سرامیک :

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

اطلاعات اولیه :

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

تاریخچه :

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

مواد اولیه سرامیک :

سرامیکها ، از سه ماده اولیه خاک رس ، فلدسپارها و ماسه تهیه می شود . خاک رس ، همان سیلکاتهای آلومینیوم هیدارته است که به صورت کانی مختلفی یافت می شوند .

دید کلی :

از زمانی که انسان غارنشینی را به قصد یافتن مکان زیست بهتر ، پشت سر گذاشت ، با مصالح ساختمانی سرو کار پیدا کرده بود . بدیهی است که این مواد از نوع موجود در طبیعت بود ، مانند پوست برای بنا کردن خیمه و یا گل و سنگ برای تهیه مسکن دائمی . بعدها بشر آموخت که از 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 به صورت 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 نظر واژه : سرامیک به کلیه جامدات غیره آلی و غیره فلزی گفته می شود .

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

نقش اجزای سه گانه در سرامیک :

خاک رس : موجب نرمی و انعطاف 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 دمای پخت و تشکیل توده شیشه ای و چسباننده ذرات بلوری سرامیک موثر است .

خواص سرامیک ها :

خواص سرامیک ها بسته به 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 های ویژه

مقره های برق :

که عایقهای خوبی برای گرما و برق هستند و در آنها از Al2O3 و Zr2O3 استفاده می شود .

سرامیک های مغناظیسی :

در این نوع سرامیک از اکسیدها آهن استفاده می شود . مهمترین کاربرد آنها در تهیه عنصرهای حافظه در کامپیوتر است .

سرامیک های شیشه ای :

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

لعابها و انواع آنها :

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

لعاب ها در انواع 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 و از مخلوط کلسیم و سیلیس و خاک چینی سفید تهیه می شود .

2 – لعاب رنگی : برای رنگ 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 : این نوع 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 شئی لعاب 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 می پوشانند . البته این نوع ظروف را نباید زیاد گرم یا سرد و یا پرتاب و یا اینکه تحت ضربه قرار داد ، زیرا لعاب سطح آنها ترک برداشته و می ریزند .

انواع چینی :

چینی ها در واقع از انواع سرامیک محسوب می شوند و به دو دسته چینی ها اصل یا سخت و چینی های بدلی تقسیم می شوند .

چینی های اصل :

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

·        چینی سیلیسی : 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 .

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

چینی های بدلی :

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

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

·        بدل چینی های ظریف که خمیر 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 تا ظاهری مانند اصل پیدا کنند .

طبقه بندی کانی های رس

کانی سیلیکاتی دو لایه ای

کائولینیت :بررسی پراش اشعه ایکس ، وجود دو لایه را در در کائولینیت نشان می دهد . لایه اول شامل واحد های 2 – Si2O5 چهار 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 .

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

کانی های سیلیکاتی سه لایه ای :   

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

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

ترکیبات ثانوی خاک ر س و تاثیر آن بر سرامیک ها :

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

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

انواع سیلیکا :

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

نقش فلدسپار در سرامیک سازی :

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

انواع فلدسپار در سرامیک :

فلدسپار پتاسیم 6SiO2 و Al2O3 و KO

فلدسپار سدیم 6SiO2 و Al2O3 و Na2O

فلدسپار کلسیم 6SiO2 و Al2O3 و CaO

از بین این ها فلدسپار پتاسیم از همه مهمتر است ، ولی در عمل موادی که به عنوان سیال کننده بکار می روند ، مخلوطی از فلدسپار های مختلف هستند .

HADI KASAEI

برچسب‌ها: سرامیک, ساختار شیمیای, سرامیک های شیشه ای, لعاب ها, کانی سیلیکاتی دو لایه ای

شیشه :

شیشه از نظر ساختمان مولکولی در حالت جامد آرایش مولکولی نامنظم دارد . در درجه حرارت های بالا ، شیشه مثل هر مایع دیگری رفتار می کند . اما با کاهش دما ، گرانروی آن به طور غیر عادی افزایش می یابد و باعث می شود مولکول ها نتوانند در آرایشی که لازمه کریستال شدن است ، قرار گیرند . به این ترتیب شیشه از نظر ساختمان مولکولی مانند مایعات نامنظم است ، ولی این ساختمان غیر منظم ، دیگر متحرک نیست .

شیشه جسمی سخت است که سختی آن حدود 8 است و همه اجسام بجز الماسه ها را خط می اندازد . وزن مخصوص شیشه 2.5 گرم بر سانتیمتر مکعب بوده و بسیار ترد و شکنده است . شیشه در مقابل تمام مواد شیمیایی حتی اسیدهای قوی و بازها مقاومت کرده و تحت تاثیر خورندگی واقع نمی شود ، به همین علت ظرف آزمایشگاهی را از شیشه می سازند.  فقط اسید فلوئوریدریک ( HF ) بر آن اثر داشته و شیشه را در خود حل می کند .

تاریخچه :

شیشه گری یکی از قدیمیترین حرفه های است که که بشر به آن اشتغال داشته است . مصری ها سازنده اولین اشیای شیشه ای بوده اند که ظروف بدست آمده از حفاری های مصر قدمت 5000 ساله دارد . رومیان نیز در فن شیشه گری مهارت داشته اند و در این صنعت از سایرین پیشرفته بودند . رونق شیشه سازی در نخستین ادوار تاریخ اسلامی صورت گرفته است ، زیرا هنری بود که در مساجد و زیارتگاه ها و تزئینات مذهبی جلوه خاصی داشته و مورد استفاده قرار می گرفت .

در ایران نیز ساختن شیشه قدمت تاریخی دارد . و نخستین واحد ماشینی تولید شیشه ساختمانی در ایران در سال 1340 شروع بکار کرد .

ترکیبات سازنده شیشه

اجزای اصلی تشکیل دهنده شیشه

با نگاه به جدول عناصر ، کمتر عنصری را می توان یافت که از آن شیشه بدست نیاید ، ولی سه ماده کربنات دو سود ، سنگ آهک و سیلیس ، مواد اصلی تشکیل دهنده شیشه می باشند . مواد شیشه ساز مورد تایید موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران عبارتند از سیلیس ( sio2 ) دی اکسید بور ( B2O3 ) ، پنتا اکسید فسفر ( P2O5 ) که از هر کدام به تنهایی می توان شیشه تهیه نمود .

گداز آورها :

کربنات سدیم ( Na2CO3 ) ، کربنات پتاسیم ( K2CO3 ) و خرده شیشه ، سیلیکات سدیم و پتاسیم ( Na2Sio3 “ K2SIO3 ) که حاصل ترکیب سیلیس با گداز آورها می باشند ، در آبحل می شوند و از شفافیت شیشه به تدریج کم می

کنند . به همین می شوند و نور از آنها بخوبی عبور نمی نماید .

تثبیت کننده ها :

برای آنکه مقاومت شیشه را در مقابل آب و هوا ثابت کنیم ، باید اکسید های دو ظرفیتی باریم ، سرب ، کلسیم ، منیزیم ، روی به مخلوط اضافه کنیم که به این عناصر ثابت کننده می گویند .

تصفیه کننده ها :

موجب کاستن حباب هوای موجود در شیشه می شوند و بر دو نوعند :

1 – فیزیکی : سلفات سدیم ( Naso4) ، کلرات سدیم . ( Naclo3 ) با ایجاد حباب های کوچک را جذب و از شیشه مذاب خارج می کنند .

2 – شیمیایی : املاح آرسینک و آنتموان ترکیباتی ایجاد می کنند که حباب های کوچک داخل شیشه را از بین می برند .

تا اینجا به موادی اشاره کردیم که عدم وجودشان ، در مواد اولیه باعث از بین رفتن مرغوبیت کالا می شد . حال به چند ماده دیگر که به نوعی در تولید شیشه سهیم هستند ، اشاره می کنیم .  

افزودنی ها :

1 – استفاده از بوراکس به جای اکسید و کربنات سدیم ( گداز آور ) که در اثر حرارت به Na2O و B2O3 تجزیه می شود و در واقع بجای هر دو ماده عمل می کند .

2 – استفاده از نیترات سدیم NaNO3 برای از بین بردن رنگ سبز شیشه ( ناشی از اکسید آهن که همراه مواد دیگر وارد کوره می شود . )

3 – استفاده از اکسید منگنز که باعث مقاومت بیشتر در مقابل عوامل جوی شفاف تر شدن شیشه می شود .

4 – استفاده از اکسید سرب PbO و PH3O4 به جای Cao برای ساختن شیشه های مرغوب بلور و کریستال که باعث درخشنده گی شیشه می شوند .

5 – برای ساختن کریستال مرغوب از اکسید نقره استفاده می کنند .

6 – استفاده از فلدسپار که باعث مقاومت بهتر در مقابل مواد شیمیایی می شود .

7 – برای اینکه شیشه در برابر اسید فلوئوریدریک هم مقاوم باشد ، ترکیباتی از فسفات به آن می افزایند .

8 – استفاده از خرده شیشه که به ذوب مواد سرعت بیشتری می دهد .

9 – استفاده از اکسید فلزات برای تهیه شیشه های رنگی .

10 – اکسید سزیم برای جذب اشعه زیر قرمز و اکسید برای ازدیاد مقاومت حرارتی مورد استفاده قرار می گیرند .

دو نمونه از عناصر تشکیل دهنده که عمومیت بیشتری دارند ، در زیر ذکر می گردد

1 – ترکیبات 1 : ( اکسید سیلیسیم ( sio2 ) در حدود 74 تا 80 درصد و بقیه شامل پراکسید سدیم ( Nao2 ) تا 15 درصد و اکسید کلسیم 12 تا 7 درصد اکسید منیزیم 2 تا 4 درصد و 2 درصد هم عناصر دیگر مانند – Mno – Fe2O3 sio3 – Tip2 – AL2O3  

2 – ترکیبات 2 : اکسید سیلیسیم ( Sio2 ) در حدود 74 تا 80 درصد ، اکسید سدیم 15 درصد ، اکسید کلسیم 5.55 درصد ، اکسید منیزیم 3.6 درصد اکسید آلومینیوم 1.5 درصد ، اکسید بور ( B2O3 ) و اکسید پتاسیم ( K2O ) هر کدام 0.4 درصد ، اکسید آهن ( Fe2O3 ) و اکسید سیلیسیم 6 ظرفیتی sio2  هر کدام 0.3 درصد .

علاوه بر مواد فوق همیشه مقداری خرده شیشه نیز با این مواد وارد کوره می گردد .  

انواع شیشه وکاربرد های آنها :

شیشه به اشکال مختلف مورد استفاده قرار می گیرد . در ساخت لوازم تزیینی مانند گل ، تابلو و غیره در ساختن ظروف آزمایشگاهی و یا ظروف آشپزخانه مانند لیوان ، بطری و غیری و بالاخره در ساختن شیشه های مسطح که در دو نوع ساده و مشجر عرضه می گردد و مصارف مختلفی دارد که عمده کاربرد آن به عنوان در و پنجره در کارهای ساختمانی است که به شکل های مختلف دارد که عمده ترین کاربرد آن به عنوان در و پنجره در کارهای ساختمانی است که به شکلهای مختلف اعم از شیشه های شفاف ، نیمه شفاف و رنگی ، جاذب حرارت ، ایمنی ، دو جداره ، سکوریت و . . . وجود دارد .

شیشه رنگی :

به دو طریق می توان شیشه رنگی بدست آورد .

1 – با افزودن و کم کردن بعضی مواد شیمیایی در مصالح اولیه تهیه شیشه برای نمونه اکسیدهای مسی به شیشه رنگ های مختلف قرمز می دهد و رنگ آبی پر رنگ بوسیله اکسید کبالت بدست می ]ید . رنگ زرد با افزودن مقداری اکسید اورانیوم و کادمیوم حاصل می گردد .

2 – شیشه سفید را در شیشه مذاب رنگی فرو می کنند تا دو روی آن رنگی شود . شیشه های رنگی در ویترین مغازه ها ، نمایشگاها و ساختمانهای صنعتی بکار می روند .

شیشه ضد آتش ( پیرکس ) :

همراه مواد اولیه این شیشه ها در مقابل حرارت ، مقاومت زیادی دارند ، مقدار زیادی اکسید بوریک بکار می رود و سیلیس آنها به عنوان ظروف آزمایشگاه و آشپزخانه و یا در جلوی بخاری های دیواری و اجاقها استفاده می نمایند .

شیشه مسطح :

این نوع را با اضافه نمودن توری فلزی در میان شیشه می سازند و بیشترین برای درهای ورودی ، کارگاهها ، موتورخانه ها

آسانسورها و هر جایی که خطر شکستن و فروریختن شیشه وجود دارد ، استفاده می نمایند .

شیشه دو جداره ( مضاعف ) :

این شیشه ها ، از دو لایه ساده و گاهی رنگی که به موازات یکدیگر قرار گرفته اند و لبه ها یا درز ها آنها هوابندی شده است و فضای بین آنها با مواد خشک کننده ای مانند سیلیکاژل ، پر و یا در بعضی از موارد بین دو لایه ، خلاء ایجاد می شود . این نوع شیشه که عایق گرما ، سرما و صداست در بسیاری از ساختمانها مانند فرودگاهها ، هتل ها و بیمارستانها بکار می رود .

شیشه سکوریت :

در این حالت ، شیشه مجددا تا حدود 700 درجه سانتی گراد حرارت داده و بعد بطور ناگهانی و تحت شرایط خاص و کنترل شده ای سرد می شود . این عمل باعث افزایش مقاومت شیشه ( حدود 3 الی 5 برابر ) در مقابل ضربه و نیز شوکها حرارتی می گردد . این شیشه ها در صورت شکستن ، به ذرات ریز و مکعب شکل تقسیم می شوند که آسیب رسان نیستند . از این نوع شیشه در ویترین فروشگاهها ، درها شیشه ای و پنجره ها جانبی اتومبیل ها استفاده می گردد .

شیشه نشکن :

این نوع شیشه ها شامل دو یا چند لایه شیشه اند که بوسیله ورقه هایی از نایلون شفاف تحت حرارت و فشار به هم متصل می شوند . همچنین بعضی از انواع شیشه های طلق دار به عنوان عایق صوتی ، جاذب حرارت ، کاهنده شفافیت و شیشه ایمنی بکار برده می شوند . وقتی که این شیشه ها می شکنند ، خاصیت کشسانی نایلون مانع از پخش و پراکندگی ذرات شیشه می گردد .

از جمله کاربردها این شیشه ها در خودروها و ویترین مغازه هایی که اشیاء گرانقیمت می فروشند استفاده می گردد . ممکن است شیشه نشکن را از جنس شیشه سکوریت بسازند . 

شیشه ضد گلوله :

از چند لایه شیشه سکوریت و یا نشکن ، شیشه ضد گلوله می سازند . در هنگام وارد شدن گلوله به داخل شیشه ، از نیروی آن کاسته و در میان شیشه متوقف می گردد .

شیشه انعکاسی ( بازتابنده ) :

در این شیشه ها ، یک سطح شیشه با یک پوشش منعکس کننده نور و حرارت از جنس فلز یا اکسید فلزی دارای این خاصیت پوشاننده می شود . این نوع شیشه ها ، نور خورشید را منعکس می کنند و در کاهش حرارت و درخشنده گی نور موثر هستند . اگر در روشنایی روز از بیرون به شیشه انعکاسی نگاه کنیم مشاهده می کنیم ، شیشه کاملا شفاف خواهد بود . شبها پدیده مذکور برعکس است . یعنی شیشه از خارج شفاف و از داخل مانند آینه است .

این شیشه با منعکس نور خورشید ، حرارت ناشی از تابش خورشید را بطور قابل ملاحظه ای کاهش می دهد و در نتیجه ، باعث صرفه جویی در هزینه های احداث ، راه اندازی و نگهداری سیستمهای تهویه و تبدیل می شود .

روش تولید سرامیک و اجزاء تشکیل دهنده آن

آشنایی

به تمامی مصنوعاتی که از کانیهای غیرفلزی ساخته می‌شوند، سرامیک (Ceramic) اطلاق می‌گردد. فرآورده‌های سرامیکی بسیار متنوعند و مصارف گوناگون دارند. انواع سرامیکها عبارتند از سرامیکهای بهداشتی ، سرامیکهای الکتریکی ، سرامیکهای ساختمانی ، شیشه‌ها ، انوع چینی ، مواد ساینده ، انواع لعاب ، انواع دیرگدازها ، تک بلورها و سرامیکهای پیشرفته. سرامیکها را بر اساس نوع بدنه آنها که ممکن است متراکم یا متخلخل باشد نیز تقسیم بندی می‌کنند.

مواد اولیه بدنه سرامیکها

مهمترین مواد اولیه بدنه سرامیکها خاک رسی ، آلکانی فلدسپات و سیلیس است. در سرامیکهای ویژه مانند سرامیکهای الکتریکی از تالک ، ترکیبات سدیم ، تیتانیوم و عناصر فلزی استفاده می‌شود.

• آلکالی فلدسپات : در طبیعت به دو صورت فلدسپات پتاسیک و سدیک وجود دارد. فلدسپات سدیک خالص در دمای 1118 درجه سانتیگراد بطور کامل ذوب می‌شود. فلدسپات پتاسیک در دمای 1150 درجه شروع به ذوب شدن فلدسپات پتاسیک غیر متجانس است، زیرا هنگام ذوب شدن مایع SiO₂ آزاد می‌شود و جامد لوسیت باقی می‌ماند. ذوب کامل فلدسپات پتاسیم در دمای 1580 درجه صورت می‌گیرد. فلدسپات پتاسیک بیشتر در بدنه سرامیک بکار می‌رود، در صورتی که فلدسپات سدیک در شیشه و لعاب به مقدار کم در بدنه استفاده می‌شود. آلکانی فلدسپات در بدنه دو نقش مهم ایفا می‌کند، کاهش دمای ذوب و ایجاد سختی.
  
  
• سیلیس : نقش سیلیس در بدنه ، ایجاد فاز شیشه و افزایش مقاومت است.
  
  
• خاک رس : بیشترین بخش سرامیک را تشکیل می‌دهد. کانیهای رسی به گروه کائولینیت ، اسمکتیت و ریکوتیت تقسیم می‌شوند که بیشترین مصرف را کائولن دارد. گلهایی که در سرامیک سازی بکار می‌روند. عبارتند از گل چینی ، گل سفالگری و گل توپی (گل بال).
  
  
• گل چینی از کائولین ، آلکالی فلدسپات و سیلیس تشکیل شده است. گل چینی سفید ، حاوی 50 درصد کائولین ، 30 درصد فلدسپات ، 20 درصد سیلیس است. چنانچه شکل پذیری گل کم باشد به جای 50 درصد کائولین از 40 درصد همراه با 10 درصد گل توپی می‌توان استفاده کرد. گل توپی ، بیشتر از مونتموریونیت و کائولین دانه ریز و مواد آلی تشکیل شده است و خاصیت چسبندگی آن بسیار خوب است. گل سفالگری بیشتر از خاک رس تشکیل شده و بیشترین مصرف آن در تهیه آجر است.

انواع موادی که برای بهبود کیفیت به خاک افزوده می‌شوند.

• اگر گل دارای خاصیت نسوز باشد یعنی در دمای پایین ، ذوب و سخت شود باید مواد کمک ذوب همچون تالک ، آهن ، یا فریت بر آن افزود.
  
  
• اگر گل در دمای پایین ذوب می‌شود و حالت شکنندگی دارد باید مواد دیرگداز نظیر کائولن ، گل بال، خاک نسوز یا سیلیس اضلفه کرد.
  
  
• اگر گل دارای چسبندگی زیاد باشد و هنگام خشک شدن با کاهش حجم زیاد همراه گردد باید سیلیس یا کائولین بر آن افزود.
• چنانچه گل ترد باشد و چسبندگی کم داشته باشد باید گل بال یا بنتونیت به آن اضافه کرد.
  
  
• اگر گل نیار به تغییر رنگ داشته باشد می‌توان مواد رنگی بر آن افزود.

سرامیکها پیشرفته

سرامیکهای پیشرفته از یک یا چند عنصر غیر فلزی و فلزی ساخته شده‌اند. خوصیات مهم این سرامیکها عبارت است از سختی زیاد ، استحکام ، مقاومت در برابر شوکهای حرارتی ، مقاومت زیاد در حرارت بالا و خواص ویژه الکتریکی. موارد کاربرد این سرامیکها در ساخت قطعات موتورهای ماشین و جت، الکترومغناطیس و مغناطیس ، بیوسرامیکها ، قطعات باطری ، دیرگدازه‌ها ، صنعت تصفیه نفت ، قطعات نوری ، ابزار برش و مته‌های حفاری ، ساینده‌ها ، سلولهای خورشیدی و سایر مواد می‌باشد.

نقش مواد در سرامیکها پیشرفته

• زیرکونیوم : افزایش مقاومت مکانیکی و افزایش ضریب انبساط حرارتی. این نوع سرامیکهای پیشرفته در ابزارهای برش ، دیسکهای برش ، پرس داغ و پوشش بلبرینگ کاربرد دارند.
  
  
• کاربیدها : برای سختی زیاد بکار می‌رود. سرامیکهای حاصله در مواد ساینده ، مته‌های حفاری ، پوشش نیروگاههای هسته‌ای ، قطعات توربینهای گازی و صیقل دادن فلزات سخت کاربرد دارد.
  
  
• نیتریدها : این مواد سخت ، شکننده و عایق بسیار خوب الکتریکی حتی در دمای بالا باشند. این نوع سرامیکهای حاصله در اگزوز جتها ، بوته‌های ذوب فلزات و پوشش آنتن رادار هواپیما کاربرد دارد.
  
  
• بور : این ماده کارایی بسیار خوبی در دمای بالا دارد.
  
  
• آلومینیوم : این ماده باعث افزایش مقاومت الکتریکی ثابت بودن حجم و ابعاد در دمای خیلی زیاد ، کاهش ضریب هدایت گرما با افزایش دما ، سختی بالا و مقاومت بالای فشاری می‌شود. کاربرد این نوع سرامیکها در ابزار برش ، قطعات ماشینهای نساجی و بوته‌های ذوب فلزات می‌باشد.
  
  
• بریلیوم : این ماده هدایت بسیار خوب حرارتی ، کاهش ضریب هدایت الکتریکی ، خواص دی الکتریک بسیار خوبی دارد.

خواص مهم سرامیکها

• خواص مکانیکی : مقاومت مکانیکی سرامیک به ترکیب مواد ، اندازه ذات مواد اولیه ، دانه بندی ، شکل ذرات ، شرایط شکل دهی ، چگونگی خشک کردن و همچنین شرایط پخت بستگی دارد. مواد دانه ریز موجب کاهش تخلخل و بالا رفتن مقاومت سرامیک می‌گردند سیلیس و بال گلی باعث افزایش مقاومت مکانیکی می‌شوند.
  
  
• خواص شیمیایی : آب ، اسیدها و محلولهای قلیایی با مواد سرامیکی واکنش انجام می‌دهند و تغییراتی در آنها وجود می‌آورند در سرامیکها ویژه از مواد مقاوم در برابر اسیدها و قلیاییها استفاده می‌شود.
  
  
• خواص نسوزی : سرامیکهایی که برای دماهای بالا بکار می‌روند، از مواد دیرگداز تهیه می‌گردند.
  
  
• خواص الکتریکی : از سرامیکها به عنوان نارسانای الکتریکی نیز استفاده می‌کنند.