Введение 3
1. Рынок стеновых керамических материалов 4
1.1 Сегмент лицевого керамического кирпича 8
2. Литературный обзор методов поверхностной обработки керамических материалов 12
3. Инновации в поверхностной обработке изделий строительной керамики 21
3.1. Ангобы на базе легкоплавкой глины Салмановского месторождения 23
3.2. Глазури с применением техногенных отходов
3.3. Плазменное поверхностное напыление 43
4. Современные методы исследования керамических материалов с
инновационным покрытием 52
4.1. Спектрофотометрия
4.2. Мёссбауэровская спектроскопия 61
4.3. Рентгенографический метод 65
Заключение 70
Литература 71
Одним из самых широко применяемых материалов в строительной области является керамический кирпич. С каждым годом требования к обеспечению высокой белизны, чистоты и интенсивности окраски керамических материалов, созданию керамических изделий заданного цвета возрастают, что обуславливает высокую актуальность проведения фундаментальных исследований физико-химических закономерностей образования цвета керамики и разработки инновационных способов получения керамических изделий широкой цветовой гаммы в Республике Татарстан.
Целью работы является исследование технологий поверхностной обработки керамических материалов, создание инновационных покрытий для керамических материалов.
В соответствие с поставленной целью решались следующие задачи:
• исследование поверхности изделий строительной керамики;
• разработка составов ангобов на основе сырья Республики Татарстан;
• разработка составов глазурей с применением техногенных отходов;
• исследование возможности применения плазменного
поверхностного напыления для обработки поверхности керамических изделий.
Используемые методы исследования: электронная микроскопия, рентгенографический метод, мессбауэровская спектроскопия,
спектрофотометрия.
1. Проведен анализ технологий поверхностной обработки керамических материалов. Выделены механическая, электрохимическая, ультразвуковая и лазерная обработки поверхности лицевых керамических
материалов, ангобирование, глазурование, сериография, шелкография.
2. Исследована поверхность изделий строительной керамики. Выявлено, что поверхность изделий строительной керамики представляет собой достаточно нерегулярное образование. Даже в изделиях с кажущейся гладкой поверхностью отмечаются существенные отклонения от плоскости.
3. Впервые разработаны и исследованы составы ангобов на основе сырья Республики Татарстан. Составы ангобов разработаны на основе различных типов глин: легкоплавкой Шигалеевской глины и глины Салмановского месторождения с высоким содержанием карбонатов
4. Проведены детальные исследования приграничного слоя глазури и керамического черепка.
5. Разработаны составы глазурей с применением модификатора Х, представляющего собой отход завода стекловолокна ОАО «Татнефть». Выявлена возможность его применения в составе глазури. Проанализированы полученные покрытия.
6. Проведены патентные исследования на тему «Поверхностная обработка керамики».
7. Выявлена возможность применения плазменного поверхностного напыления для обработки лицевой поверхности керамических изделий. Учитывая, что такого рода покрытия способны кардинально улучшить характеристики строительной керамики, этот метод можно считать одним из перспективных.
1. Семенов А.А. Российский рынок керамических стеновых материалов в 2016 году// Строительные материалы. 2017. №4. С.4-5.
2. Семенов А.А. О состоянии отечественного рынка керамических стеновых материалов // Строительные материалы. 2016. №8. С.9-14.
3. Горелов в. А., Алексеев с. В. Особенности механической обработки деталей из керамических материалов // Известия Московского государственного технического университета МАМИ. - № 2.- том 2. - 2012. - с.64-67.
4. Кингери У.Д. Введение в керамику / У.Д. Кингери. - М.: Стройиздат. - 1967. - 237 с.
5. Зубехин А.П. Теоретические основы белизны и окрашивания керамики и портландцемента / А.П.Зубехин, Н.Д.Яценко, С.П.Голованова. - М.: ООО РИФ «Стройматериалы». - 2014. -152 с.
6. Седельникова М.Б. Керамические пигменты на основе природного и техногенного минерального сырья / М.Б. Седельникова, В.М. Погребенков. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета. - 2014. - 262 с.
7. Масленникова Г.Н. Керамические пигменты. 2-е изд. перераб. и доп. / Г.Н. Масленникова, И.В. Пищ. - М.: ООО РИФ «Стройматериалы». - 2009. - 224 с.
8. V. Valanciene, R. Siauciunas, J. Baltusnikaite The influence of mineralogical composition on the colour of clay body / V. Valanciene, R. Siauciunas, J. Baltusnikaite. - Journal of the European Ceramic Society. - 2010. - T. 30. - p. 1609-1617.
9. МоззЬанег Мтега1 НапйЬоок / Stevens J.G., Khasanov A.M., Miller J.W. et al. // Mossbauer Mineral Handbook, Biltmore Press, Ashville, NC. - 2005. - 626 p.
10. Салахов А.М. Оптимизация производства кирпича из глины Власово- Тимонинского месторождения / А.М. Салахов, В.П. Морозов, А.Л. Богдановский, Л.Р. Тагиров. - Георесурсы. - 2016. - №4. - с. 16-21.
11. Васянов Г. П. Глинистое легкоплавкое керамическое сырье республики Татарстан (состояние сырьевой базы и опыт применения светложгущихся полиминеральных глин) / Г. П. Васянов, Б. Ф. Горбачев, Е. В. Красникова, Р. К. Садыков, Р. Р. Кабиров. - Георесурсы. - 2015. - №4. - с. 44-49.
12. Езерский В.А. Количественная оценка цвета керамических лицевых изделий / Строительные материалы. - 2015. - № 8. - С. 76 - 80.
13. L. Nodari, E. Marcuz, L. Maritan, C. Mazzoli, U. Russo Hematite nucleation and growth in the firing of carbonate-rich clay for pottery production / L. Nodari, E. Marcuz, L. Maritan, C. Mazzoli, U. Russo - Journal of the European Ceramic Society. - 2007. - T. 27. - P. 4665-4673.
14. Murad Enver. Mossbauer spectroscopy of environmental materials and their industrial utilization / Murad Enver, John Cashion; Kluwer Academic Publishers, New York / London, 2004, 417 с.
15. Беленький Е.Ф., Рискин И.В. Химия и технология пигментов. Л.: Химия. - 1974. - 656 с.
16. Булатов Ф.М. Методические приемы мессбауэровской спектроскопии, повышающие ее кристаллохимическую информативность при решении вопросов прикладной минералогии нерудных полезных ископаемых. Георесурсы. 2012. №6. С. 31-34.
17. Булатов Ф.М. Типоморфизм и кристаллохимические особенности слоистых силикатов по данным мессбауэровской спектроскопии. Георесурсы. 2012. №6. С. 3-8.
18. Вильчек Ф. Красота физики: Постигая устройство природы. Пер с англ. М.: Альпина нон-фикшн. 2016. 604 с.
19. Файер М. Абсолютный минимум. Как квантовая теория объясняет наш мир. / Пер. с англ. А.Сергеев. - СПб.: Питер, 2016. - 384 с.
20. Hess J., Perlman I. Mossbauer spectra of iron in ceramics and their relation to pottery colours. Archaeometry 16,2. 1974. P. 137-152.
21. Casasola R., Rinco'n J. Ma., Romero M. Glass-ceramic glazes for ceramic tiles - a review, Journal of Material Science. 2012. Vol. 47, pp. 553-582.
22. Ender S., Betul Y. Roles of CaO, MgO and SiO2 on crystallization and microstructure development in diopside-based glass-ceramic glazes under industrial fast-firing condition, Journal of the Australian Ceramic Society. 2017. Vol. 53, pp. 75-81.
23. Горелов в. А., Алексеев с. В. Особенности механической обработки деталей из керамических материалов // Известия Московского государственного технического университета МАМИ. 2012. № 2. С.64-67.
24. Hou G., An Y., Zhao X., Zhou H., Chen J., Lia S., Liu X., Deng W. Improving interfacial, mechanical and tribological properties of alumina coatings on Al alloy by plasma arc heat-treatment of substrate, Applied Surface Science. 2017. Vol. 411, pp. 53-66.
25. Li Z., Yang Y., Peng C., Wu J. Effects of added ZnO on the crystallization and solar reflectance of titaniumbased glaze. Ceramics International. 2017. Volume 43, pp. 6597-6602.
26. Luangnaem C., Sathonsaowaphak A., Kamon-In O., Pimraksa K., Development of Engobe Samples for Dan Kwian Ceramic Body, Key Engineering Materials. 2014, Vol. 608, pp. 325-330.
27. Зубехин А.П., Яценко Н.Д., Ратькова В.П. Ангобы на основе красножгущихся легкоплавких глин // Строительные материалы. 2009. №3. С. 40-41.
28. Simonis H. Ceramische Erfahrungen Glasuren Eigenschaften, Fehler und Beseitigungen, besondere Oberflachen 1994. Gruppo Editoriale Faenza Editrice S.p.A, pp. 28 - 29.
29. Белявский В.В. Шихты декоративных глазурей и их применение в художественной керамике // Искусство и культура. 2011. №3. С. 128-133.
30. Жерновая Н.Ф., Бурчакова Ю.В., Жерновой Ф.Е., Мирошников Е.В. Легкоплавкие нефриттованные глазури для строительной и художественной керамики // Стекло и керамика. 2013. №3. С. 33-36.
31. Клевакин В.А., дерябин В.А., клевакина Е.В. Особенности
окрашивания глазури для строительной керамики оксидами кобальта // Стекло и керамика. 2009. №6. С. 26-27.
32. Пожидаев Д.А., гуляев В.Т. Получение глазури на основе тугоплавких глин со снижением температуры обжига // Интернет-журнал Науковедение. 2016. №4. 33 с.
33. Радченко С.Л., Радченко Ю.С. Исследование структуры
ванадийсодержащих глазурных покрытий для керамических изделий // Стекло и керамика. 2016. №7. С. 40-41.
34. Родионова М.С., Кирсанова С.В. Цветные легкоплавкие глазури с декоративными эффектами // Успехи в химии и химической технологии. 2011. №6. С. 49-53.
35. Ковальченко Н.А., Павленко З.В. Декоративные глазури для фасадной керамики с использованием отходов // Стекло и керамика. 2006. №1. С. 24-26.
36. Краснокутский Ю.И., Верещак В.Г. Получение
тугоплавких соединений в плазме. К.: Вища школа, 1987. 200 с.
37. Юрьев Ю.Н., Михневич К.С., Кривобоков В.П., Сиделев Д.В., Киселева Д.Н., Новиков В.А Свойства пленок нитрида титана, полученных методом магнетронного распыления // Известия Самарского научного центра РАН. 2014. №4(3). С. 672-676.
38. Gotman, I., Gutmanas, E.Y. and Hunter, G. Wear-resistant ceramic films and coatings, in Ducheyne, P. (ed.), Comprehensive Biomaterials. 2011. Vol.1, pp. 127 -155.
39. Арискина Р. А. Анализ керамических материалов республики
Татарстан: модифицирование природными добавками и техногенными отходами / Р.А. Арискина, К.А. Арискина, А.М. Салахов // Германия: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2015. - 101 с.
40. Арискина К.А. Влияние химико-минералогического состава глин на цвет керамических материалов / К.А. Арискина, Р.А. Арискина, А.М. Салахов, Ф.Г. Вагизов, Р.Т. Ахметова // Журнал «Вестник Казанского технологического университета». - 2016. - №24. - С. 25-29.
41. Арискина К.А. Качественная и количественная оценки цвета керамических материалов / К.А. Арискина, Р.А. Арискина, А.Г. Николаев, А.М. Салахов // Журнал "Вестник технологического университета". - 2017. - №5. - С. 20-22.
42. Салахов А.М. Опыт поверхностной обработки керамических материалов строительного назначения / А.М. Салахов, В.П. Морозов, А.И. Гумаров, К.А. Арискина, А.Р. Валимухаметова, О.Н. Лис, М.В. Пасынков // Журнал "Строительные материалы". - 2017. - №4. - С. 42-46.
43. Платонов А.Н., Таран М.Н., Балицкий В.С. Природа окраски самоцветов. - М.: Недра, 1984. -196 с.
44. Салахов А.М. Введение в материаловедение конструкционных материалов: учебное пособие. - Казань: К(П)ФУ, 2009. -149 с.
45. Храмов А.С., Назипов Р.А. Рентгеноструктурный анализ поликристаллов. Часть I: учебно-методическое пособие к лабораторному практикуму. - Казань: К(П)ФУ, 2014. -64 с.
46. Салахов А.М., Салахова Р.А. Инновационные материалы: современная керамика. - Казань: Издательский дом «Парадигма», 2012. - 360 с.
47. Воронцов В. М., Немец И. И. Стекло и керамика в архитектуре:
учебное пособие. - Белгород: изд-во БГТУ, 2010. - 106 с.
48. Салахов А.М. Увлекательная керамика. - Казань: Центр
инновационных технологий, 2003. - 992 с.
49. Столбушкин А.Ю. Улучшение декоративных свойств стеновых керамических материалов на основе техногенного и природного сырья// Строительные материалы. 2013. №8. С.24-29.
50. Щербина Н.Ф. Синтез керамических пигментов шпинельного типа и глазурей на их основе / Н.Ф. Щербина, Т.В. Кочеткова, Н.Н. Гришин. - Стекло и керамика. - 2013. - №9. - с. 17-21.
51. Масленникова Г.Н. Идентификация соединений железа в глиносодержащих материалах / Г.Н. Масленникова, Р.А. Халилуллова, Ю.Т. Платов. - Стекло и керамика. - 1999. - №2. - с. 12-15.
52. Joao L. P., Gabriel K. R. P., Vinicius F. W., Lucio S. D., Luiz F. V. Mechanical behavior of yttria-stabilized tetragonal zirconia polycrystalline ceramic after different zirconia surface treatments, Materials Science & Engineering C. 2017. Vol. 77, pp. 828-835.