Овладяване на съставянето на глазури: Цялостно ръководство за керамици от цял свят

Съставянето на глазури е сложен, но възнаграждаващ аспект на керамиката. Разбирането на принципите зад създаването на глазури ви дава възможност да постигате уникални ефекти, да решавате проблеми и в крайна сметка да изразявате по-пълно своята артистична визия. Това цялостно ръководство предоставя задълбочен поглед в света на съставянето на глазури, обхващайки всичко от основите на химията на глазурата до напреднали техники за създаване на зашеметяващи и надеждни глазури. Независимо дали сте начинаещ, който тепърва започва, или опитен керамик, който иска да усъвършенства уменията си, това ръководство ще ви снабди със знанията и инструментите, необходими за овладяване на изкуството на съставянето на глазури.

Разбиране на химията на глазурата

Глазурата е по същество тънък слой стъкло, слят с керамичното тяло по време на изпичането. За да разберете как работят глазурите, е от съществено значение да схванете някои основни концепции на химията на стъклото.

Трите стълба на глазурата: Флюс, стабилизатор и стъклообразувател

Глазурите се състоят от три основни компонента, често наричани "трите стълба":

Флюсове: Тези материали понижават точката на топене на глазурата. Често срещани флюсове включват натриеви, калиеви, литиеви, калциеви, магнезиеви, бариеви и цинкови оксиди. Различните флюсове влияят на глазурата по различни начини, като оказват въздействие върху нейната точка на топене, реакция на цветовете и повърхностна текстура. Например, калцинираната сода (натриев карбонат) е силен флюс, но може да причини напукване, ако се използва в излишък. Литиевият карбонат е друг мощен флюс, често използван за създаване на живи цветове и гладки повърхности.
Стабилизатори: Тези материали осигуряват структура и стабилност на разтопената глазура. Най-важният стабилизатор е алуминиевият оксид (Al₂O₃), който обикновено се въвежда чрез глинести минерали като каолин или чрез алуминиев хидрат. Алуминиевият оксид увеличава вискозитета на глазурата, предотвратявайки нейното стичане от съда по време на изпичане, и също така увеличава нейната издръжливост.
Стъклообразуватели: Силициевият диоксид (SiO₂) е основният стъклообразувател. Той формира стъкловидната мрежа на глазурата. Силициевият диоксид има много висока точка на топене сам по себе си, поради което са необходими флюсове, за да се стопи при температурите на керамично изпичане. Кварцът и кремъкът са често срещани източници на силициев диоксид в глазурите.

Единна молекулна формула (UMF)

Единната молекулна формула (UMF) е стандартизиран начин за представяне на химичния състав на глазура. Тя изразява относителните моларни съотношения на различните оксиди във формулата на глазурата, като сумата на флюсовете е нормализирана до 1.0. Това позволява по-лесно сравнение и анализ на различни рецепти за глазури.

UMF е структурирана по следния начин:

Флюсове: RO (напр. CaO, MgO, BaO, ZnO) + R₂O (напр. Na₂O, K₂O, Li₂O) = 1.0

Стабилизатор: R₂O₃ (напр. Al₂O₃)

Стъклообразувател: RO₂ (напр. SiO₂)

Разбирането на UMF ви позволява да регулирате пропорциите на различните оксиди във вашата формула за глазура, за да постигнете специфични свойства. Например, увеличаването на съдържанието на силициев диоксид обикновено ще направи глазурата по-издръжлива и по-малко склонна към напукване, докато увеличаването на съдържанието на флюс ще понижи температурата на топене и ще направи глазурата по-течна.

Изследване на суровините

В съставянето на глазури може да се използва голямо разнообразие от суровини, всяка от които допринася със специфични оксиди и влияе на крайните свойства на глазурата. Разбирането на тези материали е от решаващо значение за създаването на успешни глазури.

Често срещани материали за глазури и техните роли

Глини: Каолинът (китайска глина) е често срещан източник на алуминиев оксид и силициев диоксид. Той помага за суспендирането на глазурата във вода и придава плътност на партидата глазура. Може да се използва и пластична глина, но тя съдържа повече примеси и може да повлияе на цвета на глазурата.
Източници на силициев диоксид: Кварцът и кремъкът са чисти форми на силициев диоксид. Те често са фино смлени, за да се осигури правилно топене. Може да се използва и пясък, но той трябва да е много чист и без примеси.
Фелдшпати: Тези минерали са сложна смес от силициев диоксид, алуминиев оксид и различни флюсове (натрий, калий, калций). Те са често срещан източник на множество оксиди в глазурите. Примерите включват:

Натриев фелдшпат (Албит): С високо съдържание на натриев оксид.
Калиев фелдшпат (Ортоклаз): С високо съдържание на калиев оксид.
Калциев фелдшпат (Анортит): С високо съдържание на калциев оксид.

Карбонати: Тези материали се разлагат по време на изпичането, отделяйки въглероден диоксид и оставяйки след себе си метален оксид. Примерите включват:

Калциев карбонат (Винервайс): Източник на калциев оксид.
Магнезиев карбонат (Магнезит): Източник на магнезиев оксид.
Бариев карбонат: Източник на бариев оксид (използвайте с повишено внимание - токсичен!).
Стронциев карбонат: Източник на стронциев оксид.

Оксиди: Чисти метални оксиди могат да се добавят към глазури за постигане на специфични цветове и ефекти. Примерите включват:

Железен оксид (червен железен оксид, черен железен оксид): Произвежда кафяви, жълти, зелени и черни цветове, в зависимост от атмосферата на изпичане.
Меден оксид (меден карбонат): Произвежда зелени цветове при окислителна среда и червени при редукционна.
Кобалтов оксид (кобалтов карбонат): Произвежда наситени сини цветове.
Манганов диоксид: Произвежда кафяви, лилави и черни цветове.
Хромов оксид: Произвежда зелени цветове.
Титанов диоксид: Произвежда рутилови ефекти и може да повлияе на цвета.

Фрити: Това са предварително стопени стъкла, които са смлени на прах. Те се използват за въвеждане на флюсове и други оксиди в по-стабилна и предвидима форма. Фритите са особено полезни за включване на разтворими материали като боракс или материали, които отделят газове по време на изпичане, като карбонатите. Използването на фрити може да помогне за минимизиране на дефектите по глазурата.
Други добавки:

Бентонит: Глина, която действа като суспендиращ агент и помага за поддържане на глазурата в суспензия.
CMC лепило (Карбоксиметилцелулоза): Органично лепило, използвано за подобряване на адхезията на глазурата и предотвратяване на утаяването.
Английска сол (магнезиев сулфат): Може да се добави за дефлокулация на глазурата и подобряване на нейните свойства при нанасяне с четка.

Съображения за безопасност

Много материали за глазури са опасни при вдишване или поглъщане. Винаги носете респиратор, когато работите със сухи материали за глазури, и работете в добре проветриво помещение. Някои материали, като бариев карбонат, са особено токсични и изискват допълнително внимание. Винаги се консултирайте с Информационния лист за безопасност (MSDS) за всеки материал, който използвате, и следвайте препоръчителните предпазни мерки.

Техники за изчисляване на глазури

Изчисляването на рецепти за глазури може да изглежда обезсърчително в началото, но това е решаващо умение за разбиране и манипулиране на формулите на глазурите. Има няколко метода за изчисляване на глазури, вариращи от прости процентни изчисления до по-сложни UMF изчисления.

От проценти към грамове: Рецепти за партиди

Повечето рецепти за глазури първоначално се представят като проценти. За да създадете партида глазура, трябва да преобразувате тези проценти в грамове (или други единици за тегло). Процесът е лесен:

Определете общия размер на партидата, която искате да направите (напр. 1000 грама).
Умножете всеки процент в рецептата по общия размер на партидата.
Разделете резултата на 100, за да получите теглото на всеки материал в грамове.

Пример:

Дадена е рецепта за глазура:

Фелдшпат: 50%
Каолин: 25%
Винервайс: 25%

За да направите партида от 1000 грама, изчислението ще бъде:

Фелдшпат: (50/100) * 1000 = 500 грама
Каолин: (25/100) * 1000 = 250 грама
Винервайс: (25/100) * 1000 = 250 грама

Използване на софтуер за изчисляване на глазури

Няколко софтуерни програми и онлайн инструменти могат значително да опростят изчисляването на глазури. Тези инструменти ви позволяват да въведете желаната UMF или целеви проценти на оксиди, и те ще изчислят рецептата на партидата за вас. Те също така ви позволяват лесно да коригирате рецептата и да видите как това се отразява на общия състав на глазурата. Някои популярни опции включват:

Insight-Live: Уеб-базирана програма за изчисляване на глазури с широк набор от функции, включително UMF изчисление, база данни с материали и споделяне на рецепти.
GlazeMaster: Десктоп софтуерна програма за изчисляване на глазури и управление на рецепти.
Matrix: Друга уеб-базирана опция за изчисляване на глазури.

Разбиране на граничните формули

Граничните формули са насоки, които определят приемливите диапазони за различните оксиди в глазурата. Те предоставят рамка за създаване на балансирани и стабилни глазури. Като се придържате към граничните формули, можете да сведете до минимум риска от дефекти по глазурата като напукване, отлюспване и разтваряне.

Например, типична гранична формула за глазура за конус 6 може да бъде:

Al₂O₃: 0.3 - 0.6
SiO₂: 2.0 - 4.0

Това означава, че съдържанието на алуминиев оксид в глазурата трябва да бъде между 0.3 и 0.6 мола, а съдържанието на силициев диоксид трябва да бъде между 2.0 и 4.0 мола.

Температура и атмосфера на изпичане

Температурата и атмосферата на изпичане имат дълбоко въздействие върху крайния вид на глазурата. Различните глазури са проектирани да зреят при различни температури, а атмосферата в пещта може значително да повлияе на цвета и текстурата на глазурата.

Разбиране на температурите по конуси

Температурите на керамично изпичане обикновено се измерват с помощта на пирометрични конуси. Това са малки, тънки пирамиди, изработени от керамични материали, които омекват и се огъват при определени температури. Различните номера на конусите съответстват на различни температурни диапазони.

Често срещаните диапазони на изпичане включват:

Конус 06-04 (Нискотемпературно изпичане): Приблизително 1000-1063°C (1830-1945°F). Подходящо за фаянс и раку.
Конус 5-6 (Среднотемпературно изпичане): Приблизително 1186-1222°C (2167-2232°F). Популярен диапазон за каменина и порцелан.
Конус 8-10 (Високотемпературно изпичане): Приблизително 1250-1305°C (2282-2381°F). Обикновено се използва за порцелан и високотемпературна каменина.

Окислително срещу редукционно изпичане

Атмосферата в пещта по време на изпичане може да бъде окислителна или редукционна. Окислителната атмосфера е тази с много кислород, докато редукционната атмосфера е тази с ограничено количество кислород.

Окислително изпичане: Постига се в електрически пещи и в газови пещи с достатъчно подаване на въздух. Окислителното изпичане обикновено произвежда по-ярки и по-постоянни цветове.
Редукционно изпичане: Постига се в газови пещи чрез ограничаване на подаването на въздух. Редукционното изпичане създава богата на въглерод атмосфера, която може да промени окислителните състояния на металните оксиди, което води до уникални и често непредсказуеми цветови ефекти. Медно-червените глазури, например, обикновено се постигат чрез редукционно изпичане.

Отстраняване на дефекти по глазурата

Дефектите по глазурата са често срещани предизвикателства в керамиката, но разбирането на причините за тези дефекти може да ви помогне да ги предотвратите и коригирате.

Често срещани дефекти по глазурата и техните причини

Напукване (кракле): Мрежа от фини пукнатини по повърхността на глазурата. Напукването обикновено се причинява от несъответствие в термичното разширение между глазурата и глиненото тяло. Глазурата се свива повече от глиненото тяло по време на охлаждане, което я кара да се напука. Решенията включват:

Увеличаване на съдържанието на силициев диоксид в глазурата.
Намаляване на алкалното съдържание (натрий, калий, литий) в глазурата.
Използване на глинено тяло с по-ниско термично разширение.

Отлюспване: Обратното на напукването, при което глазурата се отлющва от керамичното тяло. Отлюспването се причинява от по-малкото свиване на глазурата в сравнение с глиненото тяло по време на охлаждане. Решенията включват:

Намаляване на съдържанието на силициев диоксид в глазурата.
Увеличаване на алкалното съдържание в глазурата.
Използване на глинено тяло с по-високо термично разширение.

Свличане: Глазурата се отдръпва от повърхността по време на изпичане, оставяйки голи петна върху керамиката. Свличането може да бъде причинено от:

Нанасяне на твърде дебел слой глазура.
Нанасяне на глазура върху прашна или мазна повърхност.
Използване на глазура с високо повърхностно напрежение.

Иглени дупчици: Малки дупки по повърхността на глазурата. Иглените дупчици могат да бъдат причинени от:

Газове, изпускани от глиненото тяло или глазурата по време на изпичане.
Недостатъчно време на задържане при пиковата температура на изпичане.
Нанасяне на глазура върху поресто или недостатъчно изпечено глинено тяло.

Разтичане: Глазурата тече прекомерно по време на изпичане, което я кара да капе от съда. Разтичането се причинява от:

Използване на глазура с много нисък вискозитет.
Прекомерно изпичане на глазурата.
Нанасяне на твърде дебел слой глазура.

Образуване на мехури: Големи мехури по повърхността на глазурата. Образуването на мехури може да бъде причинено от:

Прекомерно изпичане на глазурата.
Газове, уловени в глазурата по време на изпичане.
Високи нива на карбонати в глазурата.

Матиране: Глазура, която не е достатъчно лъскава. Матирането може да бъде причинено от:

Недостатъчно изпичане.
Твърде много алуминиев оксид в глазурата.
Девитрификация (образуване на кристали на повърхността).

Диагностично тестване

При отстраняване на дефекти по глазурата е полезно да се проведат диагностични тестове за идентифициране на основната причина. Някои полезни тестове включват:

Линейно смесване: Постепенно променяне на пропорцията на два материала в глазура, за да се види как това се отразява на свойствата на глазурата.
Триаксиално смесване: Смесване на три различни материала в различни пропорции, за да се изследва по-широк спектър от възможности за глазури.
Тест за термично разширение: Измерване на термичното разширение на глазурата и глиненото тяло, за да се провери за съвместимост.
Тест за температурен диапазон на изпичане: Изпичане на глазурата при различни температури, за да се определи оптималният й диапазон на изпичане.

Напреднали техники за глазури

След като имате солидно разбиране на основите на съставянето на глазури, можете да започнете да изследвате по-напреднали техники за създаване на уникални и сложни ефекти.

Рутилови глазури

Рутилът (титанов диоксид) е универсален материал, който може да създаде широк спектър от ефекти в глазурите, от фина пъстрота до драматичен растеж на кристали. Рутиловите глазури често имат петнист или на ивици вид, с вариации в цвета и текстурата. Ефектът се дължи на кристализацията на титановия диоксид от разтопената глазура по време на охлаждане.

Кристални глазури

Кристалните глазури се характеризират с растежа на големи, видими кристали на повърхността на глазурата. Тези кристали обикновено са цинково-силикатни (вилемитни) кристали. Кристалните глазури изискват прецизен контрол на графика на изпичане и състава на глазурата, за да се постигне успешен растеж на кристали.

Опалесцентни глазури

Опалесцентните глазури проявяват млечен или иридесцентен вид, подобен на скъпоценните камъни опал. Този ефект се причинява от разсейването на светлината от малки частици, суспендирани в глазурата. Опалесценцията може да бъде постигната чрез добавяне на материали като калаен оксид, циркониев оксид или титанов диоксид към глазурата.

Вулканични глазури

Вулканичните глазури се характеризират със своята груба, кратерна и мехурчеста повърхност, наподобяваща вулканична скала. Тези глазури често се създават чрез добавяне на материали, които се разлагат и отделят газове по време на изпичане, създавайки характерната повърхностна текстура. Материали като силициев карбид, железен сулфид или манганов диоксид могат да се използват за създаване на вулканични ефекти.

Рецепти за глазури: Отправна точка

Ето няколко рецепти за глазури, с които да започнете. Не забравяйте винаги да тествате глазурите в малък мащаб, преди да ги приложите върху голямо изделие.

Прозрачна глазура за конус 6

Фрит 3134: 50%
Каолин: 25%
Силициев диоксид: 25%

Матова глазура за конус 6

Фрит 3134: 40%
EPK (каолин): 20%
Винервайс: 20%
Силициев диоксид: 20%

Промивка с желязо за конус 6 (за декоративни ефекти)

Червен железен оксид: 50%
Пластична глина: 50%

Забележка: Тези рецепти са отправни точки и може да се наложи да бъдат коригирани, за да отговарят на вашето специфично глинено тяло, условия на изпичане и желани ефекти. Винаги тествайте обстойно.

Ресурси за допълнително обучение

Има много отлични ресурси за научаване на повече за съставянето на глазури. Ето няколко предложения:

Книги:

"Ceramic Science for the Potter" от W.G. Lawrence
"Mastering Cone 6 Glazes" от John Hesselberth и Ron Roy
"The Complete Guide to Mid-Range Glazes" от John Britt

Уебсайтове и онлайн форуми:

Ceramic Arts Daily
Potters.org
Clayart

Работилници и курсове:

Посещавайте работилници и курсове, преподавани от опитни керамици, за да се учите от техния опит и да придобиете практически умения.

Заключение

Съставянето на глазури е пътуване на открития и експерименти. Като разбирате принципите на химията на глазурата, изследвате суровините и овладявате техниките за изчисление, можете да отключите свят от творчески възможности. Не се страхувайте да експериментирате, да си водите бележки и да се учите от грешките си. С търпение и постоянство можете да разработите свои собствени уникални рецепти за глазури и да създавате зашеметяващо керамично изкуство, което отразява вашата лична визия. Помнете, че съставянето на глазури не е точна наука и винаги ще има елемент на изненада и щастлива случайност. Прегърнете неочакваното и се наслаждавайте на процеса на създаване на красиви и функционални глазури.