklete állandó marad, egyenlő a közeg nedves hőmérsékletével. A test felületén a vízgőz parciális nyomása megegyezik a felületi hőmérsékleten a telített vízgőz parciális nyomásával, és a száradási sebesség stabil. Ezért nevezik állandó sebességű szárítási szakasznak. Ez a szakasz a nem kötött víz kiürítésére összpontosít, így a test térfogatának zsugorodása következik be, a zsugorodás mértéke lineárisan függ a nedvességtartalom csökkenésétől. Ha nem megfelelően működik, a túl gyors szárítás könnyen deformálhatja és repedezheti a testet, ami száraz hulladékot eredményez. Az állandó szárítási fázis végén az anyag nedvességtartalma egy kritikus értékre csökken. Ekkor, bár az anyag belső nedvessége még mindig szabad víz, a felületi rétegben elkezd megjelenni a kötött víz.
A csökkenő sebességű szárítási szakaszban a test nedvességtartalma csökken, és a belső diffúziós sebesség nem tud lépést tartani a felületi nedvesség párolgási sebességével és a külső diffúziós sebességgel. A felület már nem nedves, és a száradási sebesség fokozatosan csökken. Ahogy a felületi nedvesség elpárolgásához szükséges hőmennyiség csökken, az anyag hőmérséklete fokozatosan emelkedni kezd. A vízgőz gőznyomása az anyag felületén kisebb, mint a vízgőz telített gőznyomása a felületi hőmérsékleten. Ebben a szakaszban a megkötött víz távozik; a test nem megy át térfogatzsugorodáson, és nem keletkezik szárítási hulladék. Amikor az anyagból kiáramló nedvesség megegyezik az egyensúlyi nedvességgel, a száradási sebesség nulla lesz, és a szárítási folyamat befejeződik. Még ha a szárítási idő meg is hosszabbodik, az anyag nedvességtartalma már nem változik. Ekkor az anyag felületi hőmérséklete megegyezik a közeg száraz hőmérsékletével, a felületi gőznyomás pedig a közeg gőznyomásával. A szárítási sebesség a lassú szárítási szakaszban a belső diffúziós sebességtől függ, ezért belső diffúziószabályozási szakasznak is nevezik. Ekkor olyan tényezők, mint az anyag szerkezete, alakja és mérete befolyásolják a száradási sebességet.
(3) A száradási sebességet befolyásoló tényezők
A száradási sebességet befolyásoló tényezők közé tartozik a hőátadás, valamint a külső és belső diffúziós sebesség.
① Gyorsítja a hőátadási sebességet. A hőátadási sebesség felgyorsítása érdekében a következő három pontot kell elérni: először is, növelje a szárítóközeg hőmérsékletét, például növelje a forró gáz hőmérsékletét a szárítókemencében, növelje a forrólevegő kemencét stb., de a kerámiatest felületi hőmérséklete nem emelkedhet túl gyorsan a repedések elkerülése érdekében; másodszor, növelje a hőátadási területet: például, váltson egyoldalas szárításról kétoldalas szárításra, rakja a kerámiatesteket rétegekbe vagy csökkentse a rétegek számát, növelve a forró gázzal való érintkezési felületet; harmadszor, javítsa a konvektív hőátadási együtthatót.
② Növelje a külső diffúziós sebességet. Amikor a szárítás az állandó sebességű szárítási szakaszban van, a külső diffúziós ellenállás lesz a fő ellentmondás, amely befolyásolja a teljes szárítási sebességet. Ezért a külső diffúziós ellenállás csökkentése és a külső diffúziós sebesség növelése van a legnagyobb hatással a teljes szárítási ciklus lerövidítésére. A külső diffúziós ellenállás elsősorban a határrétegben jelentkezik, ezért a következő három ponttal kell foglalkozni: először is, növelje a közeg áramlási sebességét a határréteg vastagságának csökkentése érdekében, ezáltal javítva a konvektív hőátadási együtthatót; a konvektív tömegátadási együttható is növelhető a szárítási sebesség növelésének elősegítése érdekében; másodszor, csökkentse a közeg vízgőzkoncentrációját és növelje a tömegátadási területet, ami szintén javíthatja a szárítási sebességet; harmadszor, növelje a nedvesség belső diffúziós sebességét.
A nedvesség belső diffúziós sebességét a nedvességdiffúzió és a hődiffúzió együttesen befolyásolja. A nedvességdiffúzió a víz mozgása, amelyet az anyagon belüli nedvességgradiens okoz. Ezzel szemben a termikus diffúzió az anyagon belüli hőmérséklet-gradiens által okozott mozgás. A belső diffúziós sebesség növeléséhez a következő öt pontra kell figyelni: Először is, igazítsa a termikus diffúzió és a nedvesség diffúzió irányait, azaz próbálja meg az anyag közepén a hőmérsékletet magasabbra állítani, mint a felszínen, például távoli infravörös fűtéssel vagy mikrohullámú fűtéssel; másodszor, amikor a termikus diffúzió és a nedvesség diffúzió irányai összehangolódnak, fokozza a hőátadást az anyagon belüli hőmérsékleti gradiens növelése érdekében; amikor a kettő ellentétes, a hőmérsékleti gradiens erősítése, bár növeli a hődiffúzióval szembeni ellenállást, fokozhatja a hőátadást, növelheti az anyag hőmérsékletét, és növelheti a nedvesség diffúzióját, ezáltal gyorsítva a szárítást; harmadszor, csökkentse a test vastagságát, egyoldalú szárításról kétoldalú szárításra váltva; negyedszer, csökkentse a közeg teljes nyomását, ami előnyös a nedvesség diffúziós együtthatójának növelése szempontjából, ezáltal növelve a nedvesség diffúziós sebességét; ötödször, vegye figyelembe a kerámia test tulajdonságaival és alakjával kapcsolatos egyéb tényezőket.
(4) A szárítási technológiák osztályozása
A szárítás természetes és mesterséges szárításra osztható, attól függően, hogy egy szárítórendszer vezérli-e azt. Mivel a mesterséges szárítás emberek irányítják a szárítási folyamatot, ezért kényszerített szárításnak is nevezik.
A különböző szárítási módszerek szerint négy típusba sorolható.
- Konvektív szárítás. Jellemzője, hogy szárítóközegként gázt használ, amelyet bizonyos sebességgel fúj a munkadarab felülete fölé a szárítás megkönnyítése érdekében.
- Sugárszárítás. Ez a módszer infravörös, mikrohullámú és egyéb elektromágneses sugárzási energiát használ a szárított test besugárzására, ami lehetővé teszi a szárítást.
- Vákuumszárítás. Ennél a módszernél a kerámia testet vákuumban (negatív nyomáson) szárítják. A zöld testet nem kell fűteni, de a negatív nyomás bizonyos szintű előállításához szivattyúberendezésre van szükség, így a rendszert le kell zárni, ami megnehezíti a folyamatos gyártást.
- Kombinált szárítás. Jellemzője két vagy több szárítási módszer átfogó alkalmazása, hogy kihasználják erősségeiket, kiegészítve egymást, ami gyakran ideális szárítási hatást eredményez.
Egyes szárítási módszerek aszerint is feloszthatók szakaszos szárítókra és folyamatos szárítókra, hogy a szárítási folyamat folyamatos-e. A folyamatos szárítók a szárítóközeg és a munkadarab mozgásának iránya alapján tovább osztályozhatók egyidejű, ellenáramú és kevert áramlású szárítókra. Formájuk alapján kamraszárítókra, alagútszárítókra stb. is kategorizálhatók.
4. Szinterezés
Miután a kerámia ékszereket alakították és finomították, lehet őket égetni. A szinterelési hőmérséklet és az anyagválasztás határozza meg a kerámia tulajdonságait.
(1) Sinterelési mechanizmus
A szinterezés az a folyamat, amelynek során a szemcsés kerámia-zöldtesteket magas hőmérsékletű kemencébe helyezik, hogy erős, szilárd anyaggá sűrűsödjenek. A szinterezés a testanyag részecskék közötti üregek megszüntetésével kezdődik, lehetővé téve a megfelelő szomszédos részecskék sűrű testekké való kötését. A szinterezési folyamatnak azonban két alapvető feltételnek kell megfelelnie: ① kell lennie egy tömegszállítási mechanizmusnak; ② kell lennie egy energiának (hőenergiának), amely elősegíti és fenntartja a tömegszállítást.
Jelenleg a finomkerámiák szinterelési mechanizmusai négyféle szinterelési móddal rendelkeznek: gázfázisú szinterezés, szilárd fázisú szinterezés, folyadékfázisú szinterezés és reaktív folyadékos szinterezés. Anyagszerkezeti mechanizmusaik és szinterezési hajtóerejük eltérőek. A fő szinterelési mechanizmusok a folyadékfázisú és a szilárd fázisú szinterezés, különösen a hagyományos kerámiák és a legtöbb elektronikus kerámia esetében, amelyek a folyadékfázis kialakulására, a viszkózus áramlásra és az oldódás-csapadékképződési folyamatokra támaszkodnak. Ezzel szemben a nagy tisztaságú, nagy szilárdságú szerkezeti kerámiák szinterezése főként a szilárd fázisú szinterezésen alapul, amely az anyagvándorlást szemcsehatár-diffúzióval vagy rácsdiffúzióval éri el.
(2) Kerámia szinterezéséhez használt kemencék
A kerámia anyagokat és termékeket különböző kemencékben lehet égetni, akár szakaszos, akár folyamatos égetésű kemencékben. Az előbbi időszakos és alkalmas kis tételek vagy speciális égetési módszerek számára. Az utóbbit nagyüzemi termeléshez és viszonylag alacsony égetési körülményekhez használják. A kerámia ékszerekhez leggyakrabban használt kemence az elektromos kemence. Az égetési hőmérséklet és a szükséges atmoszféra határozza meg a kiválasztandó kemence típusát. A hagyományos kerámia égetési hőmérsékletek osztályozása szerint az 1100 ℃ alatti hőmérséklet az alacsony hőmérsékletű szinterezés, az 1100~1250 ℃ közötti hőmérséklet a közepes hőmérsékletű szinterezés, az 1250~1450 ℃ közötti hőmérséklet a magas hőmérsékletű szinterezés, az 1450 ℃ feletti pedig az ultramagas hőmérsékletű szinterezés.
(3) Fő szinterelési technikák kerámiákhoz
A kerámia szinterezésének számos technikai módszere létezik.
① Normál nyomás alatti szinterezés (más néven nyomás nélküli szinterezés). A kerámiatest szabad szinterezésére utal légköri nyomás alatt. A szinterezés külső erők nélkül kezdődik, amikor a hőmérséklet általában eléri az anyag olvadáspontját 0,5~0,8 között. Ezen a hőmérsékleten a szilárd fázisú szinterezés elegendő atomdiffúziót okozhat. Ezzel szemben a folyadékfázisú szinterezés elősegítheti a folyékony fázis kialakulását, vagy kémiai reakciók révén folyékony fázist hozhat létre a diffúzió és a viszkózus áramlás megkönnyítése érdekében. Az égetési görbe pontos megfogalmazása döntő fontosságú a normál nyomású szinterezésnél. A megfelelő fűtési rendszerrel biztosítható, hogy a termékekben csökkenjen a repedés és a szerkezeti hibák száma, ezáltal javuljon a hozam.
② Forró préseléses szinterezés és forró izosztatikus préseléses szinterezés. A forró préseléses szinterezés bizonyos nyomás (10 ~ 40 MPa) alkalmazására utal a szinterelési folyamat során, amely elősegíti az anyag gyorsított áramlását, átrendeződését és sűrűsödését. A forró sajtolásos szinterezés során alkalmazott hőmérséklet általában 100 ℃-kal alacsonyabb, mint a hagyományos nyomásos szinterezésnél, főként a különböző termékektől és attól függően, hogy keletkezik-e folyékony fázis. A forró sajtolásos szinterezési módszer előre kialakított formákat használ, vagy közvetlenül a formába tölti a port, így a folyamat viszonylag egyszerű. Az ezzel a szinterelési módszerrel készült termékek nagy sűrűségűek, az elméleti sűrűség eléri a 99%-t, és kiváló teljesítményűek. Ez a szinterelési módszer azonban nem alkalmas összetett alakú termékek előállítására, kisebb a gyártási méret és magasabbak a költségek.
A folyamatos forró sajtolásos szinterezés nagy termelési hatékonysággal rendelkezik, de a berendezések és a formák költségei viszonylag magasak, és nem kedvez a túl vastag termékek tüzelésének. A forró izosztatikus sajtolásos szinterezés leküzdi a fenti hiányosságokat, és alkalmas összetett alakú termékek előállítására. Jelenleg néhány csúcstechnológiai termék, például kerámiacsapágyak, tükrök, katonai alkalmazásokhoz szükséges nukleáris üzemanyag és fegyvercsövek is használhatják ezt a szinterelési eljárást.
③ Reaktív szinterezés. Az anyagok szinterezésének ez a módszere a gáz- vagy folyadékfázis és a mátrixanyag közötti kölcsönhatásból ered. A legjellemzőbb reprezentatív termékek a reakciószinterezett szilíciumkarbid és a reakciószinterezett szilícium-nitrid. Ennek a szinterelési módszernek az előnyei az egyszerűség, a termékek enyhe vagy nem enyhe feldolgozhatósága, valamint az összetett alakú termékek előállításának képessége. Hátránya, hogy a végtermékekben reakcióba nem lépett termékek maradnak vissza, a szerkezetet nehéz ellenőrizni, és a vastagabb termékek teljes reaktív szinterezése kihívást jelent.
A szilícium-karbid és a szilícium-nitrid reakciószinterezése mellett a közelmúltban új módszer jelent meg az alumínium-oxid reakciószinterezésére. Ez a módszer az Al por oxidációs reakcióját használhatja fel az Al2O3 és Al2O3-Al kompozitok jó anyagjellemzőkkel.
④ Folyékony fázisú szinterezés. Sok oxidkerámia alacsony olvadáspontú adalékanyagokat használ az anyag szintereződésének elősegítésére. Az adalékanyagok hozzáadása általában nem befolyásolja az anyag teljesítményét, sőt bizonyos funkciókat akár pozitívan is befolyásolhat. Mivel az adalékanyagokat magas hőmérsékletű szerkezetekhez használják, fontos megjegyezni, hogy a szemcsehatárokon lévő üveg egy fő tényező, amely a magas hőmérsékletű mechanikai tulajdonságok csökkenését okozza. Ha magas olvadáspontú vagy viszkozitású folyadékfázist választunk, vagy ha megfelelő folyadékfázis-összetételt választunk, majd ezt követően magas hőmérsékletű hőkezeléssel bizonyos kristályfázisokat csapunk ki a szemcsehatárokon, javíthatjuk az anyag kúszásállóságát.
⑤ Mikrohullámú szinterezési módszer. Ez egy olyan módszer, amely mikrohullámú energiát használ közvetlen fűtéshez és szinterezéshez. Jelenleg léteznek mikrohullámú szinterező kemencék 1 m3 térfogattal és 1650 ℃ tüzelési hőmérséklettel. A hőmérséklet meghaladhatja a 2000 ℃-ot, ha szabályozott atmoszférájú grafittal segített fűtőkemencét használnak. Megjelent egy 15 m hosszú mikrohullámú folyamatos fűtésű alagútkemencés készülék is. A mikrohullámú kemencék használata a kerámiák szinterezéséhez a termékminőség és az energiafogyasztás csökkentése tekintetében jobb, mint más kemencéké.
⑥ Arc plazmaszinterezési módszer. Fűtési módszere eltér a melegsajtolástól; impulzusos áramellátást alkalmaz a termékre, miközben egyidejűleg feszültséget alkalmaz, keményíti és sűríti az anyagot. Kísérletek azt mutatták, hogy ez a módszer gyorsan szinterez, lehetővé téve az anyagok finom szemcsés, nagy sűrűségű struktúrák kialakítását, ami várhatóan alkalmasabb lesz a nanoméretű anyagok szinterezésére. Ez azonban még mindig a kutatás és fejlesztés szakaszában van, és számos kérdést kell alaposan megvizsgálni.
⑦ Saját gyártású szinterezési módszer. Ez egy olyan módszer, amellyel precíziós kerámiatermékek állíthatók elő az anyag gyors exoterm kémiai reakciója révén, ami energiát takarít meg és csökkenti a költségeket.
⑧ Gázfázisú leválasztási módszer. Két kategóriára osztható: a fizikai gázfázisú módszer és a kémiai gázfázisú módszer. A fizikai módszer fő típusai a porlasztásos és a párologtatásos leválasztás. A porlasztás során egy sík célanyagot vákuumban elektronokkal bombáznak, és ezzel gerjesztik a célanyag atomjait, amelyek aztán bevonják a mintaszubsztrátot. Bár a bevonási sebesség lassú, és csak vékony bevonatokhoz használható, lehetővé teszi a tisztaság ellenőrzését, és nem igényel szubsztrátfűtést. A kémiai gőzfázisú leválasztási módszer során a szubsztrátot felmelegítik, miközben reaktív gázokat vagy gázkeverékeket vezetnek be, amelyek magas hőmérsékleten bomlanak vagy reagálnak, és a termékeket a szubsztráton lerakják, sűrű anyagokat képezve. A módszer előnye, hogy nagy sűrűségű, finom kristályos szerkezeteket lehet előállítani, és az anyagok optikai átlátszósága és mechanikai tulajdonságai jobbak, mint a más szinterelési eljárásokkal kapott anyagoké.
5. Üvegezés
A kerámiatest magas hőmérsékletű égetés után keletkező kristályos fázisokból, üvegfázisokból, a nyersanyagokban lévő, nem reagált kvarcból és pórusokból áll. A kristályos fázisú anyag javíthatja a kerámiatermékek fizikai és kémiai tulajdonságait, például növelheti a mechanikai szilárdságot, a kopásállóságot és a hőstabilitást. Mégis, gyenge fényáteresztő képességgel és durva keresztmetszettel rendelkezik. Az üvegfázisú anyag kitölti a kristályos fázisú anyagot, hogy az egy összefüggő egésszé váljon, és így javítsa a kerámia általános teljesítményét. Az üvegfázis mégis törékeny, gyenge hőstabilitással és kopásállósággal rendelkezik, ezért az üvegfázist egy bizonyos tartományon belül kell szabályozni. Az üvegfázis javíthatja a kerámia fényáteresztő képességét, finomabbá téve a keresztmetszetet.
A kerámiákat mázas és mázatlan kerámiákra lehet osztani, de a díszítéshez a túlnyomó többségnek mázasnak kell lennie. Ha nincs máz a kerámiadíszeken, bármilyen szép is a forma vagy bármilyen újszerű is a stílus, azok elveszítik varázsukat. A kerámia a tűz művészete, és a tűz hatására különböző változások következnek be, de elsősorban a máz az, ami a tűzben megváltozik. A mázas kerámiák felületén a máz nagyon hasonlít az üveghez, ami a kerámiaeszközöknek sima és fényes felületet ad. Díszítő célt szolgál, vizuálisan vonzóvá teszi a kerámiát, és növeli a kerámia mechanikai szilárdságát, felületi keménységét és kémiai korrózióval szembeni ellenállását. Ezenkívül, mivel a máz egy sima üvegszerű anyag, nagyon kevés pórussal, könnyen tisztítható a szennyeződés, ami kényelmet biztosít a felhasználó számára.
A máz, akárcsak a kerámia test, kőzetből vagy földből készül, de abban különbözik a testtől, hogy a tűzben könnyebben megolvad. Amikor a kemencében az intenzív hő hatására az anyag félig olvadt állapotba kerül, a máz alapanyagainak teljesen folyékony állapotba kell olvadniuk. Lehűlés után ez a folyadék megszilárdul, és mázzá válik. A máz egy üvegszerű réteg a nem nedvszívó porcelán felületén; a szinterezett máz szilikát, a szilikát forrása pedig növényi hamu és földpát.
A mázhoz különböző színes fémoxidokkal égetett kerámiákat adtak, hogy gazdag színeket jelenítsenek meg. A kerámiadíszekhez használt mázak nagyon változatosak, főként a vörös máz, ciánmáz, zöld máz, sárga máz, kék máz, fehér máz, fekete máz, lila máz, Ru kemence máz, teapormáz és sok más. A színes mázak mellett számos típus létezik, például kristályos máz, repedező máz és matt máz. A színes mázakat tovább osztják magas hőmérsékletű és alacsony hőmérsékletű mázakra, több mint 60 féle magas hőmérsékletű színes mázzal és több mint 30 féle alacsony hőmérsékletű színes mázzal, és a nyersanyagok sokfélesége számos. A kerámiadíszekhez használt porcelán agyag viszonylag kifinomult anyagválasztékkal rendelkezik, és a legtöbbet magas hőmérsékletű mázzal vonják be. A máz vízállóvá teszi a tárgyak felületét, csillogást ad nekik, tiszta és fényes érzetet biztosít, növeli a szilárdságukat, és könnyen tisztíthatóvá teszi őket. Ezeken a mázszíneken keresztül a kerámiadíszek gazdag művészi hatást tudnak felmutatni.
Az üvegezés számos módszere a mártás, az öntés, az ecsetelés és a permetezés. A mártás során az egész darabot megfelelően vastag mázba mártják, és hagyják, hogy a máz természetes módon felszívódjon egy bizonyos vastagságig. Az ecsetelés során a mázba mártott ecsettel viszik fel a mázat a darabra, és az ecset oldalát használva különleges hatást érhetnek el. A permetezés során a mázat egy permetezőgép segítségével viszik fel a testre. A mázazás módszere a kerámiadísz dizájnjának megfelelően választható, ezt követi az alacsony hőmérsékleten történő szinterezés, végül pedig a speciálisan erre a célra kialakított állványokra való felakasztás száradásra, aminek eredményeképpen gyönyörű kerámiadíszek születnek.
