سرامیک

[masi eng 47,044]

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 کلیسرامیک 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 سرامیکهایبهداشتی، الکتریکی، ساختمانی، شیشه و چینی می باشد.

 

مواد اولیه تولید سرامیک مهمترین مواد اولیه تشکیل دهنده سرامیکها ، خاک ر س ، 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 استفادهدر صنایع سرامیک شامل کائولینیت ، اسمکتیت، ایلیت، مونتموریونیت، ورمیکولیت، رسهای توپی (بال کلی) و لاتریت است . در سرامیکها، رس به عنوان یک پرکنندهساختمان و دیرگداز عمل می کند . خاک چینی که در سرامیک استفاده می شود از 50 درصدکائولین، 30 % آلکال یفلدسپات 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 بالاییدارد. 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 استفادهمی شود. آلکالی فلدسپاتها یکی دیگر از تشکیل دهنده ه ای 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 نقطهذوب بالاتر ) به مقدار زیاد در بدنه سرامیکها استفاده می شود . در صورتی که فلدسپاتخالص 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 سرامیکاست. 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 تشکیلمی دهند عناصر، ترکیبات و کانیهای دیگری بر اساس نیازهای خاص ، به مواد اولیهسرامیکها اضافه می شو ند. کانیهایی مثل زیرکن، دیاسپور، کردی ریت، سیلیمانیت،آندالوزیت، کیانیت، مولیت، ولاستونیت، تالک و فورستریت می توانند به عنوان سازندهبدنه 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 عنوانسیمان 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.

 

لعاب و مواد رنگی سرامیک برای پوشش دادن سطح خارجی سرامیکها از لعاب استفاده می شود . موادی که برایلعابکاری 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، لعابخاکستر، 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.

 

مواد نسوز و کمک 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 تولی د 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.

 

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.