up
Search      menu
ساختمان و معماری :: مقاله سراميک PDF
QR code - سراميک

سراميک

● اطلاعات اوليه
سراميکها معمولا به استثناي فلزات و آلياژهاي فلزي و مواد آلي ، شامل تمام مواد مهندسي ميشوند که از نظر شيميايي جزو مواد معدني هستند و بعد از قرار گرفتن در دماي بسيار بالا ، شکل اوليه خود را حفظ کرده و مقاومتر ميشوند. ظروف سفالي ، چيني و چينيهاي بهداشتي و غيره ، جزو اين گروه ميباشند.
● تاريخچه
آشنايي انسان با مواد سراميکي و استفاده از آنها ، قدمتي بطول تاريخ دارد. سفالينههاي کشف شده در مناطق باستاني دنيا نشان ميدهد که انسان در دوران باستان ، گل رس و چگونگي کار با آن و پخت و مقاومسازي آن آشنا بوده است. اما امروزه سراميک ، کاربردهاي بسيار فراتر از ظروف سفالي يا چيني دارد و در صنعت و تکنولوژي ، استفادههاي فراواني از آن ميشود.
● مواد اوليه سراميکها
سراميکها ، از سه ماده اوليه خاک رس ، فلدسپارها و ماسه تهيه ميشود. خاک رس ، همان سيليکاتهاي آلومينيوم هيدراته است که به صورت کانيهاي مختلفي يافت ميشوند.
● تعريف
▪ از نظر واژه: سراميک به کليه جامدات غير آلي و غير فلزي گفته ميشود.
▪ از نظر ساختار شيميايي: کليه موادي که از مخلوط خاک رس با ماسه و فلدسپار در دماي بالا بدست ميآيند و توسط توده شيشه مانندي انسجام يافته و بسيار سخت و غير قابل حل در حلالها و تقريبا گداز ناپذير ميباشند، سراميک ناميده ميشوند.
نقش اجزاي سهگانه در سراميک
▪ خاک رس: موجب نرمي و انعطاف و تشکيل ذرات بلوري سراميک ميشود.
▪ ماسه: قابليت چين خوردن ، پس از خشک و گرم شدن و تشکيل ذرات بلوري سراميک را کاهش ميدهد.
▪ فلدسپار: در کاهش دادن دماي پخت و تشکيل توده شيشهاي و چسباننده ذرات بلوري سراميک موثر است.
● خواص سراميکها
خواص سراميکها بسته به نوع و درجه خلوص هر يک از اجزاي اصلي ، مواد افزودني ، لعاب ، زمان حرارت دادن ، مواد اکسنده و کاهندههاي موجود در محيط ، تغيير ميکند. در قرن حاضر صنعت سراميک سازي توسعه و تنوع شگرفي يافته و اهميت و کاربردهاي آن نيز وسعت پيدا کرده است.
سراميکهاي ويژه
▪ مقرههاي برق:
که عايقهاي خوبي براي گرما و برق هستند و در آنها از Al۲O۳ ، Zr۲O۳ استفاده ميشود.
سراميکهاي مغناطيسي:
در در اين نوع سراميک از اکسيدهاي آهن استفاده ميشود. مهمترين کاربرد آنها در تهيه عنصرهاي حافظه در کامپيوتر است.
سراميکهاي شيشه اي:
وقتي شيشه معمولي پس از تهيه در دماي بالايي قرار گيرد، تعداد قابل توجهي از ذرات بلور در آن تشکيل ميشود و خاصيت شکنندگي آن کم ميگردد و بر خلاف شيشههاي معمولي ديگر ، ايجاد يا پيدايش شکاف کوچک در آنها ساري نميباشد، يعني اين شکافها خود به خود پيشرفت نميکنند. از اين نوع سراميکها براي تهيه ظروف آشپزخانه يا ظروفي که براي حرارت دادن لازم باشند، استفاده ميشود که آن را اصطلاحا پيروسرام مينامند.
● لعابها و انواع آنها
لعابها طيف وسيعي از ترکيبات آلي و معدني را در بر ميگيرند. لعاب مربوط به سراميک معمولا مخلوط شيشه مانندي متشکل از کوارتز ، فلدسپار و اکسيد سرب (PbO) است. اين اجزا را پس از آسياب شدن و نرم کردن به صورت خميري رقيق درميآورند. آنگاه وسيله سراميکي مورد نظر را در اين خمير غوطهور کرده و پس از سرد و خشک شدن ، آن را در کوره تا دماي معين حرارت ميدهند. پس از لعاب دادن روي چيني ، روي آن مطالب مورد نظر را مينويسند و يا طرح مورد نظر را نقاشي ميکنند و دوباره روي آن را لعاب داده و يک بار ديگر حرارت ميدهند. در اين صورت وسيله مورد نظر پرارزشتر و نوشته و طرح روي آن بادوامتر ميشود.
▪ لعابها در انواع زير وجود دارند:
لعاب بيرنگ: اين نوع لعاب که براي پوشش سطح چينيهاي بدلي ظريف بکار ميرود، بي رنگ و شفاف است و از مخلوط کلسيم و سيليس و خاک چيني سفيد تهيه ميشود.
لعاب رنگي: براي رنگ آبي از اکسيد مس (Cu۲O) ، براي رنگ زرد از اکسيد آهن (FeO) و براي رنگ سبز از اکسيد کروم (Cr۲O۳) ، براي رنگ زرد از کرومات سرب و براي رنگ ارغواني از ارغواني کاسيوس استفاده ميشود.
لعاب کدر: اين نوع لعاب که براي پوشش چپنيهاي بدلي معمولي بکار ميرود و از مخاوط SnO۲ , PbO , SiO۲ , Pb۳O۴ ، نمک و کربنات سديم تهيه ميشود که آن را پس از ذوب کردن ، سرد کردن و پودر کردن ، در آب به صورت حمام شير در ميآورند و شئي لعاب دادني را در آن غوطهور ميکنند.
● ظروف لعابي
ظروف لعابي درواقع ، نوعي ظروف آهني هستند که سطح آنها را به منظور جلوگيري از زنگ زدن ، از لعاب ميپوشانند. البته اين نوع ظروف را نبايد زياد گرم يا سرد و يا پرتاب کرد و يا اينکه تحت ضربه قرارداد، زيرا لعاب سطح آنها ترک برداشته و ميريزد.
● انواع چيني
چينيها در واقع از انواع سراميک محسوب ميشوند و به دو دسته چينيهاي اصل يا سخت و چينيهاي بدلي تقسيم ميشوند.
● چينيهاي اصل:
▪ چيني ظرف: که ميتوان آن را نوعي شيشه کدر دانست، مانند ظرف چيني معروف به سور. از ويژگيهاي اين نوع چيني آن است که لعاب رنگي را به خود ميگيرد.
▪ چيني سيليسي: اين نوع چيني که به چيني ليموژ معروف است، درکشورهاي فرانسه ، ژاپن و چين تهيه ميشود. مواد اوليه آن خاک چيني سفيد ، شن سفيد و فلدسپار است.
▪ چيني آلومينيومدار: اين نوع چيني به نام چيني ساکس و بايو در فرانسه تهيه ميشود و داراي Al۲O۳ , SiO۲ , CaO است.
▪ چينيهاي بدلي: خمير اين نوع چينيها ترکيبي حد واسط از خمير سفال و خمير چينيهاي ظريف است. در نتيجه سختي آنها از چينيهاي اصل کمتر است. از اين رو ، حتما بايد آنها را با لعاب بپوشانند. اين نوع چينيها خود به دو دسته تقسيم ميشوند:
بدل چينيهاي معمولي که خمير آنها رنگي است و از اين رو ، با لعاب کدر پوشانيده ميشود.
بدل چيني ظريف که خمير آنها مانند خمير چيني بيرنگ است اما بر خلاف چيني در مقابل نور شفاف نيست. معمولا سطح اين نوع چينيها را از لعاب بيرنگ ورني مانند و شفاف ميپوشانند تا ظاهري مانند ● طبقهبندي کانيهاي رس
▪ کانيهاي سيليکاتي دو لايهاي
کائولينيت : بررسي پراش اشعه ايکس ، وجود دو لايه را در کائولينيت نشان ميدهد. لايه اول شامل واحدهاي ۲-Si۲O۵ چهار وجهي است و لايه دوم از واحدهاي هشت وجهي ۲-Al۲(OH)۴ تشکيل شده است. از اتصال دو لايه ، يک لايه واحد بوجود ميآيد که تکرار آن ، لايه کائولينيت را ميسازد.
هالويسيت : کاني ديگر ، هالويسيت است که در مقايسه با کائولينيت کاربرد کمتري دارد.
▪ کانيهاي سيليکاتي سه لايهاي
مونت موري لونيت : مونت موري لونيت داراي سه لايه ، دو لايه به صورت چهاروجهيهاي سيليکاتي و لايه وسط به صورت گروههاي هيدروکسي آلومينات است. به علت توانايي گير انداختن سيستمهاي مولکولي مختلف ، اغلب به عنوان کاتاليست مصرف دارند.
ايليت : ساختمان ايليت ، تقريبا شبيه مونت موري لونيت ميباشد و چون هميشه همراه با مخلوط کانيهاي ديگر است فرمول دقيقي نميتوان براي آن در نظر گرفت.
● ترکيبات ثانوي خاک رس و تاثير آن بر سراميکها
ترکيبات ثانوي ، شامل ترکيبات آهن ، ماسه ، کربناتهاي کلسيم و منيزيم ، ميکا و مواد آلي است که مقادير آنها در انواع خاک رس متغير ميباشد. ترکيبات آهن موجود در خاک رس مثل پيريتها و هيدروکسيدهاي آهن و . . . باعث پايين آمدن نقطه ذوب و تغيير رنگ سراميک قبل از پخت به زرد متمايل به قهوهاي و بعد از پخت به صورتي متمايل به قرمز تيره ميشوند. ماسه ، باعث کم شدن حالت پلاستيته و کاهش قدرت چسبندگي ميشود.
کربناتهاي کلسيم و منيزيم به عنوان ناخالصي باعث آسيب ديدگي محصول شده و بعد از پخت ، باعث افزايش خلل و فرج و کاهش قدرت مکانيکي و خواص نسوزي محصول ميشوند. نمکهاي سولفات و کربنات و کلريدهاي فلزات قليايي خاک رس و واناديوم ، قابل حل در خاکهاي رس هستند و موجب پخش مواد در توده خاک رس ميشوند. ترکيبات واناديوم لکههاي زرد متمايل به سبز ، روي محصول ايجاد ميکنند. ترکيبات آلي موجود در خاک رس ، باعث ايجاد رنگ خاکستري ميشوند.
● تاثير آب و هوا بر خاک رس
خاکها در مناطق گرم و شرايط آب و هوايي مرطوب جايي که زهکشي مناسبي ندارد، داراي ميزان بالايي از کانيهاي اوليه حل شده ميباشند که به کانيهاي رسي تبديل شدهاند. خاکهاي موجود در مناطق گرم و مرطوب ، ميزان بالايي از رس حتي در اعماق ۵ تا ۲۰ متري دارند. در حالت زهکشي مناسب ، کانيهاي رسي از درون سيستم خاک خارج ميشوند. بعضي کانيهاي رسي در اثر تجزيه و دگرساني کانيهاي اوليه نظير ميکاها تشکيل ميشوند.
● منشا تشکيل دهنده رسها
رسهاي درجا که در حين تشکيل خاک شکل ميگيرند.
رسهاي تغيير مکان يافته که در اثر فرسايش بيشتر حرکت کرده و مجددا در محل جديد نهشته ميشوند.
رسهاي تبديل شده که از رسهاي به شدت هوازده و فرسايش يافته تجمع کرده و در رسوبات و خاکها رسوب گذاري ميکنند.
رسهاي تشکيل شده جديد که در اثر تبلور مجدد رسهاي موجود در محلولها ، در خاک در حال تشکيل شکل ميگيرند.
● کانيهاي رسي
اين کانيها سيليکاتهاي آلومينيوم آبداري هستند که ساختمان ورقهاي داشته و مانند ميکاها ، از فيلوسيليکاتها ميباشند.
ساختمان کانيهاي رسي
لايهاي از چهار وجهيهاي (تتراهدرالهاي) Si _ O. در اين لايه ، هر چهار وجهي با چهار وجهي مجاورش ، سه اتم اکسيژن به اشتراک گذاشتهاند. واحد پايه است، اما Al ميتواند حداکثر جانشين نصف اتمهاي Si شود.
لايهاي متشکل از Al در موقعيت اکتاهدرال با يونهاي و بطوري که در عمل يونهاي بين دو لايه از يونهاي O OH قرار ميگيرند. عناصر Mg ، Fe و ساير يونها ، ممکن است جانشين Al شوند.
▪ گيبسيت : لايه Al _ O OH را لايه گيبسيت ميگويند. چون ساختمان اين کاني کلا از چنين لايههايي تشکيل شده است.
▪ بروسيت : لايه Mg _ O OH را لايه بروسيت ميگويند. چون ساختمان اين کاني کلا از اين لايهها تشکيل شده است.
● تقسيم بندي ساختماني رسها
▪ گروه کانديت :
ساختمان دو لايه اي دارند يعني لايه تتراهدرال بوسيله يونهاي O OH به لايه اکتاهدرال متصل است.
در آن جانشيني به جاي Al و Si صورت نميگيرد، لذا فرمول ساختماني آن است.
اعضا اين گروه کائولينت ، هالوئيزيت (کائولينيت آبدار) ، ديکيت ، ناکريت هستند.
فاصله بنيادي (فاصله بين يک لايه سيليس با لايه سيليس بعدي) ۷ آنگستروم است.
▪ گروه اسمکتيت :
ساختمان ۳ لايهاي دارند. بطوري که يک لايه اکتاهدرال مانند ساندويچ بين دو لايه تتراهدرال سيليس قرار دارد.
فاصله بنيادي ۱۴ آنگستروم است و با جذب آب تا ۲۱ آنگستروم ميرسد.
اعضا اين گروه شامل مونتموريلونيت ، ساپونيت ، نانترونيت (وقتي Fe جانشين Al ميشود) و استونزيت (وقتي Mg جانشين Al شود) ميباشند.
▪ اعضاي گروه اسمکتيت :
ورميکوليت : ساختماني مشابه اسکمتيت دارد، ولي در آن تمام موقعيتهاي اکتاهدرال بوسيله و اشغال شده و جانشين شده است.
ايليت : اين کاني نيز ساختماني مشابه اسکمتيت دارد، اما به علت جانشيني به جاي در لايههاي تتراهدرال ، کمبود بار بوجود ميآيد که بوسيله که در موقعيتهاي بين لايهاي قرار ميگيرد، جبران ميشود. يونهاي ، و نيز در آن ديده ميشوند. فاصله بنيادي ۱۰ آنگستروم است.
کلريت : ساختمان سه لايهاي (مثل ايليت و اسکمتيت) دارد، ولي لايههاي بروسيت (Mg _ O OH) بين آنها قرار دارند. فاصله بنيادي ۱۴ آنگستروم است.
منشا کانيهاي رسي در رسوبات يا سنگهاي رسوبي
رسهاي موروثي يا وراثتي : اين رسها از انواع آواري هستند.
رسهاي تازه تشکيل شده (Neoformation) : اين رسها به صورت برجا و در اثر تهنشيني مستقيم از محلول يا از مواد سيليکاته آمورف و يا حاصل جانشيني هستند.
رسهاي تبديلي (Transformation) : رسهاي موروثي از طريق تبادل يوني يا تغيير منظم کاتيونها ، به رسهاي تبديلي ، تبديل ميشوند.
● فرايندهاي تشکيل دهنده انواع رسها
▪ محيط هوازدگي و تشکيل خاک : اصليترين محيط تشکيل رسها مخصوصا رسهاي موروثي يا وراثتي است.
▪ محيط رسوبگذاري : رسها از آب حوضه يا آبهاي حفرهاي تهنشين ميشوند (مخصوصا رسهاي تازه تشکيل شده).
▪ دياژنز و دگرگوني درجه پايين : در طول اين فرآيند انواعي از رسها (مخصوصا رسهاي تبديلي) حاصل ميگردند.
کانيهاي رسي در طول دياژنز اوليه و دياژنز نهايي و همچنين در طول دگرگوني تغيير يافته و حتي دگرسان ميشود. اصليترين فرايند فيزيکي که رسها را تحت تاثير قرار ميدهد، فشردگي (Compaction) است که باعث خروج آب و کاهش ضخامت آنها تا ۰،۱ ضخامت اوليه ميشود.
● انواع سيليکا
دياکسيد سيليکون ، معمولا به سه صورت سنگ ، گرانول و پودر وجود دارد. دياکسيد سيليکون در حالت سنگ به صورت کوارتز يافت ميشود که در اين حالت خيلي کمياب است. به علت خالص بودن بهترين نوع سيليکا براي مصرف در سراميکها است. نوع گرانول در صنعت سراميک سازي خيلي رايج ميباشد. اين نوع سيليکا را معمولا قبل از مصرف ، دانهبندي کرده ، ميشويند. نوع پودر سيليکا معمولا خالص نبوده و در ساخت سراميک چندان مصرف ندارد.
● نقش فلدسپارها در سراميکسازي
فلدسپارها خاصيت سيالکنندگي دارند و امروزه نيز از اين ترکيبات در صنعت سراميک استفاده ميکنند. نقش اين ترکيبات در سراميک سازي ، ايجاد فاز شيشهاي در توده اوليه است.
● انواع فلدسپارها در سراميک
۱) فلدسپار پتاسيم KO , Al۲O۳ , ۶SiO۲
۲) فلدسپار سديم Na۲O , Al۲O۳ , ۶SiO۲
۳) فلدسپار کلسيم CaO , Al۲O۳ , ۶SiO۲
از بين اينها فلدسپار پتاسيم از همه مهمتر است، ولي در عمل موادي که به عنوان سيال کننده بکار ميروند، مخلوطي از فلدسپارهاي مختلف هستند.

از زماني که انسان غارنشيني را به قصد يافتن مکان زيست بهتر ، پشت سر گذاشت، با مصالح ساختماني سر و کار پيدا کرده بود. بديهي است که اين مواد از نوع موجود ...

کلمه سراميک از Clay يا خاک رس گرفته شده است که در لاتين به آن Kerames گفته مي‌شود. اين واژه در اثر کثرت استعمال به سراميک تبديل شده است. سراميکها معمو ...

ديد کلي از زماني که انسان غارنشيني را به قصد يافتن مکان زيست بهتر ، پشت سر گذاشت، با مصالح ساختماني سر و کار پيدا کرده بود. بديهي است که اين مواد از ن ...

ديد کلي از زماني که انسان غارنشيني را به قصد يافتن مکان زيست بهتر,پشت سر گذاشت ,با مصالح ساختماني سر وکار پيدا کرده بود. بديهي است که اين مواد از نوع ...

آجر از قديمي ترين مصالح ساختماني است که قدمت آن بنا به عقيده برخي از باستان شناسان به ده هزار سال پيش مي رسد.در ايران بقاياي کوره هاي سفال پزي و آجر پ ...

● دياتوميت دياتوميت ها، سنگ هاي رسوبي متشکل از ذرات ريز و بي شکل سيليسي مي باشند که در اثر مکانيزم تجمع پوسته يا اسکلت هاي فسيل شده جلبک ها و گياهان و ...

آجر سنگي است ساختگي (مصنوعي) که نوع رسي آن از پختن خشت (گل شکل داده شده) و نوع ماسه آهکي آن از عمل آوردن خشت ماسه آهکي (که از فشردن مخلوط همگن ماسه سي ...

● دياتوميت دياتوميت ها، سنگ هاي رسوبي متشکل از ذرات ريز و بي شکل سيليسي مي باشند که در اثر مکانيزم تجمع پوسته يا اسکلت هاي فسيل شده جلبک ها و گياهان و ...

دانلود نسخه PDF - سراميک