Sodium Oxide (Na2O), hay còn gọi là natri oxit, là một oxit kim loại kiềm quan trọng trong ngành gốm sứ. Nó đóng vai trò là chất trợ dung (flux), giúp hạ nhiệt độ nung và cải thiện độ chảy của men. Tuy nhiên, việc sử dụng Na2O cần được kiểm soát chặt chẽ để tránh các vấn đề như rạn men (crazing) và độ bền kém.
Na2O có những đặc tính và vai trò quan trọng sau trong gốm sứ:
-
Chất trợ dung mạnh: Na2O là một trong những chất trợ dung mạnh nhất, hoạt động hiệu quả ở nhiều khoảng nhiệt độ (900-1300°C). Điều này giúp giảm chi phí năng lượng và mở rộng phạm vi nhiệt độ nung cho các loại men.
-
Tăng cường độ bóng và màu sắc: Sodium oxide tạo ra bề mặt men sáng bóng và rực rỡ. Nó cũng tăng cường độ phản hồi màu của các oxit kim loại như đồng, coban và sắt, tạo ra các màu sắc sống động. Đặc biệt, khi kết hợp với hàm lượng alumina thấp, Na2O mang lại màu sắc mạnh mẽ nhất.
-
Ảnh hưởng đến độ bền: Mặc dù Na2O cải thiện độ chảy của men, nhưng men chứa nhiều Na2O có thể dễ bị hòa tan và trầy xước. Để khắc phục, cần kết hợp Na2O với các oxit khác như CaO (vôi), MgO (magnesia) để tăng độ bền, độ đàn hồi và khả năng kháng hóa chất.
Ảnh: Men celadon bị rạn do hàm lượng feldspar cao. Feldspar cung cấp K2O và Na2O, mang lại độ bóng và màu sắc tuyệt vời, nhưng đồng thời làm tăng hệ số giãn nở nhiệt, dẫn đến rạn men.
Nguồn cung cấp Sodium Oxide (Na2O)
Na2O chủ yếu được đưa vào men thông qua các vật liệu sau:
- Feldspar: Feldspar là nguồn cung cấp Na2O phổ biến nhất. Tuy nhiên, feldspar cũng chứa alumina (Al2O3), có thể ảnh hưởng đến tính chất của men.
- Frit: Frit là vật liệu thủy tinh đã được nung chảy và nghiền mịn. Frit cho phép kiểm soát thành phần hóa học chính xác hơn so với feldspar, và có thể chứa hàm lượng Na2O cao hơn. Một số frit có hàm lượng Na2O gấp đôi feldspar và ít Al2O3.
- Nepheline syenite: Là một loại khoáng vật giàu natri và kali.
Vấn đề và Giải pháp với Sodium Oxide
Mặc dù Na2O mang lại nhiều lợi ích, nhưng nó cũng có thể gây ra các vấn đề sau:
-
Rạn men (Crazing): Na2O có hệ số giãn nở nhiệt cao hơn bất kỳ oxit nào khác. Men có hàm lượng Na2O cao dễ bị rạn, đặc biệt khi thiếu silica (SiO2) hoặc alumina (Al2O3). Men chứa hơn 35-40% feldspar có nguy cơ bị rạn cao.
- Giải pháp: Giảm hàm lượng feldspar, thay thế một phần KNaO bằng CaO, MgO, BaO, SrO hoặc Li2O3. Tăng hàm lượng SiO2 và Al2O3. Sử dụng boron, vì boron có hệ số giãn nở thấp và cho phép thêm SiO2 và Al2O3.
-
Tính tan: Một số vật liệu chứa Na2O như soda ash và borax có thể tan trong nước, gây khó khăn trong quá trình sử dụng men. Nepheline syenite và frit natri cũng có thể tan nhẹ.
- Giải pháp: Sử dụng các kỹ thuật đặc biệt để xử lý các vật liệu này.
Ảnh: So sánh khả năng nóng chảy của feldspar, talc và frit. Frit chứa Na2O cho thấy khả năng nóng chảy tốt hơn ở nhiệt độ thấp hơn so với feldspar, do Na2O trong frit dễ dàng tương tác và hoạt động như một chất trợ dung.
Kết luận
Sodium oxide (Na2O) là một thành phần quan trọng trong men gốm, mang lại nhiều lợi ích về độ chảy, độ bóng và màu sắc. Tuy nhiên, cần kiểm soát chặt chẽ hàm lượng Na2O để tránh các vấn đề như rạn men và độ bền kém. Bằng cách hiểu rõ vai trò và tính chất của Na2O, người thợ gốm có thể tạo ra những sản phẩm chất lượng cao với vẻ đẹp độc đáo.
