SƠ LƯỢC VỀ QUÁ TRÌNH CHẾ TẠO SỨ NHA KHOA
Chất lượng của sứ phụ thuộc vào sự lựa chọn thành phần, tỷ lệ đúng giữa các thành phần
và việc kiểm soát quá trình thiêu kết. Do phải đáp ứng các đòi hỏi nghiêm ngặt về màu, độ bền
nén, tính không hòa tan, đặc tính quang học, tính chất về độ dãn nở nhiệt… Sứ nha khoa sử dụng
những nguyên liệu tinh khiết nhất để chế tạo.
Trong trạng thái khoáng vật, trường thạch (fieldspar), thành phần chính của sứ nung nhiệt
độ cao để làm phục hình sứ-kim loại, có dạng tinh thể, đục, màu từ xám đến hồng. Về hóa học,
trường thạch là một silicat nhôm kali (potassium alumino silicate - K2O.Al2O3.6SiO2) và silicat
nhôm natri (sodium alumino silicate – Na2O.Al2O3.6Sio2). Tỷ lệ giữa K2O và Na2O có thể thay
đổi và ảnh hưởng đến việc chế tạo bột sứ: nếu tỷ lệ Na2O cao, nhiệt độ nóng chảy có xu hướng hạ
xuống; lượng K2O cao làm tăng độ quánh của sứ nóng chảy. Thành phần hoá học của trường
thạch thường gồm: Silica (SiO2): 64%; Alumina (Al2O3): 18%; Soda (Na2O), Potash (K2O): 8-
10%. Trường thạch nóng chảy ở 1150º C, tạo thành pha tinh thể leucite (KAlSi2O6) và thủy tinh
nóng chảy.
Qui trình thông thường để chế tạo bột sứ feldspar (tên gọi đúng là “sứ leucite”) có thể tóm
tắt như sau:
- Trường thạch được khai thác từ mỏ, nghiền nhỏ,
- Loại bỏ sắt và mica (thường có trong trường thạch không tinh khiết) bằng cách chỉ
chọn sử dụng những phần trường thạch có màu sáng,
- Nghiền thành bột mịn, loại bỏ những hạt lớn hoặc quá nhỏ,
- Rung trên một mặt nghiêng có rãnh từ tính để loại bỏ một lần nữa sắt còn lại
Như đã nêu trên, trường thạch nóng chảy ở nhiệt độ 1150º C để tạo thành pha thủy tinh có
cấu trúc không định hình (hình HHH) và pha tinh thể leucite 1(KAlSi2O6 hoặc K2O.Al2O3.4SiO2)
có cấu trúc tinh thể tứ giác. Các muối carbonate kiềm và kiềm thổ được dùng làm chất trợ dung.
Trong quá trình sản xuất, các thành phần được kiểm soát chặt chẽ và nung đến khoảng 1200º C
trong những bể lớn.
Hỗn hợp leucite và thủy tinh được làm lạnh nhanh trong nước để khối sứ bị rã thành bột.
Sản phẩm thu được gọi là “frit”: (nguyên liệu thủy tinh). Thêm các chất màu, thường là các oxid
kim loại để có được các sắc độ cần thiết: titanium oxide cho màu vàng nâu; manganese oxide cho
màu xanh nhạt pha đỏ; oxid sắt cho màu nâu; cerium tạo tính phát huỳnh quang (trước đây dùng
uranium oxide, nhưng được thay vì có sự phát xạ); các oxide thiếc, titanium, zirconium được
dùng để làm các chất che màu.
Sau khi hoàn thành, sứ trường thạch có hai pha: pha thủy tinh (glassy/vitreous phase) và
pha tinh thể/pha vô cơ (crystalline/mineral phase). Pha thủy tinh mang những đặc trưng của thủy
tinh: sự lóng lánh, vỡ không theo hướng nhất, định, trong, sức căng bề mặt cao trong trạng thái
lỏng. Pha tinh thể là leucite, một aluminosilicate kali (sodium aluminosilicate) có độ dãn nở nhiệt
cao (>20 X 10 -6/ º C ) với lượng 10 – 20% để kiểm soát hệ số dãn nở của sứ. Sứ chứa nhiều
leucite có độ bền cao gấp đôi sứ chứa ít leucite. Cấu trúc vi thể của sứ (đã được xoi mòn acid)
được thể hiện trên hình HHH.
