ينتج عن الجو المختزل في عملية حرق السيراميك نواة حرق داكنة بسبب التفاعلات الكيميائية التي تشمل الحديد وأكاسيد المعادن الأخرى الموجودة في جسم الطين.عندما تفتقر بيئة الفرن إلى كمية كافية من الأكسجين، يحدث احتراق غير كامل، مما يؤدي إلى ارتفاع مستويات الكربون.يتفاعل هذا الكربون مع أكاسيد المعادن، وخاصة أكسيد الحديد، مما يقلل من حالات الأكسدة المنخفضة.يتم اختزال أكسيد الحديد (Fe₂O₃O₃)، الذي عادةً ما يكون أحمر أو برتقالي في جو مؤكسد، إلى أكسيد الحديد (FeO) أو حتى الحديد المعدني (Fe) في جو مختزل.تكون هذه الأشكال المختزلة من الحديد أغمق في اللون، مما ينتج عنه نواة داكنة داخل جسم الطين.هذه الظاهرة ملحوظة بشكل خاص في الخزف الحجري، حيث يكون محتوى الحديد كبيراً.
شرح النقاط الرئيسية:
-
تعريف الغلاف الجوي المخفض:
- يتم إنشاء جو مختزل في الفرن عن طريق الحد من إمدادات الأكسجين، مما يؤدي إلى احتراق غير كامل للوقود.وهذا يزيد من وجود أول أكسيد الكربون (CO) وغازات الاختزال الأخرى.
- وفي إنتاج السيراميك، غالبًا ما يتحقق ذلك عن طريق تقليل تيار الهواء أو إغلاق فتحات هواء الفرن جزئيًا.
-
دور الحديد في أجسام الطين:
- الحديد هو أحد الشوائب الشائعة في الطين، وهو موجود في صورة أكسيد الحديد (Fe₂O₃).في الغلاف الجوي المؤكسد، يظل أكسيد الحديد مستقرًا ويضفي لونًا أحمر أو برتقاليًا على الطين.
- في الغلاف الجوي المختزل، تتغير الحالة الكيميائية للحديد بسبب نقص الأكسجين.
-
التفاعلات الكيميائية في الغلاف الجوي المختزل:
- في درجات الحرارة المرتفعة، يتفاعل أول أكسيد الكربون (CO) والغازات المختزلة الأخرى مع أكسيد الحديد (Fe₂O₃) في الجسم الطيني.
-
يمكن تبسيط التفاعل على النحو التالي:
[ - \\نص{Fe}_2\نص{O}_3 + \نص{CO}\نص 2\نص{FeO}+ \\نص \{CO}_2
-
] في ظروف الاختزال الأكثر تطرفًا، يمكن اختزال أكسيد الحديد إلى حديد فلزي (Fe):
- [
- \نص{FeFO}+ \نص \{CO}\السهم \نص {Fe}+ \\نص \{CO}_2
-
] تغيرات اللون بسبب الاختزال
- :
- يكون لون أكسيد الحديد (Fe₂O₃O₃) أحمر أو برتقالي، بينما يكون أكسيد الحديد (FeO) والحديد المعدني (Fe) أغمق، وغالبًا ما يكون رمادي أو أسود.
-
وينتج عن اختزال أكسيد الحديد إلى هذه المركبات الداكنة نواة داكنة داخل الجسم الطيني، خاصة في المقاطع السميكة حيث يكون اختراق الأكسجين محدوداً. التأثير على الخزف الحجري
- :
- يحتوي الطين الحجري عادةً على كميات أعلى من الحديد، مما يجعله أكثر عرضة لتغيرات اللون في الجو المختزل.
-
تكون نواة الحرق الداكنة أكثر وضوحًا في الخزف الحجري بسبب ارتفاع محتوى الحديد وسماكة جسم الطين، مما يحد من انتشار الأكسجين. الآثار العملية لإنتاج الخزف
- :
- يستخدم الخزافون وفنانو السيراميك أجواء الاختزال عن قصد لتحقيق تأثيرات جمالية محددة، مثل الألوان الداكنة والتشطيبات الزجاجية الفريدة.
ومع ذلك، فإن الاختزال المفرط يمكن أن يؤدي إلى تأثيرات غير مرغوب فيها، مثل الانتفاخ أو ضعف الهياكل، بسبب تكوين الغازات المحتبسة داخل جسم الطين.
مقارنة مع الغلاف الجوي المؤكسد
| : | في الجو المؤكسد، يوجد أكسجين كافٍ، ويبقى الحديد في حالة أكسدة أعلى (Fe₂O₃O₃)، مما يؤدي إلى ألوان أفتح. |
|---|---|
| ويسلط التباين بين الأجواء المؤكسدة والمختزلة الضوء على أهمية التحكم في ظروف الفرن لتحقيق النتائج المرجوة. | من خلال فهم هذه النقاط الرئيسية، يمكن لمنتجي السيراميك التحكم بشكل أفضل في عملية الحرق لتحقيق تأثيرات بصرية وهيكلية محددة في أعمالهم.إن جوهر الحرق الداكن هو نتيجة مباشرة للتغيرات الكيميائية الناجمة عن الغلاف الجوي المختزل، وخاصة اختزال أكاسيد الحديد داخل جسم الطين. |
| جدول ملخص: | الجانب الرئيسي |
| الوصف | الغلاف الجوي المختزل |
| ينشأ عن طريق الحد من الأكسجين، مما يؤدي إلى احتراق غير كامل واختزال الغازات. | تحول أكسيد الحديد |
| يختزل Fe₂O₃ (أحمر/برتقالي) إلى FeO أو FeO (رمادي/أسود) في جو مختزل. | تغير اللون |
تتشكل النواة الداكنة بسبب مركبات الحديد المختزلة، خاصة في الأجسام الطينية السميكة. التأثير على الخزف الحجري ارتفاع محتوى الحديد في الخزف الحجري يجعله أكثر عرضة لنوى الحرق الداكنة.
