Рис. 2-6-3. Пример кривой изменения температуры по время обжига.
А — сушка; В — подъем температуры; С — выдержка при максимальной температуре: D — охлаждение.
На рис. 2-6-3 приведен пример кривой изменения температуры во время обжига. Участок А в керамической промышленности называют периодом сушки. Этот период характеризуется относительно длительной выдержкой при температуре 150—200°С с целью удаления из заготовок влаги и органических веществ. Чем больший объем печи заполнен образцами, тем более осторожно в этом периоде следует поднимать температуру (см. подпараграф 4-3-5). Участок В — это период подъема температуры. Чем больше габариты изделий, тем медленнее следует проводить подъем температуры. Например, при обжиге крупногабаритных заготовок для энергетических керамических конденсаторов диаметром 30 см период нагрева может продолжаться примерно 48—72 ч. Как подчеркнуто в § 4-4, в области температур, где имеет место интенсивное расширение или интенсивная усадка, подъем температуры должен быть особенно осторожным. Подъем температуры может характеризоваться не только прямой линией, как показано на рисунке.
В этот период весьма важно точно поддерживать заданную температуру. Одна из целей выдержки при максимальной температуре — выравнивание температуры в разных частях печи. Если в период выдержки даже на короткое время повысится температура, то не следует полагать, что условия обжига не изменились. Дело в том, что с ростом температуры интенсивнее проходят химические реакции (см., например, рис. 4-3-2). С другой стороны, понижение температуры в этот период может не сказаться на качестве обжигаемых образцов, если на соответствующее время продлить период выдержки при максимальной температуре.
Рис. 2-6-4. Закон теплового излучения Планка.
1 - УФ; 2 — видимая; 3 — ИК-область.
Еще одним важным параметром, требующим внимания при обжиге керамических диэлектриков, является газовая атмосфера в печи, которая должна быть окислительной, так как в восстановительной среде существует опасность восстановления такого компонента, как ТiO2, до полупроводникового состояния, что понижает сопротивление изоляции изделий. Поэтому при обжиге в газовых печах необходимо тщательно контролировать соотношение между количествами горючего газа и воздуха, а конструкция электрической печи должна обеспечить определенный ток воздуха. На свойства керамических диэлектриков большое влияние оказывают режимы охлаждения после выдержки при максимальной температуре. Режимы охлаждения особенно сильное влияние оказывают на свойства полупроводникового ВаТiO2 и ферритов.
Температуру в печи можно оценивать по цвету. Испускательная способность их согласно закону Планка зависит от температуры следующим образом:
(2-6-1)
где C1=3,697 · 10-12 Вт-см2, С2= 1,432 см - К.
Если эту закономерность выразить графически, то получим кривые, изображенные на рис. 2-6-4. Из этих данных следует, что с уменьшением температуры увеличивается длина волны, соответствующая максимуму энергии излучения, а с повышением температуры уменьшается. В данном случае существует следующая зависимость:
(2-6-2)
которую называют законом смещения Вина. Диапазон длин волн, видимый человеческим глазом, от 400 до 760 нм. При достижении температуры 6500°С виден белый свет, как свет солнца. При понижении температуры, как известно, длина волны увеличивается, сдвигаясь в красную сторону.
Итак, если оценивать температуры в печи невооруженным глазом, то при температуре 500°С будет слабо виден темно-красный свет. При 700°С цвет чисто-красный, при 800°С — кроваво-красный, при 900°С - вишнево-красный, при 1000°С — ярко-красный, при 1100°С— апельсиново-желтый, при 1200°С — ярко-желтый, при 1300°С — белый, при 1500°С ярко-белый. Безусловно, точно измерить температуру возможно с но мощью предназначенного для этого прибора, например термопары. По важно также различать температуру визуально, наблюдая цвет раскаленных стенок печи или капселей. При определенном навыке по цвету можно определить температуру с точностью примерно ±20°С, а мастера могут определить с точностью ±10°С. При массовом производстве по окраске нередко определяют перепад температур с туннельной печи.
