بسم الله الرحمن الرحیم
سرامیک
سرامیک به مواد (معمولاً جامدی) که بخش عمده تشکیل دهنده آنها غیرفلزی و غیرآلی باشد، سرامیک گفته می شود
این تعریف نه تنها سفالینه ها، پرسلان(چینی)، دیرگدازها،محصولات رسی سازه ای، ساینده ها، سیمان و شیشه را در بر می گیرد، بلکه شامل آهنرباهای سرامیکی، لعاب ها، فروالکتریک ها، شیشه-سرامیک ها، سوخت های هسته ای و … نیز می شود.. پیشینه برخی آغاز استفاده و ساخت سرامیک ها را در حدود ۷۰۰۰ سال ق.م. می دانند در حالی که برخی دیگر قدمت آن را تا ۱۵۰۰۰ سال ق.م نیز دانسته اند. ولی در کل اکثریت تاریخ نگاران بر ۱۰۰۰۰ سال ق.م اتفاق نظر دارند. (بدیهی است که این تاریخ مربوط به سرامیک های سنتی است.) ریشه واژه واژه سرامیک از واژه یونانی کراموس (κεραμικός) گرفته شده است که به معنی سفال یا شیء پخته شده است. طبقه بندی سرامیک ها سرامیک ها از لحاظ کاربرد به شکل زیر طبقه بندی می شوند: سرامیک های سنتی (سیلیکاتی) سرامیک های مدرن (مهندسی) سرامیک های اکسیدی سرامیک های غیر اکسیدی
پیشینه برخی آغاز استفاده و ساخت سرامیک ها را در حدود ۷۰۰۰ سال ق.م. می دانند در حالی که برخی دیگر قدمت آن را تا ۱۵۰۰۰ سال ق.م نیز دانسته اند. ولی در کل اکثریت تاریخ نگاران بر ۱۰۰۰۰ سال ق.م اتفاق نظر دارند. (بدیهی است که این تاریخ مربوط به سرامیک های سنتی است.) ریشه واژه واژه سرامیک از واژه یونانی کراموس (κεραμικός) گرفته شده است که به معنی سفال یا شیء پخته شده است. طبقه بندی سرامیک ها سرامیک ها از لحاظ کاربرد به شکل زیر طبقه بندی می شوند: سرامیک های سنتی (سیلیکاتی) سرامیک های مدرن (مهندسی) سرامیک های اکسیدی سرامیک های غیر اکسیدی
سرامیک
سرامیک های مدرن این فرآورده ها عمدتاً از مواد اولیه خالص و سنتزی ساخته می شوند. این نوع سرامیک ها اکثراً در ارتباط با صنایع دیگر مطرح شده اند
خواص برتر سرامیک ها نسبت به مواد دیگر دیرگدازی بالا سختی زیاد مقاومت به خوردگی بالا استحکام فشاری بالا سرامیکها 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 بطول 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 سرامیکها سرامیکها ، از سه ماده اولیه خاک رس ، فلدسپارها و ماسه تهیه می شود. خاک رس ، همان سیلیکاتهای آلومینیوم هیدراته است که به صورت کانی های مختلفی یافت می شوند. تعریف از نظر واژه سرامیک به کلیه جامدات غیر آلی و غیر 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 غیر قابل حل در حلال ها و تقریبا گداز ناپذیر می باشند، سرامیک نامیده می شوند
سرامیک های مدرن کامپوزیتی
انواع سرامیک ها
سرامیک های سنتی
این سرامیک ها همان سرامیک های سیلیکاتی هستند. مثل کاشی، سفال، چینی، شیشه، گچ، سیمان و….
سرامیک های مدرن
این فرآورده ها عمدتاً از مواد اولیه خالص و سنتزی ساخته می شوند. این نوع سرامیک ها اکثراً در ارتباط با صنایع دیگر مطرح شده اند.
سرامیک های اکسیدی
برخی از پرکاربردترین این نوع سرامیک ها عبارت اند از:
برلیا (BeO)
تیتانیا (TiO۲)
آلومینا (Al۲O۳)
زیرکونیا (ZrO۲)
منیزیا (MgO)
سرامیک های غیراکسیدی
این نوع سرامیک ها با توجه به ترکیبشان طبقه بندی می شوند که برخی از پرکاربردترین آنها در زیر آمده اند:
1.نیتریدها
BN
TiN
Si۳N۴
GaN
2. کاربیدها
SiC
TiC
WC
و…
صنعت سرامیک
بازار سرامیک های پیشرفته در ایالات متحده آمریکا در سال ۱۹۹۸ نزدیک به ۷۰۵ میلیون دلار بود که در سال ۲۰۰۳ به ۱۱ بیلیون دلار رسید
خواص برتر سرامیک ها نسبت به مواد دیگر
دیرگدازی بالا
سختی زیاد
مقاومت به خوردگی بالا
استحکام فشاری بالا
سرامیکها 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 بطول 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 سرامیکها سرامیکها ، از سه ماده اولیه خاک رس ، فلدسپارها و ماسه تهیه می شود. خاک رس ، همان سیلیکاتهای آلومینیوم هیدراته است که به صورت کانی های مختلفی یافت می شوند.
تعریف
از نظر واژه
سرامیک به کلیه جامدات غیر آلی و غیر 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 غیر 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 ذرات بلوری سرامیک می شود.
ماسه: قابلیت چین خوردن ، پس از خشک و گرم شدن و تشکیل ذرات بلوری سرامیک را کاهش می دهد.
فلدسپار: در کاهش دادن دمای پخت و تشکیل توده شیشه اى و چسباننده ذرات بلوری سرامیک موثر است.
خواص سرامیک ها
خواص سرامیک ها بسته به نوع و درجه خلوص هر یک از اجزای اصلی ، مواد افزودنی ، لعاب ، زمان حرارت دادن ، مواد اکسنده و کاهنده هاى موجود در محیط ، تغییر می کند. در قرن حاضر صنعت سرامیک سازی توسعه و تنوع شگرفی یافته و اهمیت و کاربردهای آن نیز وسعت پیدا کرده است.
سرامیک های ویژه
مقره های برق
که عایقهای خوبی برای گرما و برق هستند و در آنها از Al2O3 ، Zr2O3 استفاده می شود.
سرامیک های مغناطیسی
در در این نوع سرامیک از اکسیدهای آهن استفاده می شود. مهمترین کاربرد آنها در تهیه عنصرهای حافظه در کامپیوتر است.
سرامیک های شیشه اى
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 نوع سرامیک ها برای تهیه ظروف آشپزخانه یا ظروفی که برای حرارت دادن 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 در 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 درمی آورند. آنگاه وسیله سرامیکی مورد نظر را در این خمیر غوطه ور کرده و پس از سرد و خشک شدن ، آن را در کوره تا دمای معین حرارت می دهند. 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 بار دیگر حرارت می دهند. در این صورت وسیله مورد نظر پرارزش تر و نوشته و طرح روی آن بادوام تر می شود.
لعابها در انواع زیر وجود دارند
لعاب بی رنگ:
این نوع 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.
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 رنگ ارغوانی از ارغوانی کاسیوس استفاده می شود.
لعاب کدر: این نوع لعاب که برای پوشش چپنی های بدلی معمولی بکار می رود و از مخاـوط SnO2 , PbO , SiO2 , Pb3O4 ، نمک و کربنات سدیم تهیه می شود که آن را پس از ذوب کردن ، سرد کردن و پودر کردن ، در آب به صورت حمام شیر در می آورند و شئی لعاب دادنی را در آن غوطه ور می کنند.
ظروف لعابی
ظروف لعابی درواقع ، 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 کرد و یا اینکه تحت ضربه قرارداد، زیرا لعاب سطح آنها ترک برداشته و می ریزد. انواع چینی چینی ها در واقع از انواع سرامیک محسوب می شوند و به دو دسته چینی های 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 معروف به سور. از ویژگیهای این نوع چینی آن است که لعاب رنگی را به خود می گیرد
چینی سیلیسی : این نوع چینی که به چینی لیموژ معروف است، درکشورهای 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 است . Al2O3 , SiO2 , CaO
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 پوشانیده می شود.
بدل چینی 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 شفاف می پوشانند تا ظاهری مانند چینی اصل پیدا کنند.نقش فلدسپارها در سرامیک سازی فلدسپارها خاصیت سیال کنندگی دارند و امروزه 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 فلدسپارها در سرامیک
فلدسپار پتاسیم KO , Al2O3 , 6SiO21. فلدسپار سدیم Na2O , Al2O3 , 6SiO22. فلدسپار کلسیم CaO , Al2O3 , 6SiO23.
از بین اینها فلدسپار پتاسیم از همه مهمتر است، ولی در عمل موادی که به عنوان سیال کننده بکار می روند، مخلوطی از فلدسپارهای مختلف هستند.
تولید سرامیک توسط پرینتر سه بعدی
با تشکر از حسن توجه شما