معرفی سرامیک چیست؟

[rahele_s 6472]

اشنایی با سرامیک

 

 

سراميک مشتق از کلمه keramos يوناني است که به معني سفالينه يا شئي پخته شده است. در واقع منشا پيدايش اين علم همان سفالينه‌هاي ساخته شده توسط انسان­هاي اوليه هستند. در واقع قبل از کشف و استفاده فلزات، بشر از گل­هاي رس به علت وفور و فراواني آنها و همچنين شکل‌گيري بسيار خوب آنها در در صورت مخلوط شدن با آب و درجه حرارت نسبتاً پايين پخت آنها استفاده مي‌کرد.

 

آلومينوسيليکات­ها که خاک­هاي رسي خود آنها به حساب مي‌آيند، از عناصر آلومينيوم، سيليسم و اکسيژن ساخته مي‌‌شوند که اين سه عنصر بر روي هم حدود 85 درصد پوسته جامد کرة زمين را تشکيل مي‌دهند. اين سه عنصر فراوانترين عناصر پوسته زمين هستند.

 

صنعت ساخت سفالينه‌ها در 4000 سال قبل از ميلاد مسيح پيشرفت زيادي کرده بود. اکنون، سراميک را به طور کلي به عنوان هنر و علم ساختن و به کار بردن اشياء جامدي که اجزاء تشکيل­دهنده اصلي و عمدة آنها مواد غيرآلي و غيرفلزي مي‌باشند، تعريف مي‌کنيم و بررسي ساختمان و خواص اينگونه مواد نيز جزء اين علم است.

[rahele_s 6472]

فر اورده های سرامیکی

 

اين فرآورده‌ها را مي‌توان به دو گروه عمده تقسيم کرد:

 

1- سراميک­هاي سنتي: اساساً مواد تشکيل­دهنده صنايع سيليکاتي يعني محصولات رسي، سيمان و شيشه‌هاي سيليکاتي و چيني‌ها هستند.

 

فرآورده‌هاي شيشه‌اي بزرگترين بخش صنعت سراميک محسوب مي‌شوند. ساير بخش­ها به ترتيب اولويت عبارتند از:

 

محصولات سيماني داخلي ( مانند سيمان­هاي هيدورليکي که در صنايع ساختماني به مصرف مي‌رسند.)

 

سفيدآلات، ( Whiteware): شامل سفالينه‌ها، چيني‌‌ها و ترکيبات چيني مانند هستند.

 

لعابهاي چيني

 

محصولات رسي ساختماني: که به­طور عمده از آجرها و کاشي‌ها تشکيل مي‌شوند.

 

ديرگدازها

 

صنعت سازنده مواد ساينده: عمدتاًساينده‌هاي سيلسيم کاربيدي و آلومينائي

 

2- سراميک­هاي نوين: اين دسته براي جوابگوئي به نيازهاي مخصوص مانند مقاومت حرارتي بيشتر، خواص مکانيکي بهتر و خواص الکتريکي ويژه و مقاومت شيميايي افزونتر به وجود آورده‌اند.

[rahele_s 6472]

گروهي از انواع اين نوع سراميک­ها عبارتنداز:

 

 

 

سراميک­هاي اکسيدي خالص با ساختماني يکنواخت: به عنوان اجزاء الکتريکي با ديرگدازبکار مي‌روند. اکسيدهايي مانندآلومينا (Al2O3)، زيرکونيا (ZrO2)، توريا (ThO2)، بريليا (BeO) و منيزيا (MgO) بيشتر مورداستفاده قرار مي‌گيرند.

 

سراميک­هاي الکترواپتيکي (الکترونيکي– نوري): مانند نايوبيت ليتيم ( LiNbO3) و تيتانات که اينها محيطي را فراهم مي‌آورند که بوسيله آن علائم الکتريکي به نوري تبديل مي‌شوند.

 

سراميک­هاي مغناطيسي: اين مواد اساس واحدهاي حافظه مغناطيسي را در کامپيوترهاي بزرگ تشکيل مي‌دهند.

 

تک بلورها

 

سراميک­هاي نيتريدي: مانند نيتريد آلومينيوم، نيتريد سيلسيم و نيتريد بور که بسيار ديرگداز واستحکام خوبي در درجه حرارت­هاي بالا دارند.

 

لعاب­هاي سراميکي: به عنوان پوشش فلز آلومينيوم توليد مي‌شوند.

 

مواد مرکب کامپوزيت (فلزي – سراميکي): هر دو فاز فلزي و سراميکي در اين مواد وجوددارد.

 

کاربيد‌هاي سراميکي: به عنوان ساينده مورد استفاده قرار مي‌گيرند.

 

بوريدهاي سراميکي: از نظر استحکام و مقاومت اکسيده شدن در درجه حرارت­هاي بالا حائز اهميت هستند.

 

سراميک­هاي فروالکتريکي: داراي ثابت دي‌الکتريک بسيار بالائي بوده و به­عنوان اجزاء الکترونيکي در خازن­ها کاربرد دارد.

 

شيشه سراميک­ها

 

[rahele_s 6472]

علم سرامیک

 

 

به طور کلي علم سراميک را مي‌توان به دو شاخه سراميک فيزيکي و سراميک صنعتي تقسيم کرد.

 

سراميک فيزيکي درباره ساختمان موادسراميکي و خواص آنها بحث مي‌کند. در اين شاخه ساختمان اتم، اتصالات بين اتم­ها،ساختمان­هاي بلوري، ساختمان شيشه، معايب ساختماني، استحاله‌هاي فازي، رشد دانه‌ها،تبلور مجدد و مباحثي نظير آنها مورد بحث قرار مي‌گيرد. علاوه بر اين خواص الکتريکي،مغناطيسي، نوري، حرارتي و مکانيکي سراميک­ها هم مورد بحث قرارمي‌گيرند.

 

در سراميک صنعتي از تکنولوژي ساخت سراميک­ها صحبت مي‌شود.اصولاً مراحل ساخت هر جسم سراميکي به صورت زير است:

 

انتخاب مواداوليه و تغليظ و تخليص آن.

 

آماده‌سازي مواداوليه (خردکردن- دانه‌بندي- مخلوط کردن)

 

شکل دادن

 

خشک کردن

 

پختن (زينتر کردن)

 

 

[mim-shimi 25686]

سلام

خسته نباشی

اگه امکانش هست فونت متنتو تغییر بده که خواناتر باشه

ممنون

[rahele_s 6472]

جایگاه صنعت سرامیک

 

 

پيشرفت صنعت سراميک در جهان کنوني و گسترش آن در تمامي شئونات زندگي ماشيني، اعم از مصارف خانگي و مصارف صنعتي به گونه‌اي اعجاب‌انگيز رو به فزوني است. اگر در گذشته نه چندان دور لفظ سراميک بيانگر ظروف و سرويس‌ بهداشتي بود، اما امروز با پيشرفت علم سراميک هم­اکنون از دنياي پر رمز و راز الکترونيک موجودي ظريف چون ترانزيستور تا آجر نسوز، از کارد ميوه­خوري گرفته تا بدنة موتور اتومبيل، از قطعات حساس موشک و سفاين فضايي تا فنرهاي سراميکي و هزاران قطعه کوچک و بزرگ در صنايع نساجي، شيميايي، الکترونيکي، الکتريکي، ماشين‌سازي و بطور اعجاب‌انگيز در زمينه پزشکي خصوصاً ارتوپدي صنعت سراميک حضور خود را مي‌نماياند.

 

آري اعجاب‌انگيز است که از مشتي خاک و گل، موجودي خلق مي‌شود که از فولاد سخت‌تر، عايق در مقابل هزاران ولت جريان الکتريسته، برنده‌تر از تيزترين تيغ‌ها، فرم‌پذير به هر شکل دلخواه، مقاوم در مقابل انواع اسيدها و در دماي بالا غيرقابل نفوذ و در عين حال اگر بخواهيم، فوق­هادي نرم همچون يک رشته نخ، قابل انعطاف همانند يک فنر و نشکن چون پلاستيک را بوجود آوريم.

 

از خود سؤال مي‌کنيم آيا تنها اين قدرت اعجاب‌انگيز بشر است؟

پاسخ منطقي و منصفانه اين است: که هرگز، زيرا اين قدرت عظيم خداوندي است که در خاک کره زمين اين همه توانايي را نهاده است که انسان خاکي با تلاش و کوشش خود قادر به کشف اين همه قوانين پيچيده حاکم بر طبيعت گردد.

 

وسعت صنعت سراميک، در حالي که بيش از چهار هزار سال از قدمت آن مي‌گذرد، بگونه‌اي است که تا هزاران سال ديگر قدرت مانور کشفيات جديد را در خود جاي مي‌دهد. انقلاب بعد از الکترونيک در جهان صنعت، انقلاب سراميک بوده تا جائي که ميليون­ها کتاب و مراکز بي‌شمار تحقيقاتي را به خود اختصاص داده است و نيز علم و تکنولوژي را در هر روز شاهد يک اختراع، کشف و تحول جديد نموده است. در صنعت سراميک کشور ما، خصوصاً در بخش کاشي، اکثر محققان بر اين باورند که سابقه ساخت سنتي آ‌ن و همچنين بکارگيري لعاب و رنگ جهت تزئين داراي قدمتي چندين هزار ساله مي‌باشد ولي در زمينه توليد به صورت امروزي به خصوص در بخش چيني مظروف و بهداشتي و همچنين تکنولوژي ماشين‌آلات آن جوان مي‌‌باشد. هر چند که در سال­هاي اخير اين صنعت از رشد قابل توجهي برخوردار بوده است اما همچنان براي رسيدن به قله موفقيت در اين صنايع و جبران کمبودهاي موجود، تلاش و همت همه متخصصين، خصوصاً اساتيد دانشگاه­ها، مديران خلاق، مسئولين دلسوز دولتي و سرمايه‌گذاران وطن‌پرست و انساندوست را مي‌طلبد.

 

[rahele_s 6472]

سرامیک

 

به عقیده بسیاری از محققین اگر قرن بیستم را بتوان قرن فلزاتی مثل آهن، مس، سرب،روی، طلا و نقره نامید، مسلماً قرن 21 قرن سرامیک و پلیمر 4 است .

 

به طور کلی سرامیک به محصولات جامد غیر فلزی که در حرارتهای بیش از 468 درجه سانتی گرادتولید شده ا ند گفته می شود .

 

سرامیک یک اصطلاح عمومی است و شامل سرامیکهای بهداشتی، الکتریکی، ساختمانی، شیشه و چینی می باشد.

[rahele_s 6472]

مواد اولیه تولید سرامیک

 

مهمترین مواد اولیه تشکیل دهنده سرامیکها ، خاک رس ، آلکالی فلدسپات و سیلیس

مقادیر آلکالی فلدسپات، خا ک رس و سیلیس در انواع سرامیکها - است. در شکل نشان داده شده است.

 

خاک رس بیشترین بخش سرامیک را تشکیل می دهد. کانیهای رسی مورد استفاده در صنایع سرامیک شامل کائولینیت ، اسمکتیت، ایلیت، مونتموریونیت، ورمیکولیت، رسهای توپی (بال کلی) و لاتریت است . در سرامیکها، رس به عنوان یک پرکننده ساختمان و دیرگداز عمل می کند . خاک چینی که در سرامیک استفاده می شود از 50 درصدکائولین، 30 % آلکالی فلدسپات و 20 % سیلیس تشکیل شده است . خاک چینی بسیارسفید است و ضریب بازتابش بالایی دارد . رس توپی حاوی حدود 70 % کائولینیت ومقادیری مونتموریونیت، ایلیت، کوار تز و مواد آلی است و خاصیت چسبندگی بالایی دارد. گل سفالگری بیشتر از خاک رس تشکیل می شود که در تولید آجر کاربرد دارد . ازمونتموریونیت به دلیل جذب آب و تورم شدید کمتر در تولید سرامیکها استفاده می شود.

 

آلکالی فلدسپاتها یکی دیگر از تشکیل دهنده های اصلی سرامیکها هستند .آلکالی فلدسپاتها در طبیعت به دو صورت سدیک (آلبیت) و پتاسیک (ارتوز ومیکروکلین) یافت می شوند . دمای شروع ذوب فلدسپاتها بین 1100 تا 1150 درجه سانتی گراد است . فلدسپاتهای سدیک به مقدار کم و فلدسپاتهای پتاسیک (به دلیل نقطه ذوب بالاتر ) به مقدار زیاد در بدنه سرامیکها استفاده می شود . در صورتی که فلدسپات خالص در اختیار نباشد می توان از سنگ نفلین سینیت 1 برای تأمین فلدسپات مورد نیازصنایع سرامیک استفاده نمود.

 

نقش سیلیس در بدنه سرامیکها ایجاد فاز شیشه و افزایش مقاومت سرامیک است. از ماسه های سیلیسی، قلوه های سیلیسی، چر ت، کوارتزیت فقیر از آهن ودیاتومیت می توان به عنوان تأمین کننده سیلیس سرامیکها استفاده نمود . در برخی ازسرامیکهای خاص از موادی مثل اکسید ارسنیک، اکسید بور، اکسید فس فر و اکسیدسلنیم در بخش شیشه ای سرامیک استفاده می شود.

 

غیر از سه ماده معدنی اشاره شده در بالا که بدنه اصلی سرامیکها را تشکیل می دهند عناصر، ترکیبات و کانیهای دیگری بر اساس نیازهای خاص ، به مواد اولیه سرامیکها اضافه می شوند. کانیهایی مثل زیرکن، دیاسپور، کردی ریت، سیلیمانیت،آندالوزیت، کیانیت، مولیت، ولاستونیت، تالک و فورستریت می توانند به عنوان سازنده بدنه سرامیکها مورد استفاده قرار بگیرند . کربن به شکل گرافیت به عنوان پرکننده درساختمان سرامیکها مورد استفاده قرار می گیرد . از آهک، کلسیت و آراگونیت به عنوان سیمان یا به هم چسباننده مواد در سرامیک سازی استفاده می شود . در پاره ای از موارد ازفلزاتی مثل کرم، نیکل و قلع نیز برای ساخت سرامیکهای ترکیبی استفاده می شود . اینگونه سرامیکها در مواردی که احتیاج به ماشین کاری 2 (تراشکاری و سوراخکاری)سرامیک باشد تولید می شوند

[rahele_s 6472]

لعاب و مواد رنگی سرامیک

 

برای پوشش دادن سطح خارجی سرامیکها از لعاب استفاده می شود . موادی که برای لعابکاری استفاده می شود باید دارای مقاومت حرارتی بالایی بوده و ضمن سردشدن،حالت شیشه ای خود را حفظ کنند . از لعابهای متداول می توان به لعاب سربی، لعاب خاکستر، لعاب گل رس و لعاب فلدسپات اشاره نمود.

از مواد رنگی مختلفی مثل اکسید آهن برای تولید رنگ قرمز و قهوه ای، اکسید تیتانیم و اکسید روی برای تولید رنگ سفید، کرومات سرب برای تولید رنگ زرد،کبالت برای تولید رنگ آبی لاجوردی، کربن، گرافیت و منگنز برای تولید رنگ سیاه واکسید کرم برای تولید رنگ سبز استفاده می شود.

[rahele_s 6472]

مواد نسوز و کم ذوب

 

در هنگام تولید سرامیک، از برخی مواد برای بالا بردن مقاومت سرامیک در برابربه دلیل نسوز بودن، سختی زیاد (Al2O3) حرارت استفاده می شود . از بوکسیت و آلومینا و استحکام بالا در تولید سرامیک استفاده می گردد. همچنین می توان از کرومیت،فورستریت، تالک، منیزیت، پریکلاز، اکسید قلع، اکسید زیرکنیم و بریل به عنوان نسوزدر سرامیکها استفاده نمود.

برای کاهش مصرف انرژی در فرآیند تولید سرامیک می توان از برخی مواد وعناصر به عنوان کمک ذوب استفاده کرد. از عناصر بازیکی مثل لیتیم، سدیم، پتاسیم،منیزیم، بور، آهن و از عناصر اسیدی مثل فلوئور می توان برای این منظور بهره جست .برای پایین آوردن نقطه ذوب مواد اولیه سرامیک از کمک ذوبهایی مثل بوراکس،کربنات سدیم و فلوئورین نیز استفاده می شود.

[rahele_s 6472]

مراحل تولید سرامیک

 

فرآیند تولید سرامیک شامل مراحل مختلف و متعددی است ولی مجموع این مراحل رامی توان در پنج مرحله به شرح زیر خلاصه نمود:

*انتخاب مواد اولیه مناسب بر اساس نوع سرامیک مورد نظر برای تولید.

*آماد هسازی مواد اولیه که شامل خرد نمودن، پودر و مخلوط کردن مقادیر معینی از

هر یک از مواد اولیه سرامیک می باشد.

*شکل دادن به صورت خشک، نیمه خشک یا دوغابی.

*خشک کردن در فضای باز یا در تونلهای حرارتی.

*پخت سرامیکهای خشک شده در دماهای مشخص و معین شده

[rahele_s 6472]

سیلیس

گداز اور

---------------------------------------------------------------------

سیلیس

سیلیس یا اکسید سیلیسیم با فرمول شیمیایی SiO2 فراوان‌ترین ترکیب اکسیدی موجود در پوسته زمین است. سیلیس در طبیعت به‌صورت آزاد و یا به‌صورت ترکیب با سایر اکسیدها وجود دارد

[rahele_s 6472]

کوارتز

 

کوارتز یکی از پلی مورف های سیلیس است. این فاز در فشار و درجه حرارت معمولی پایدار است. به همین دلیل سیلیس آزاد در طبیعت بیشتر به‌صورت کوارتز یافت می‌شود. کانی کوارتز از سختی بسیار بالایی برخوردار است.

ماسه و ماسه‌سنگ

ماسه‌ها و ماسه‌سنگ‌ها از انواع کوارتز رسوبی هستند که به‌صورت طبیعی خرد شده‌اند. در ماسه‌سنگ، دانه‌های ماسه به‌وسیله ذرات اهک ، رس, اکسید اهن یا سایر مواد به یکدیگر چسپیده‌اند

 

 

 

فلینت

 

فلینت از انواع سیلیس‌های بلور مخفی است و از بلورهای بسیار ریز کوراتز، آب،کربنات کلسیم و مواد آلی تشکیل شده است. رنگ فلینت قهوه‌ای روشن، خاکستری یا سیاه است که در اثر حرارت و سوختن مواد آلی، به رنگ سفید در می‌آید. این شکل از سیلیس آزاد، از حل‌شدن اسکلت سیلیسی جانوران اسفنجی در آب دریاها و سپس ته‌نشینی در بستر دریا به‌وجود آمده‌اند

[rahele_s 6472]

گدازآور به آن دسته از مواد اولیه‌ای اتلاق می‌شود که در صنعت سرامیک برای کاهش نقطه ذوب بدنه یا لعاب مورد استفاده قرار می‌گیرند. این مواد در دماهای بالا در هنگام پخت، باعث ایجاد فازهای با نقطه ذوب پایین می‌شوند و در هنگام سرد شدن باعث ایجاد فاز شیشه در بدنه سرامیکی می‌شوند

 

منابع