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 گراد تولید شده ا ند گفته می شود . سرامیک یک اصطلاح عمومی است و شامل سرامیکهای بهداشتی، 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.
ادامه مطلب



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 درصد کائولین، 30 % آلکال یفلدسپات و 20 % سیلیس تشکیل شده است . خاک چینی بسیار سفید است و ضریب بازتابش بالایی دارد . رس توپی حاوی حدود 70 % کائولینیت و مقادیری 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 . از مونتموریونیت به دلیل جذب آب و تورم شدید کمتر در تولید سرامیکها استفاده می 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 و میکروکلین) 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 نیاز صنایع 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 و دیاتومیت می توان به عنوان تأمین کننده سیلیس سرامیکها استفاده نمود . در برخی از سرامیکهای خاص از موادی مثل اکسید ارسنیک، اکسید بور، اکسید فس فر و اکسید سلنیم 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 شو ند. 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 در ساختمان 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 از فلزاتی مثل کرم، نیکل و قلع نیز برای ساخت سرامیکهای ترکیبی استفاده می شود . این گونه 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 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 و اکسید 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 برابر به 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 نسوز در سرامیکها استفاده نمود. برای کاهش مصرف انرڿی در فرآیند تولید سرامیک می توان از برخی مواد و عناصر 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 را می 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.