Tlenki barwiące w ceramice

"Tlenki" barwiące w ceramice

Każdy, kto choć trochę głębiej zainteresowany jest ceramiką zapewne w którymś momencie zechce dowiedzieć się trochę więcej o chemicznych podstawach technologii ceramicznej. Nie chodzi tu wszak o prowadzenie badań lub analiz chemicznych ale podstawową wiedzę z zakresu co, jak i dlaczego. Ten artykuł należy traktować jako wprowadzenie do dalszych poszukiwań, bądź po prostu zrozumienia tego co czyta się w profesjonalnych publikacjach z zakresu technologii.

tlenki barwiące

“Tlenki żelaza”

Tlenki barwiące żelaza – bardzo wrażliwe na atmosferę w piecu!!! To tlenki barwiące o dużym wpływie na kolor wyrobu. Tlenki te w zależności od ilości, rodzaju domieszkowanego tlenku i zawartości innych substancji dają kolory od żółtego poprzez oliwkowy, zielony, niebieski, brązowy aż do tak zwanych “plam oleju” I kolorów metalicznych. Znamy cztery podstawowe formy tlenku żelaza:

czerwony Fe2O3,

czarny FeO,

tlenek magnetyczny Fe3O4,

oraz tlenek żółty Fe2O3*H2O.

W tych tlenkach żelazo występuje w różnych wartościowościach chemicznych dlatego są różne!!! 🙂 I to tyle co wystarczy tu wiedzieć o wartościowości :). W zależności od temperatury wypału poszczególne tlenki mogą ulegać dekompozycji. Tak dzieje się z czerwonym tlenkiem żelaza Fe2O3, który w temperaturach ok. 1230-1280 rozkłada się w atmosferze tlenowej do czarnego FeO. Należy wspomnieć ( a uwagę tę zawdzięczam dużo bardziej ode mnie doświadczonym ceramikom – za co serdecznie dziękuję ), że związki żelaza odmiennie zachowują się w zależności  od temperatury i atmosfery panującej w piecu do wypału ceramiki. Np. w atmosferze tlenowej związki żelaza zachowują się jak stabilizatory szkliwa a atmosferze redukcyjnej stają się silnymi topnikami.

“Tlenki Manganu”

kolejne tlenki barwiące – występują w trzech podstawowych formach MnO – tlenek manganu, MnO2 – dwutlenek oraz? MnCO3 – węglan manganu ( nie tlenek!). Mangan w tych formach do ok 1080 C jest stabilizatorem. Powyżej staje się topnikiem!!! Warto zwrócić uwagę, iż węglan manganu w temperaturze 1080 C rozkłada się do tlenku manganu i produkuje duże ilości CO2 – dwutlenku węgla!!! Jest to często przyczyną bąblowania ( bloatingu ) brązowych glin – te zawierają dużo manganu!!! Uwaga więc na temperaturę 1080 C przy brązowej glinie.

Jako “barwniki” domieszki manganu dają kolory żółty, purpurowy, brązowy I metaliczny. W zależności od zawartości i pozostałego składu gliny, szkliwa lub pigmentu. Warto wspomnieć, że występuje również tlenek manganu Mn2O7 jest to tlenek mający właściwości skrajnie utleniające – w ceramice raczej nie stosowany. Uwaga!!! Opary manganu są silnie toksyczne!

“Tlenki miedzi”

kolejne tlenki barwiące, którym zamierzam w przyszłości poświęcić osobny artykuł. Zdecydowanie na to zasługują. W ceramice pozwalają osiągać fenomenalne barwne efekty. – występują w kilku postaciach CuO – czarny, Cu2O-czerwony, Cu4O i CuCO3(węglan!!!) – zielony CuSO4(siarczan!!!)-niebieski. Te substancje wykorzystywane są do tworzenia wielu kolorów: czerwonego, różowy, zielony, niebieski, czarny I gładki metaliczna miedź.

Tlenki są bardzo wrażliwe na atmosferę w piecu. Ponieważ generalnie tlenki są nierozpuszczalne w wodzie często stosuje się sole danego pierwiastka w tym wypadku siarczan miedzi Ten się rozpuszcza I daje równomierny efekt przy wypale. Do równie powszechnie stosowanych soli możemy zaliczyć np. węglan miedzi, chlorek miedzi. Uwaga!!! Opary miedzi są szkodliwe !!! 🙂 

Tlenek chromu

Kolejne tlenki barwiące – Cr2O3 – bardzo silny barwnik. Sam barwi na zielono. Ponieważ jest praktycznie nierozpuszczalny w wodzie I topi się w temperaturze ponad 2000 C musi być rozdrabniany w młynku kulowym ( albo kupiony jako puder). Wymaga bardzo intensywnego, długotrwałego mieszania w glinie, szkliwie bądź pigmencie. Za to już niewielki jego dodatek ok. 1% daje intensywny zielony kolor. 

Tlenek chromu używany jest również w mieszankach gdzie wzmacnia kolor. Występuje w czarnych szkliwach I pigmentach. W połączeniu z tlenkiem cyny daje intensywny różowy. Z tlenkiem cynku daje brązowy. W szkliwach zawierających tlenek baru lub sodu daje żółty do zielonego. Tlenek ze względu na wysoką temperaturę topnienia nie jest podatny na atmosferę w piecu. Forma rozpuszczalna w wodzie to dwuchromian potasu ( pomarańczowy proszek ) silnie barwiący na żółto. Uwaga!!! Opary chromu są niezwykle silnie toksyczne!!! Co już nie powinno nikogo dziwić

„Tlenki niklu”

niklowe tlenki barwiące – występuje jako NiO –ziekony, NiO2, Ni2O3 –czarny I Ni3O4. Ma silne właściwości barwiące. Służy do wytwarzania kolorów: żółtego, różowego, niebieskiego, szarego I brązowego. Jest często używany jako

składnik szkliw krystalicznych do wytwarzania dużych niebieskich kryształów. Ze względu na małą stabilność w temperaturach powyżej 1200 C tlenek niklu ma małe zastosowanie w szkliwach I pigmentach wysokotemperaturowych. Jego dodatek powoduje zmętnienie I powstawanie nierównej powierzchni szkliwa.

Tlenek uranu

Wzór chemiczny UO2. . Temperatura topnienia 2865oC. Sporadycznie używany jako barwnik. Raczej z kategorii: „nie rób tego w domu”. Uranowe tlenki barwiące dają wspaniałe odpowiedzi koloru. Dla zainteresowanych jest w necie bardzo dobry cykl artykułów Tima Thornton’a o tym jak postanowił wykorzystać tlenek uranu. Opisuje jakie perypetie były z tym związane i potwierdza, że przynajmniej on nie świeci w nocy ( oczywiście Tim Thornton 🙂 …. 

Na razie to tyle jeśli chodzi o tlenki barwiące. Należy pamiętać, że tlenki to nie farby i odpowiedzi koloru dają w mieszaninach z pozostałymi tlenkami. Warto też zapoznać się z regułą Segera – ta reguła w większości przypadków pozwala uniknąć rozczarowań!  Poniższy artykuł jest kontynuacją wcześniejszego posta, który można znaleźć tutaj

Uwaga, uwaga!!!

Jeszcze jedna rzecz, na którą zwrócono mi uwagę  i znowu zawdzięczam to uprzejmości bardziej doświadczonych kolegów …i za to serdecznie dziękuję. Aby była jasność!!! Nie zostało to może jasno napisane wcześniej ( znów ta rutyna ). Tlenki nie są rozpuszczalne w wodzie!!! – w sensie klasycznym. Często w wyniku tak zwanych ” skrótów myślowych” mówi się o tlenkach nierozpuszczalnych w wypadku tlenków, które słabo lub wyjątkowo słabo reagują z wodą np. tlenki żelaza, miedzi… Są jednak tlenki, które zwyczajowo (błędnie) nazywamy “tlenkami  rozpuszczalnymi”.

Tzw. “tlenki rozpuszczalne” de facto nie rozpuszczają się w wodzie lecz, w takim wypadku, zachodzi reakcja chemiczna. Oczywiście w wyniku tej reakcji może powstać roztwór jednorodny – nie jest to jednak roztwór tlenku!!! Tlenki ( czasem wyjątkowo gwałtownie !!!) tworzą roztwory wodorotlenków. Na przykład sód (Na), wapń (Ca). Jedną z takich popularnych ( zwłaszcza na budowie ) reakcji jest reakcja “gaszenia” “wapna palonego”. Wapno palone ( tlenek wapnia ) zalewane jest wodą w wyniku czego powstaje zaprawa wapienna – “wapno gaszone” (wodorotlenek wapnia). Ale to już chemia budowlana 🙂 . 

Co to jest rozpuszczalność?

Jest to zdolność do tworzenia mieszanin homogenicznych czyli roztworów. Jakie to ma znaczenie? Ano ma!!! Dla osób “brzydzących” się chemią – krótkie wyjaśnienie. Pozostając “w klimatach budowlanych” dam przykład: Jesteśmy na budowie. Jak to na budowie…. Mamy butelkę spirytusu (alkohol etylowy – konsumpcyjny 🙂 ) . Dolewamy do niego wody. No wiem. To grzech. Niemniej jednak cały czas mamy roztwór alkoholu etylowego w wodzie. Mieszanina homogeniczna – roztwór. Alkohol się rozpuścił w wodzie – rozcieńczył!!!. Zmniejszył stężenie. 

Mamy łopatę wapna palonego ( tlenek wapnia ). Dodajemy wody. Nie mamy już roztworu tlenku wapnia w wodzie tylko wodny roztwór wodorotlenku wapnia – zupełnie innej substancji !!! Tlenek zareagował wszedł w reakcję z wodą a rozpuścił się wodorotlenek!!! ( o ile dodamy wody w stosunku przynajmniej stechiometrycznym ).  No dobrze…. już dalej nie będę ciągnął tej teorii, paskudnej chemii i fizyki…. A miało być tak fajnie….

Temat tlenków będzie kontynuowany w następnych artykułach. Jeśli te opisy wydają się Wam jakkolwiek przydatne prośba o rozważenie wsparcia naszej akcji rozbudowy pracowni i pleneru, które tak jak wszystkie nasze dotychczasowe przedsięwzięcia mają służyć większej grupie osób. Link poniżej.

tlenki barwiące

Spis treści :