A kerámiamáz egy üveges anyagból készült, égetéssel a kerámiatestre olvasztott, áthatolhatatlan réteg vagy bevonat. A máz szolgálhat egy tárgy színezésére, díszítésére vagy vízhatlanítására. A mázazás alkalmassá teszi az agyagedényeket a folyadékok tárolására, lezárva a mázatlan kekszes agyagedények eredendő porozitását. Emellett keményebb felületet biztosít. A mázat kőedényeken és porcelánon is használják. Funkcionalitásuk mellett a mázak különböző felületi felületeket alakíthatnak ki, beleértve a fényes vagy matt felület és a szín fokozatait. A mázak az alapul szolgáló mintát vagy textúrát is kiemelhetik, akár változatlanul, akár bevésve, faragva vagy festve.

A legtöbb, az utóbbi évszázadokban gyártott kerámia mázas volt, kivéve a mázatlan kekszporcelán, terrakotta vagy néhány más típusú darabokat. A csempék szinte mindig mázasak a felületükön, és a modern építészeti terrakotta nagyon gyakran mázas. A mázas tégla is gyakori. A háztartási szaniterek kivétel nélkül mázasak, akárcsak számos, az iparban használt kerámia, például a légvezetékek kerámia szigetelői.

A hagyományos mázak legfontosabb csoportjai, amelyek mindegyikét a fő kerámiafolyósító anyagról nevezték el, a következők:

A hamumáz, amely Kelet-Ázsiában fontos, egyszerűen fából vagy növényi hamuból készül, amely káliumot és meszet tartalmaz.
A porcelánok mázai.
Az ólommázak, sima vagy színes, az égetés után fényesek és átlátszóak, amihez csak kb. 800 °C (1470 °F) szükséges. Körülbelül 2000 éve használják Kínában pl. a sancai, a Földközi-tenger környékén és Európában pl. a viktoriánus majolikában.
Sómáz, főként európai kőedények. Hétköznapi sót használnak hozzá.
Tin-máz, amely ón hozzáadásával átlátszatlan fehérré tett ólommázzal vonja be az edényt. Az ókori Közel-Keleten ismert, majd fontos szerepet játszott az iszlám fazekasságban, ahonnan átkerült Európába. Ide tartoznak a hispán-moreszk edények, a maiolika (más néven majolika), a fajansz és a Delftware.

A modern anyagtechnológia új üveges mázakat talált ki, amelyek nem tartoznak ezekbe a hagyományos kategóriákba.

Cél
A kőedényekből 1250 °C-os égetési hőmérsékleten égetik ki a darabokat. A porcelánt 1400 ° C-ig terjedő hőmérsékleten égetik, melynek során kristályközi üvegszerű fázisok keletkeznek, amelyek zárt porozitást és esetleg önmázasodást biztosítanak. A felület azonban gyakran érdes és a megfelelő alapanyag színét viseli. A máz további anyagokkal készül, amelyekkel kemény, zárt felületi réteg és különböző színek hozhatók létre. A máz összetevői egymással és az alapanyaggal különböző oxidok keverékéből álló üvegréteget képeznek.

A mázakat az esztétikai hatás javítására alkalmazzák (szín- és hatásmázak) vagy a mechanikai és elektromos tulajdonságok javítására szolgálnak.

Az edények esetében a máz csökkenti a felület érdességét, így azok könnyebben tisztíthatók, és nő a karcolási keménységük, ami javítja a használati tulajdonságokat, mivel kevésbé karcolódnak.

Az elektromos porcelánból készült nagyfeszültségű szigetelőket azért mázolják, hogy a szigetelő szilárdságát a benne rejlő nyomófeszültség révén növeljék. Ugyanakkor a felület megfelelő kémiai összetételét érik el, ami a vezetőképesség csökkentésével (nincs vízfelvétel) csökkenti a szivárgási áramot. A csökkentett érdesség megakadályozza a gyorsabb szennyeződést is.

összetétel
A mázaknak tartalmazniuk kell egy kerámiafluxust, amely úgy működik, hogy elősegíti az agyagtestek és a többi mázanyag részleges elfolyósodását. A fluxusok csökkentik az üvegképzők magas olvadáspontját a szilícium-dioxid és néha a bórtrioxid. Ezek az üvegképzők lehetnek a mázanyagokban, vagy kivonhatók az alatta lévő agyagból.

A kerámiamázak nyersanyagai általában szilícium-dioxidot tartalmaznak, amely a fő üvegképző lesz. Különböző fémoxidok, mint például a nátrium, a kálium és a kalcium, fluxusként működnek, és ezért csökkentik az olvadási hőmérsékletet. A timföld, amely gyakran agyagból származik, megmerevíti az olvadt mázat, hogy az ne folyjon le a darabról. Színezőanyagokat, például vas-oxidot, réz-karbonátot vagy kobalt-karbonátot, és néha homályosítókat, például ón-oxidot vagy cirkónium-oxidot használnak az égetett máz vizuális megjelenésének módosítására.

Kémiailag a mázak (más üvegekhez hasonlóan) ásványi lisztek keverékéből állnak. Esetenként meghatározó elemként fémeket, például ólmot vagy aranyat adnak hozzá.

Ásványi anyagok
Az ásványi anyagok egyrészt hálózatképzők, mint a szilícium-dioxid (kvarcpor formájában), folyasztószerek vagy olvadáspontcsökkentők, mint az alkáli- és alkáliföldfém-oxidok, főként nátrium- és kalcium-oxid, amelyeket gyakran adnak hozzá földpát vagy kréta formájában, vagy bór- és ólomvegyületek, amelyek gyakran használhatók frittként, valamint alumínium-oxid mint konzisztenciafokozó és viszkozitásfokozó.

Az ólommázak különösen ellenállóak a korrózióval szemben, míg az alacsony olvadékonyságú nátrium és kálium komponensek könnyebben eltávolíthatók.

A késő középkor óta ismert sómázban kősót (nátrium-kloridot) adnak a tűzbe, amelynek füstgázai a kemence körül áramlanak. A magas hőmérsékleten felszabaduló nátrium-oxid egyesül az üledékkel, és csökkenti a felületi réteg olvadási hőmérsékletét, így üvegréteg képződik.

Színek
Minél magasabb az égetési hőmérséklet és az elérhető ellenállás, annál korlátozottabb a színpaletta. Míg a fehér szín diszperzióval (ón-oxid vagy cirkónium-oxid hozzáadásával) jön létre, addig más színek csak színező fém-oxidok hozzáadásával érhetők el. A kék kobaltmáz jól ismert. A zöldet króm-oxiddal, a barna árnyalatokat mangánnal vagy a gyakran már tartalmazott vassal hozzák létre. Redukáló égetési légkörben a vastartalom szürkéskék árnyalatokhoz vezet.

A gyengén égetett színes kerámiamázak gyakran tartalmaznak még oldható összetevőket, amelyek a használat során annyi anyagot szabadítanak fel, hogy még mindig mérgezőek. Gyakran vonatkozik ez az alkalmazott engóbokkal ellátott dísztárgyakra, amelyek nem teljesen “mázasak”, és a mázakhoz képest kristályosabbak és kevésbé zártak a felületen.

A 1450 °C-on simára égetett porcelántárgyakat – még ha mérgező színezőanyagokat is tartalmaznak – ártalmatlannak tekintik. A nehézfémek a szilikátok szilárdan mázas és kötött velük.

A festés a porcelán és fajansz lehet használni, mint alulmáz festés mesterlövész tűz színekkel magas hőmérsékleten, vagy hőmérséklet-érzékeny máz színeket tenni, csökkenti a hőt, hogy a mázas áru.

Egyes oxidok, mint a kobalt sokáig fenntartották a luxus termékek. A legtisztább kobalt valóban nagy költséggel érkezett a Közel-Keletről Spanyolországon keresztül. Az Közép-Európából származó kevésbé mély és szürke kékeket adott.

Kék: kobalt + titán (rutil)
barna: vas + mangán
kékesszürke: vas + kobalt
sárga: kobalt + vanádium
fekete: réz + mangán
okker: Vas + vanádium
Zöld: réz + vas vagy réz + króm

A kerámia zománcok színe és textúrája attól is függ, hogy milyen atmoszférában égették őket:

Oxidáló (elegendő oxigén az összes tüzelőanyag elégetéséhez)
Reduktív (a sütés során nincs elegendő oxigén ahhoz, hogy az összes tüzelőanyag elfogyjon, és a láng ezt az oxigént a zománc anyagában keresi, így megváltoztatja annak kémiai tulajdonságait és ezáltal a megjelenését).

Folyamat
A máz felhordása történhet úgy, hogy az agyagtest felületére száraz porral száraz keveréket visznek fel, vagy úgy, hogy sót vagy szódát helyeznek a kemencébe magas hőmérsékleten, hogy nátriumgőzben gazdag légkört hozzanak létre, amely kölcsönhatásba lép a testben lévő alumínium- és szilícium-dioxid-oxidokkal, így üveg képződik és rakódik le, ami az úgynevezett sómázas kerámiát eredményezi. Leggyakrabban a különböző porított ásványokból és fémoxidokból álló vizes szuszpenzióban lévő mázakat úgy viszik fel, hogy a darabokat közvetlenül a mázba mártják. Más technikák közé tartozik a máznak a darabra való ráöntése, a darabra való ráfújása airbrush vagy hasonló eszközzel, vagy közvetlenül ecsettel vagy más eszközzel történő felhordása.

Azért, hogy a mázas tárgy az égetés során ne tapadjon a kemencéhez, vagy a tárgy egy kis részét mázatlanul hagyják, vagy pedig kis tűzálló alátétekre, például kemencés sarkantyúkra és kengyelekre támasztják, amelyeket az égetés után eltávolítanak és eldobnak. Az ilyen sarkantyúk által hagyott kis nyomok néha láthatóak a kész tárgyakon.

A kerámiákon a máz alatt alkalmazott díszítést általában alulmáznak nevezik. Az alátétmázakat a kerámia felületére viszik fel, amely lehet nyers, “greenware” vagy “biscuit” égetésű (egyes tárgyak első égetése a mázazás és az újraégetés előtt). A díszítésre nedves – általában átlátszó – mázat visznek fel. A pigment összeolvad a mázzal, és úgy tűnik, mintha egy átlátszó mázréteg alatt lenne. Az alulmázas díszítésre példa a jól ismert “kék-fehér” porcelán, amelyet Németországban, Angliában, Hollandiában, Kínában és Japánban gyártanak. A feltűnő kék színhez kobaltot használnak kobalt-oxid vagy kobalt-karbonát formájában.

A mázréteg tetején alkalmazott díszítést felülmáznak nevezik. Az overglaze módszerek közé tartozik egy vagy több réteg vagy réteg máz felvitele egy kerámiadarabra, vagy egy nem mázas anyag, például zománc vagy fémek (pl. levélarany) felvitele a máz fölé.

Az overglaze színek alacsony hőmérsékletű mázak, amelyek a kerámiáknak dekoratívabb, üvegesebb megjelenést kölcsönöznek. A darabot először kiégetik, ezt a kezdeti égetést nevezik glastégetésnek, majd felviszik az overglaze díszítést, és újra kiégetik. Miután a darabot kiégették, és kijön a kemencéből, a máznak köszönhetően a textúrája simább lesz.

Történet
A kerámia mázazása történelmileg meglehetősen lassan fejlődött, mivel fel kellett fedezni a megfelelő anyagokat, és olyan égetési technológiára is szükség volt, amely képes volt megbízhatóan elérni a szükséges hőmérsékletet.

A mázas tégla az elámi Chogha Zanbil templomig nyúlik vissza, amelyet a Kr. e. 13. századra datálnak. A kínai Kaifengben 1049-ben mázas téglából épített Vaspagoda egy jól ismert későbbi példa.

Az ólommázas agyagedényeket valószínűleg a Háborús Államok korában (i. e. 475-221) készítették Kínában, és gyártása a Han-dinasztia idején nőtt meg. A magas hőmérsékletű proto-celadon mázas kőedényt korábban, a Shang-dinasztia (i. e. 1600 – i. e. 1046) óta készítették, mint a mázas agyagedényeket.

A japán Kofun-korszakban a Sue-edényeket zöldes színű természetes hamuzsírmázzal díszítették. Kr. u. 552 és 794 között különböző színű mázakat vezettek be. A Tang-dinasztia háromszínű mázait egy ideig gyakran használták, de fokozatosan kivonták őket a forgalomból; a mázak pontos színét és összetételét nem sikerült helyreállítani. A természetes hamvas mázat azonban az egész országban általánosan használták.

A 13. században a virágmintákat vörös, kék, zöld, sárga és fekete fedőmázzal festették. A felülmázak nagyon népszerűvé váltak a kerámiáknak adott különleges megjelenésük miatt.

A nyolcadik századtól kezdve a mázas kerámia használata elterjedt az iszlám művészetben és az iszlám fazekasságban, általában díszes kerámiák formájában. Az ónozott mázazás az iszlám fazekasok által kifejlesztett egyik legkorábbi új technológia volt. Az első iszlám fedőmázas mázak a 8. század körüli időkből származó, kékre festett baszrai edények formájában találhatók. Egy másik jelentős hozzájárulás a kőedények kifejlesztése volt, amely a 9. századi Irakból származik. Az innovatív kerámiakészítés további központjai az iszlám világban Fusztát (975-től 1075-ig), Damaszkusz (1100-tól 1600 körülig) és Tabriz (1470-től 1550-ig).

Technológia
A zöld (égetetlen) kerámiákat először a porcelángyártás során vetik alá szórásos égetésnek, többek között a porcelán előállítása során. Az égetési hőmérséklet alacsonyabb, nem olyan magas, mint a sima égetésnél a mázkomponensek felvitele után. A kiégetés után a kerámiákat a mázkomponensek vízben lévő szuszpenziójával (frits, vízben oldott por) öntik, mártják vagy ecsetelik. Az érintkező felületek szabadon maradnak, hogy megakadályozzák a beépített kemencékkel való összeolvadást.

A sima égetésnél a máz megolvad és összetevői összeolvadnak egymással és a törött üveggel. Üveges vegyes oxidok keletkeznek.

Ha a mázréteg tágulási együtthatója nagyobb, mint az alapanyagé, repedések keletkezhetnek. Ezeket a repedéseket néha felismerik és designelemként használják (craquelé). Az ellenkező esetben, hogy a mázréteg feszültsége nagyobb, azaz a mázréteg állandó nyomófeszültség alatt áll, a szilárdság megnő, ami az alkalmazástól függően szintén kívánatos lehet.

Evolúció
Mivel a málló lakknak nagyobb a tágulási együtthatója, mint magának a terrakottának (főzött iszap), apró repedések keletkezhetnek, amelyek kiszűrhetik az edényben lévő folyadékokat, ami sok esetben azt eredményezi, hogy a mázas edényekbe bevitt ételekből nagyon mérgező ólomsók kezdenek képződni. A XIX. században felfedezték, hogy a mázazást ólom nélkül és az ebből eredő veszélyek nélkül is el lehet végezni, amit a feldszpatikus mázazás vált fel.

Toxicitás, ökotoxicitás, tanúsítás
Ha a mázak (bármely “a csempe felületére a formázás és a csempe végső égetési fázisa között felvitt anyag” értelmében) ólmot, kadmiumot vagy antimont (vagy ezek valamelyik vegyületét) tartalmaznak, az európai ökocímke megszerzéséhez a mázak nem tartalmazhatnak többet, mint:

0.ólomtömegük 5%-a
0,1%-a kadmiumban
0,25%-a antimonban

Mázak fajtái
A felhasznált folyasztóanyagoktól függően többféle máz létezik:

alkalikus mázak – nátrium-, kálium- vagy lítiumsókkal;
bórmázak – bórsav (olvadási hőmérséklet 600 °C);
ólommázak – ólomoxid. Az alquifoux, a Dél-Franciaországban az 1950-es évekbeli részleges betiltásáig használt ólom-szulfidos máz, a provence-i gyártmányokra jellemző zöld vagy sárga lakkozott színeket adott. Az ólommázakat mérgező hatásuk miatt szinte már nem használják;
“Bristol” mázak – cink-oxiddal. Kevésbé mérgezőek, mint a korábbiak, ezért fokozatosan felváltották őket.
Változatos mázreceptek állnak rendelkezésre a különböző textúrák (matt, fényes, érdes), illetve a többé-kevésbé sűrű bevonat (átlátszatlan, áttetsző) eléréséhez.

Celadon
A celadon egyrészt egy színre, másrészt egy kerámiatípusra utal, amely csak Kínában (kínaiul: qingci青瓷, szó szerint “zöld porcelán”) és a Távol-Keleten található. Ez a zománc kékes vagy olajzöld árnyalatú, és az ősi kínai kerámia egy különösen keresett termelésére jellemző.

Egy példa erre a magas hőmérsékletű zománcra, redukcióban, az alábbi receptúrával nyerhető:

Feldspát: 40%
Silica: 10%

Előlegesen 5% talkumot és 1% okkert vagy vasoxidot is adhatunk hozzá.

A tenmoku
fekete, barnával pettyezett japán zománcra azt írja, hogy “zománc”, ezt a zománcot a következő receptúrával nyerik:

Földpát: 45%
Kréta: 12%
Golyós agyag: 5%
Kovasav: 36%
Bentonit: 2%
Vörös vasoxid (hematit): + 8%

A shino
Sokféle shino létezik. Általában vastag, átlátszatlan, matt üvegre hasonlítanak, a fehértől a narancssárgáig vagy barnáig. Két shino recept:

Szifit nefelin: 70%
Kaolin: 30%
Só: + 3%

Nefelin szienit: 80%
Kaolin: 20%
Só:

Kőris zománcok

“Cream” hamuzománc:
Feldspát: 38%
Fa hamu: 38%
Fa hamu: 31%
Kréta: 23%
Kőszén: 8%

Ash zöld zománc:
Feldspát: 18%
Fa hamu: 46%
Golyós agyag: 27%
Kaolin: 9%
Rézkarbonát: + 3%

Kék zománc:
Földpát: 38%
Fa hamu: 31%
Kréta: 25%
Kovasav: 6%
Kobalt-oxid:

Környezeti hatás
2012-ben több mint 650 kerámiagyártó létesítményt jelentettek az Egyesült Államokban, és valószínűleg sokkal többet a fejlett és fejlődő világban. A padlólapok, falicsempék, szaniteráruk, fürdőszobai kiegészítők, konyhai eszközök és étkészletek mind olyan potenciális kerámiatartalmú termékek, amelyek a fogyasztók számára elérhetőek. A nehézfémek olyan sűrű fémek, amelyeket mázakban használnak egy adott szín vagy textúra előállításához. A mázkomponensek nagyobb valószínűséggel kerülnek a környezetbe, ha a nem újrahasznosított kerámiatermékek meleg vagy savas víznek vannak kitéve. A nehézfémek kioldódása akkor következik be, ha a kerámiatermékeket helytelenül mázolják vagy megsérülnek. Az ólom és a króm két olyan, a kerámiamázakban gyakran használt nehézfém, amelyeket toxicitásuk és bioakkumulációs képességük miatt a kormányhivatalok szigorúan ellenőriznek.

Fémoxidok kémiája
A kerámiamázakban használt fémek általában fémoxidok formájában vannak jelen.

Ólom(II)-oxid
A kerámiagyártók elsősorban az ólom(II)-oxidot (PbO) használják fluxusként alacsony olvadási tartománya, széles égetési tartománya, alacsony felületi feszültsége, magas törésmutatója és devitrifikációval szembeni ellenállása miatt.

Szennyezett környezetben a nitrogén-dioxid vízzel (H2O) reagálva salétromsavat (HNO2) és salétromsavat (HNO3) termel.

H2O + 2NO2 → HNO2 + HNO3

Az oldható ólom(II)-nitrát (Pb(NO3)2) az ólmozott mázak ólom(II)-oxidjának (PbO) hatására alakul ki. salétromsavval (HNO3)

PbO + 2HNO3 → Pb(NO3)2 + H2O

Mert az ólomnak való kitettség szoros összefüggésben áll számos egészségügyi problémával, az ólommérgezés, az ólomtartalmú üveg (főként a kiselejtezett CRT-kijelzők formájában) és az ólommázas kerámiák ártalmatlanítása a mérgező hulladékokra vonatkozó előírások hatálya alá tartozik.

Króm(III)-oxid
A króm(III)-oxidot (Cr2O3) színezőanyagként használják a kerámiamázakban. A króm(III)-oxid a kemencében elért hőmérsékleten kalcium-oxiddal (CaO) és a légköri oxigénnel reakcióba lépve kalcium-kromátot (CaCrO4) hozhat létre. Az oxidációs reakció a krómot a +3 oxidációs állapotból a +6 oxidációs állapotba változtatja. A króm(VI) nagyon jól oldódik és a króm többi stabil formája közül a legmobilabb.

Cr2O3 + 2CaO + 3⁄2O2 → CaCrO4

A króm ipari kibocsátással kerülhet a vízrendszerekbe. A króm(VI) közvetlenül is kerülhet a környezetbe, vagy a talajban lévő oxidálószerek reakcióba léphetnek a króm(III)-mal, és króm(VI) keletkezik. A növények klorofilltartalma csökken, ha króm(VI) jelenlétében termesztik őket.

Megelőzés
A króm oxidációja a gyártási folyamatok során csökkenthető a kalciumhoz kötődő vegyületek bevezetésével. A kerámiaipar nem szívesen használ ólomalternatívákat, mivel az ólmozott mázak ragyogó fényt és sima felületet biztosítanak a termékeknek. Az Egyesült Államok Környezetvédelmi Hivatala kísérletezett az ólom kettős mázzal, báriummal helyettesítő alternatívával, de nem sikerült ugyanazt az optikai hatást elérni, mint az ólmozott mázakkal.

Megosztás: