Карбид кремния – достаточно дешёвый материал. Связано это с тем, что он очень твёрдый и активно используется для создания, к примеру, наждачной бумаги. Также из него делают лещадки, нагреватели (до 1400С!) и много другое.
В виде порошка этот материал для керамиста может быть интересен тем, что с его помощью можно получить «пенные» глазури. А также получить в обжиге металлическую медь без сования горшка в опилки. Даже классические «селадоновые» глазури – это может быть интересно настоящим эстетам.
В этой статье мы расскажем про Карбид кремния 80 мкм, S-4778 ⇨ и Карбид кремния 20 мкм, S-4778-01 ⇨ .
Карбид кремния имеет формулу SiC. Зерно из карбида окружено слоём кварца SiO2. В расплаве глазури кварцевая оболочка растворяется и карбид окисляется (SiC + 2O2 -> SiO2 + CO2). Газообразный углекислый газ (CO2) всплывает пузырьками и дающими пену. Важно понимать, что процесс начинается после того как глазурь расплавилась и продолжается на всём протяжении обжига, пока глазурь опять не застынет. По-крайней мере, если весь карбид кремния не сгорел. Чем более жидкая глазурь, тем быстрее идёт этот процесс. Чем выше температура, тем быстрее идёт процесс. Чем крупнее средний размер частиц карбида кремния, тем крупнее будут пузыри, но тем медленнее будет процесс. Таким образом, можно под нужную степень «пенности» подобрать глазурь. Или подобрать температуру и выдержку для нужной «пенности» для конкретной глазури. Например, в 0119 на 1050-1070 карбид кремния даёт достаточно крупные, хрупкие пузыри, а в районе 950 можно получить что-то похожее по фактуре на 205-99. Основной минус карбида кремния в том, что из-за примесей после себя (или в виде себя, если он не до конца сгорел) оставляет тёмные точки и пятна. Частично эта проблема решается добавлением различных пигментов и оксидов.
Для лучшего понимания ситуации мы подготовили немного пробников карбида кремния разной дисперсности в разных глазурях. М – мелкий карбид кремния около 20 мкм, К – крупный, около 80 мкм. Н – «низкая» температура, 1070 градусов, В – «высокая» - 1220. Количество карбида кремния – около 2% по сухому весу сверх 100%. Выдержка во всех случаях была около 20 минут, объём печи – 40 литров. Толщина глазури во всех случаях около ¼ г/см2. О потёчности глазурей вы можете прочитать здесь.
102 М В
102 глазурь на 1220 обладает высокой потёчностью, мелкий карбид кремния почти полностью сгорает, оставляя только пару крупных, острых пузырей. Наверняка, увеличив выдержку, можно добиться гладкой поверхности.
128 М В
«Средняя» потёчность также позволяет на 1220 сгореть почти всему карбиду, оставляя большую часть оставшихся пузырьков внутри.
145 М В
Почти непотёчная 145 оставляет серый карбид кремния почти невыгоревшим, а все пузырьки «задерживает» в себе. Неплохой вариант для получения аналога 205-99 на 1200. Нужно только как-нибудь заглушить остающуюся серость. К примеру, микронным цирконом.
102 К В
В потёчной 102ой на 1220 даже крупный карбид кремния сгорает практически полностью. Отличий от мелкого почти не видно. Очевидно, на изделии разница будет.
128 К В
Благодаря более крупным пузырькам, подложкап лучше видна за счёт меньшего рассеяния света. К сожалению, на фото не видно – поверхность более неоднородная и с большим числом небольших кратеров.
145 К В
Пена от крупного гранулята в 145ой выглядит более неаккуратно, глазурь получилась менее «пушистая».
1046 М Н
1046 – щелочной флюс, который можно воспринимать как очень потёчную кракле-глазурь. На 1070 Она ведёт себя аналогично 102ой на 1220, разницы практически нет.
102 М Н
102 на 1070 с мелким гранулятом даёт самый необычный эффект – очевидно, сначала глазурь «поднялась», потом местами образовались кратеры, а потом она в таком виде и застыла. Истинно-вулканическая глазурь! К сожалению, контролировать такие эффекты достаточно сложно, поэтому такой глазури пока что нет в продаже.
106 М Н
106 оказалась слишком непотёчной, не дав пузырькам «поднять» глазурь – газ, похоже, выходил только через некоторые каналы, которые хорошо видно на картинке.
1046 К Н
Аналогично другим случаям с очень потёчными глазурями – особой разницы не видно.
102 К Н
С крупным карбидом 102 на 1070 сразу даёт крупные пузыри, давая меньше объёма из-за меньшего количества мелкой пены.
106 К Н
106 с крупным карбидом кремния даёт более однородную поверхность, что скорее всего связано с тем, что пузыри газа почти сразу поднимаются к поверхности, в случае же с мелким – хаотично объединяются из мелких в крупные, давая больше неоднородностей.
Вторая особенность карбида кремния заключается в том, что он восстанавливает медь до металла. Не только медь, но об этом после. Когда глазурь растворяет кварцевую оболочку зерна карбида, он, соприкасаясь с оксидом меди, восстанавливает её до меди. Упрощённо, можно написать реакцию так: SiC+ 4 CuO -> SiO2+ CO2+ 4Cu. К сожалению, процесс восстановления меди также сопровождается образованием пузырьков углекислого газа. Также важно понимать, что после образования, медь плавно начинает окисляться обратно, сначала давая чёрный нерастворённый оксид меди (2), затем растворяясь, что даёт типичные сине-зелёные медные оттенки. Также иногда удаётся «поймать» очень красный оксди меди (1) или умеренно-красную медь, осевшую на подложку. Разумеется, мы сделали образцы и с медью. К счастью, некоторое время назад в продаже появился карбонат меди S-4516, который до начала плавления глазури превращается в оксид, а работать с ним удобнее – не так склонен к оседанию, образованию комков, молоть его не нужно. Очень удобная замена. Во всех образцах – 3% карбоната меди по сухому весу сверх 100% (всё остальное – так же).
102 М В
Очень «сильный» результат. Медь образовалась по всему объёму глазури, не успела осесть (что даёт немного мусорный вид и цвет близкий к коричневому). Местами окислилась, не растворившись, что дало чёрные прожилки, местами – растворившись (зелёное около пузырька). Немного пузырьков скорее портят картину, поэтому, вероятно, стоило бы просто немного увеличить выдержку – например, до 30-40 минут. Или поднять температуру на 10-20 градусов.
128 М В
Как ни странно, в менее потёчной 128 медь окислилась после восстановления сильнее, пузырей на поверхности больше. Скорее всего, образец стоял ближе всего к спиралям, так как такое поведение характерно для более, а не менее потёчных глазурей. Значительная часть меди осела на дно, давая очень красивые узоры, подчёркивающие рельеф. Остальная – почти полностью растворилась, давая типичный прозрачный зелёно-бирюзовый оттенок. Проблему пузырей, в теории, можно решить, сделав выдержку на 200 градусов ниже «рабочей» температуры минут на 20. Однако заранее сложно сказать, как это повлияет на медь.
102 К В
102 с крупным карбидом получилась «серо-буро-малиновой в пупырку». Все возможные эффекты от карбида и от меди, всех поровну.
128 К В
128 – аналогично, но поверхность – чуть более гладкая, цвет – чуть более насыщенный. Скорее всего, снизу – больше меди, сверху – больше растворённого оксида меди.
145 К В
Разбивание этого пробника показало, что медь не в виде металла не только у поверхности, но и по всему объёму. Скорее всего, медь в пене окисляется гораздо лучше, чем прикрытая слоем пусть и более потёчной, но и более монолитной глазури.
1046 М Н
Отдалённо напоминает «медные трубы» (мы делаем их не через карбид кремния). Остатки нерастворённого оксида меди в толще глазури, в остальных местах – типичная 1046 с медью. Что интересно – пузырей практически нет, в отличие от образца без меди. Оксид или карбонат меди – источник дополнительного кислорода, доступного для карбида кремния в глазури, что заставляет его сгореть и закончить газить раньше, а значит и поверхность будет более гладкой. Хотя в этом случае всё произошло слишком рано – и меди в виде металла почти не осталось.
102 М Н
Настоящий шедевр для редких ценителей кислоты, докипающей в ржавом котле. Большая часть меди осталась в виде металла, только некоторые области, где осталось больше всего пор, окислились «обратно». Это (и образец со 145) говорит о том, что медь продолжает окисляться тогда, когда глазурь уже практически твёрдая. Верно и обратное – профессионалы раку обжигов не дадут соврать.
106 М Н
Более пенный, более пористый, а значит (как мы выяснили выше) – более окисленный результат по сравнению с предыдущим образцом.
1046 К Н
Более крупный карбид крения медленнее выгорает, в данном случае это позволило остаться большему количеству меди. И пузырей.
102 К Н
Более крупный карбид кремния в менее потёчной глазури даёт больше пор, в результате медь всё-таки сгорает, оставаясь только в углублениях.
106 К Н
Самый загадочный результат – медь выгорела только на поверхности, внутри – малиновый оттенок. В среднем, пористость выше, чем для образца с мелким карбидом кремния. Похоже, что мелкий карбид кремния сгорел до начала остывания, этот – после, сохранив ценную сердцевину.
Теоретически, при помощи карбида кремния можно восстановливать никель до металла, трёхвалентное железо до двухвалентного, ванадий (5) до ванадия (4), стабилизировать церий (3) и тд. К примеру, на замечательном сайте glazy.org по запросу «seladon» можно найти неплохой пример получения настоящих селадоновых глазурей именно через восстановление карбидом кремния:
Главная особенность карбида кремния, усложняющая работу с ним – как обожжёшь, так и получится. Толщина слоя, выдержка, ставка, герметичность печи, температура. Наверное, фарфористы легко подружатся с ним.
Автор: Виктор Акинфиев.