Черная сердцевина – дефект керамики. Причины образования и способы устранения.

«Черная сердцевина» визуально воспринимается как темный участок внутри стенки керамического изделия, особенно хорошо заметный на изломе.

Как образуется черная сердцевина?

Этот дефект наиболее характерен для плиточных и гончарных масс, содержащих соединения железа. Оксид железа (Ⅲ) придает керамической массе окраску от желтого до темно-красного цвета после обжига в обычной окислительной среде. В условиях восстановительной среды Fe 3+ восстанавливается до Fe 2+, что сопровождается изменением окраски. При затрудненном доступе воздуха (кислорода) в керамическом изделие у железосодержащих глин при температуре 800-1000°С в условиях локальной восстановительной среды, могут образовываться темноокрашенные (до черного цвета) магнетит Fe3О4 или реже герцинит FeAl2O4, вызывающие окрашивание сердцевины. В случае возникновения магнетита процесс часто сопровождается вспучиванием.
Образование черного цвета также возможно на ранних стадиях обжига из-за неполного выгорания органических примесей (уголь, углеродные соединения), которые могут содержаться в глине.

Что дополнительно влияет на появление черной сердцевины?

1. Применение пигментов с высоким содержанием железа. Они увеличивают риск появления дефекта при обжиге, т.к. не только повышают количество соединений железа, но и оказывают флюсующее действие на керамическую массу.
2. Много органических примесей в глине. Их переизбыток сильно повышает вероятность образования восстановительной среды внутри керамики.
3. Неверно подобранный режим обжига. Слишком быстрое повышение температуры, недостаточное время выдержки, недостаток кислорода (плохая вентиляция) в печи приводят к неполному окислению.
4. Использование подобных керамических масс с низкой температурой спекания, что приводит к снижению пористости и газопроницаемости поверхности и прекращения доступа кислорода во внутреннюю часть изделия.

У глазурованных изделий этот дефект возникает чаще – глазурь плавится при более низкой температуре и закрывает поры на поверхности материала раньше, чем во внутренних слоях керамической массы завершатся газообменные реакции.

К чему приводит образование черной сердцевины?

Этот дефект снижает механическую прочность изделия, вызывает вспучивание, деформацию, растрескивание вплоть до разрушения. Дефект черной сердцевины не устраняется повторным обжигом.

Как избежать появления черной сердцевины?

Для того, чтобы уменьшить риск появления этого дефекта, рекомендуется:
1. Самый простой вариант - минимизировать использование подобного сырья.
2. Корректировать режим обжига для железосодержащих масс. Необходимо снижение скорости подъема температуры (не более 150°С /ч) и увеличение времени обжига.
3. Обеспечить хорошее поступление воздуха в печь, проводить обжиг при открытых шиберах, особенно в интервале температур до 600°С.
4. Избегать слишком плотной садки изделий, использовать по возможности перфорированные плиты для обжига.

Главный технолог (руководитель лаборатории)
Научно-производственного Центра Керамики
Группы компаний «Керамика Гжели»
Неклюдова Т.Л.