سرامیک

سرامیک :

کلمه سرامیک از Clay یا خاک رس گرفته شده است که در لاتین به آن Keramesگفته می شود . این واژه در اثر کثرت استعمال به سرامیک تبدیل شده است .

اطلاعاتاولیه :

سرامیک ها معمولا بهاستثنای فلزات و آلیاژهای فلزی و مواد آلی ، شامل تمام مواد مهندسی می شوند که ازنظر شیمیایی جزو مواد معدنی هستند و بعد از قرار گرفتن در دمای بسیار بالا ، شکلاولیه خود را حفظ کرده و مقاوم تر می شوند . ظروف سفالی ، چینی و چینی های بهداشتیو غیره ، جزو این گروه می باشند .

تاریخچه :

آشنایی انسان با موادسرامیکی و استفاده از آنها ، قدمتی به طول تاریخ دارد . سفالینه های کشف شده درمناطق باستانی دنیا نشان می دهد که انسان در دوران باستان ، گل رس و چگونگی کار باآن و پخت و مقاوم سازی آن آشنا بوده است . اما امروزه سرامیک ، کاربردهای بسیارفراتر از ظروف سفالی یا چینی دارد و در صنعت و تکنولوژی ، استفاده های فراوانی ازآن می شود .

مواد اولیهسرامیک :

سرامیکها ، از سهماده اولیه خاک رس ، فلدسپارها و ماسه تهیه می شود . خاک رس ، همان سیلکاتهایآلومینیوم هیدارته است که به صورت کانی مختلفی یافت می شوند .

دید کلی :

از زمانی که انسانغارنشینی را به قصد یافتن مکان زیست بهتر ، پشت سر گذاشت ، با مصالح ساختمانی سروکار پیدا کرده بود . بدیهی است که این مواد از نوع موجود در طبیعت بود ، مانندپوست برای بنا کردن خیمه و یا گل و سنگ برای تهیه مسکن دائمی . بعدها بشر آموخت کهاز قطعات چوب و تخته و میخ و پیچ برای استحکام بنا استفاده کند و موادی مانند آهک، ساروج و سیمان را برای اتصال محکم تر قطعات سنگ و یا چوب به یک دیگر بکار می رود، ولی خاک رس مهمترین ماده اولیه تهیه بسیاری از مصالح ساختمانی است . خاک رس بهصورت ناخالصی در تهیه کوزه ، گلدان های گلی ، ظروف سفالی ، اشیاء و لوله های سفالی، سرامیک ، سیمان و به صورت خالص ، در تهیه ظروف چینی و . . . مصرف می شود .

تعریف :

از نظرواژه : سرامیک به کلیه جامدات غیره آلی و غیره فلزی گفته می شود .

از نظرساختار شیمیایی : کلیه موادی که از مخلوط خاک رس با ماسه و فلدسپار در دمایبالا بدست می آیند و توسط توده شیشه مانندی انسجام یافته و بسیار سخت و غیره قابلحل در حلال ها و تقریبا گداز ناپذیر می باشند ، سرامیک نامیده می شوند .

نقش اجزایسه گانه در سرامیک :

خاک رس : موجب نرمی وانعطاف و تشکیل و تنوع شگرفی یافته و اهمیت و کاربردهای آن نیز وسعت پیدا کرده است. ذرات بلوری سرامیک می شود .

ماسه : قابلیت چین خوردن، پس از خشک و گرم شدن و تشکیل بلوری سرامیک را کاهش می دهد .

فلدسپار : در کاهش دادن دمایپخت و تشکیل توده شیشه ای و چسباننده ذرات بلوری سرامیک موثر است .

خواصسرامیک ها :

خواص سرامیک ها بستهبه نوع و درجه خلوص هریک از اجزای اصلی ، مواد افزودنی ، لعاب ، زمان حرارت دادن ،مواد اکسنده و کاهنده های موجود در محیط ، تفییر می کند .

سرامیک هایویژه

مقره های برق :

که عایقهای خوبی برایگرما و برق هستند و در آنها از Al2O3 و Zr2O3استفاده می شود .

سرامیک هایمغناظیسی :

در این نوع سرامیک ازاکسیدها آهن استفاده می شود . مهمترین کاربرد آنها در تهیه عنصرهای حافظه درکامپیوتر است .

سرامیک هایشیشه ای :

وقتی شیشه معمولی پساز تهیه در دمای بالایی قرار گیرد ، تعداد قابل توجهی از ذرات بلور در آن تشکیل میشود و خاصیت شکنندگی آن کم می گردد و بر خلاف شیشه های معمولی دیگر ، ایجاد یاپیدایش شکاف کوچک در آنها ساری نمی باشد ، یعنی این شکافها خود به خود پیشرفت نمیکنند . از این سرامیک ها برای تهیه ظروف که آشپزخانه یا ظروفی که برای دادن حرارتلازم باشند ، استفاده می شود که آن را اصطلاحا پیروسرام می نامند .

لعابها وانواع آنها :

لعابها طیف وسیعی ازترکیبات آلی و معدنی را بر می گیرند . لعاب مربوط به سرامیک معمولا مخلوط شیشهمانندی متشکل از کوارتز ، فلدسپار و اکسید سرب ( Pbo ) است . این اجزا را پس از آسیاب شدنو نرم کردن به صورت خمیری رقیق در آورند . آنگاه وسیله سرامیکی مورد نظر را در اینخمیر غوطه ور کرده و پس از لعاب دادن روی چینی ، روی آن مطالب مورد نظر را مینویسند و یا طرح مورد نظر را نقاشی می کنند و دوباره روی آن را لعاب داده و یک بادیگر حرارت می دهند . در این صورت وسیله مورد نظر پر ارزش تر و نوشته و طرح روی آنبادوام تر می شود .

لعاب ها درانواع مختلف وجود دارد :

1 – لعاب بی رنگ :این لعاب که برای پوشش سطح چینی های بدلی ظریف بکار می رود ، بی رنگ و شفاف است واز مخلوط کلسیم و سیلیس و خاک چینی سفید تهیه می شود .

2 – لعاب رنگی : برایرنگ آبی از اکسید مس (Cu2o) ، برای رنگ زرد از اکسید آهن ( FeO) و برای رنگ سبز از اکسید کروم ( cr2O3) ، برای رنگ زرد از کرومات سرب و برای ارغوانی از کاسبوس استفاده می شود .

3 – لعاب کدر : ایننوع لعاب که پوشش چینی های بدلی معمولی بکار می رود و از مخلوط pb3O3 / SiO2 /PbO SnO2 ، نمک و کربنات سدیم تهیه می شود .که آن را پس از ذوب کردن ، سردکردن ، در آب به صورت حمام شبر در می آورند و شئیلعاب دادنی را در آن غوطه ور می کنند .

ظروف لعابی :

ظروف لعابی در واقع ،نوعی ظروف آهنی هستند که سطح آنها را به منظور جلوگیری از زنگ زدن ، از لعاب میپوشانند . البته این نوع ظروف را نباید زیاد گرم یا سرد و یا پرتاب و یا اینکه تحتضربه قرار داد ، زیرا لعاب سطح آنها ترک برداشته و می ریزند .

انواع چینی :

چینی ها در واقع ازانواع سرامیک محسوب می شوند و به دو دسته چینی ها اصل یا سخت و چینی های بدلیتقسیم می شوند .

چینی هایاصل :

· چینیظرف : که می توان آن را نوعی شیشه کدر دانست ، مانند ظرف چینی معرف به سور . ازویژگیی های این نوع چینی آن است که لعاب رنگی را به خود می گیرد .

· چینیسیلیسی : این نوع چینی که به چینی لیموژ معروف است ، در کشور فرانسه، ژاپن و چین تهیه می شود . مواد اولیه آن خاک چینی سفید ، شن سفید و فلدسپار است.

· چینیآلومینیوم دار : این نوع چینی به نام چینی ساکس و بایو در فرانسه تهیه میشود و دارای CaO/ SiO2 / Al2O3 است .

چینی هایبدلی :

خمیر این نوع چینی هاترکیبی حد واسط از خمیر سفال و خمیر چینی های ظریف است . در نتیجه سختی آنها ازچینی های اصل کمتر است . از این رو ، حتما باید آنها را با لعاب بپوشانند . ایننوع چینی ها خود به دو دسته تقسیم می شوند :

· بدل چینی های معمولیکه خمیر آنها رنگی است و از این رو ، با لعاب کدر پوشاننده می شود .

· بدل چینی های ظریف کهخمیر آنها مانند خمیر چینی بی رنگ است اما بر خلاف چینی در مقابل نور شفاف نیست .معمولا سطح این نوع چینی ها را از لعاب بی رنگ ورنی مانند و شفا می پوشانند تاظاهری مانند اصل پیدا کنند .

طبقه بندیکانی های رس

کانیسیلیکاتی دو لایه ای

کائولینیت: بررسی پراش اشعه ایکس ، وجود دو لایه را در در کائولینیت نشان می دهد . لایهاول شامل واحد های 2 – Si2O5چهار وجهی است و لایه دوم از واحد های هشت وجهی 2 – Al2(OH) تشکیل شده است . از اتصال دو لایه ،یک لایه یک واحد بوجود مآید که تکرار آن ، لایه کائولینیت را می سازد .

هالویسیت : کانی دیگر ، هالوی سیت است که در مقایسه با کائولیت کاربرد کمتری دارد

کانی هایسیلیکاتی سه لایه ای :

مونت موری لونیت :مونت موری لونیت دارای سه لایه ، دو لایه به صورت چهار وجهی های سیلیکاتی و لایهوسط به صورت گروه های هیدروکسی آلومینات است . به علت توانایی گیر انداختنسیستمهای مولکولی مختلف ، اغلب به عنوان کاتالیست مصرف دارند .

ایلیت : ساختمانایلیت ، تقریبا شبیه مونت موری لونیت می باشد و چون همیشه همراه با مخلوط کانی هایدیگر است فرمول دقیقی نمی توان برای آن در نظر گرفت .

ترکیباتثانوی خاک ر س و تاثیر آن بر سرامیک ها :

ترکیبات ثانوی ، شاملترکیبات آهن ، ماسه ، کربنات کلسیم و منیزیم ، میکا و مواد آلی است که مقادیر آنهادر انواع خاک رس متغیر می باشد . ترکیبا ت آهن موجود در خاک رس مثل پیریتها وهیدرو کسیدها آهن و . . . باعث پایین آمدن نقطه ذوب و تغییر رنگ سرامیک قبل ازپختن به زرد متمایل به قهوه ای و بعد از پختن به صورتی متمایل به قرمز تیره میشوند . باعث کم شدن حالت پلاستیته و کاهش قدرت چسبند گی می شود .

کربناتها کلسیم ومنیزم به عنوان ناخالصی باعث آسیب دیده گی محصول شده و بعد از پخت ، باعث افزایشخلل و فرج و کاهش قدرت مکانیکی و خواص نسوزی محصول می شوند . نمک های سو لفات وکربنات و کلرید های فلزات قلیایی خاک رس و وانادیوم ، قابل حل در خاکهای رس هستندو موجب پخش مواد در توده خاک رس می شوند . ترکیبات وانادیوم لکه های زرد متمایل بهسبز ، روی محصول ایجاد می کنند . ترکیبات آلی موجود در خاک رس ، باعث ایجاد رنگ خاکستریمی شوند .

انواعسیلیکا :

دی اکسید سیلیکون ،معمولا به سه صورت سنگ ، گرانول و پودر وجود دارد . دی اکسید سیلکون در حالت سنگبه صورت کوارتز یافت می شود که در این حالت کمیاب است . به علت خالص بودن بهتریننوع سیلیکا برای مصرف در سرامیک است . نوع گرانول در صنعت سرامیک سازی خیلی رایج میباشد . این نوع سیلیکا را معمولا قبل از مصرف ، دانه بندی کرده ، می شویند . نوعپودر سیلیکا معمولا خالص نبوده و در ساخت سرامیک چندان مصرف ندارد .

نقشفلدسپار در سرامیک سازی :

فلدسپارها خاصیت سیالکنندگی دارند و امروز نیز از این ترکیبات در صنعت سرامیک استفاده می کنند . نقشاین ترکیبات در سرامیک سازی ، ایجاد فاز شیشه ای در توده اولیه است .

انواعفلدسپار در سرامیک :

فلدسپار پتاسیم 6SiO2و Al2O3و KO

فلدسپار سدیم 6SiO2و Al2O3 و Na2O

فلدسپار کلسیم 6SiO2 و Al2O3 و CaO

از بین این ها فلدسپار پتاسیم از همه مهمتر است ، ولیدر عمل موادی که به عنوان سیال کننده بکار می روند ، مخلوطی از فلدسپار های مختلفهستند .

HADI KASAEI