مواد سرامیکی: خواص، فناوری تولید، کاربرد

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

اولین ظروف سفالی مدتها قبل از اینکه مردم یاد بگیرند چگونه فلز را بو کنند ظاهر شد. کوزه ها و کوزه های باستانی که تا به امروز باستان شناسان پیدا کرده اند گواه این امر است. شایان ذکر است که مواد سرامیکی دارای خواص منحصر به فردی است که آن را به سادگی در برخی مناطق ضروری می کند. بیایید با شما نگاهی به ویژگی های سرامیک بیندازیم، در مورد تولید و ویژگی های آن صحبت کنیم.

اطلاعات عمومی

محصولات سرامیکی را با پخت خاک رس و مخلوط با افزودنی های ارگانیک دریافت کنید. گاهی از اکسیدهای ترکیبات معدنی استفاده می شود. اولین چنین محصولاتی 5000 سال پیش ظاهر شد. در این مدت تکنولوژی تولید پیشرفت چشمگیری داشته است و امروزه محصولات سرامیکی با مقاومت بالا در دسترس ما هستند. در ساخت و ساز برای روکش نما، کف، دیوار و غیره استفاده می شود.

سفال هایی با خرده متراکم و متخلخل وجود دارد. تفاوت اصلی بین این دو این است که خرده متراکم ضد آب است. اینها محصولات چینی، کاشی کف، و غیره متخلخل هستندخرده - کاشی، سنگ سرامیک، لوله های زهکشی و موارد دیگر.

سابقه وقوع

کلمه "سرامیک" در یونانی به معنای "خشت" است. طبیعتاً برای ساخت هر محصولی از نوعی مخلوط استفاده می شد. بسته به اینکه در نهایت چه چیزی باید به دست می آمد، مواد لازم به آن اضافه شد. ابتدا با دست و کمی بعد با دستگاه مخصوص به محصول سفالی شکل خاصی می دادند. متعاقباً، محصولات سرامیکی در کوره‌ها در دمای بالا پخته می‌شوند.

بسیاری از کشورها از فناوری های تولید خود استفاده کردند. این امر در مورد سفال، نقاشی و لعاب کاری صدق می کند. مصر اولین کشوری است که به پیشرفت چشمگیری در این صنعت دست یافته است. تولید سرامیک در آنجا بود که در وهله اول تأسیس شد. محصولات از خاک رس خشن و با مخلوط ضعیف ساخته می شدند، اما بعداً این فناوری بهبود یافت. امروزه آجرهای سفالی زرد رنگی یافت می‌شود که گفته می‌شود در ساخت اهرام ممفیس استفاده شده است.

ظهور چینی

یشم برای مدت طولانی در چین استفاده می شده است. زیبا بود، اما نسبتاً شکننده بود و رسیدگی به آن دشوار بود. پس از سالها جستجو، راه حلی پیدا شد. ساخت پرسلن راحت تر است. با این حال، حتی در اینجا تفاوت های ظریف وجود دارد. به عنوان مثال، میکا و تسوائوکا که در "سنگ های چینی" یافت می شوند، به صورت پودر ریز آسیاب شده و برای بیش از 10 سال نگهداری می شوند. این کار به منظور انعطاف پذیری هر چه بیشتر مواد انجام شد. اولینمحصولات چینی در چین ظروف بلند و کشیده بودند. سطحی صیقلی و رنگ آبی یا سبز تیره داشتند. دومی بیشترین ارزش را داشت.

امروز اعتقاد بر این است که چین ایالتی است که چینی در آن بیشترین توزیع را داشته است. این درست است، اگرچه در اروپا محبوب بود، اما بعداً در آنجا ظاهر شد و تولید آن طولانی تر شد.

انواع اصلی سفال

در حال حاضر محصولات سفالی طبقه بندی گسترده ای دارند. بنابراین، اقلام سفالی را می توان به دو گروه اصلی تقسیم کرد:

• سرامیک بدون لعاب (سرامیک و سفال)؛
• لعاب (ماژولیکا، فیانس، چینی، خاک رس).

گلابی - از ایتالیایی "زمین پخته". محصولات از خاک رس رنگی ساخته شده و ساختار متخلخل دارند. از تراکوتا برای ساخت گلدان، ظروف، و همچنین اسباب بازی و کاشی استفاده می شود.

فرآوری سفال های سفالی دشوارتر است. به منظور ضد آب شدن آن، پولیش لازم است. علاوه بر این، محصول در معرض رنگ آمیزی قرار می گیرد. برای این کار آن را در فر داغ در دود می گذارند تا کاملا خنک شود. امروزه، بسیاری از انواع سرامیک، به ویژه سفال، بسیار محبوب هستند. در زندگی روزمره برای نگهداری شیر، مواد فله یا به عنوان دکور استفاده می شود.

در مورد نوع دوم - سرامیک های لعابدار، ظروف چینی و سفالی در اینجا محبوب ترین هستند. اولی در تولید گران تر و کار فشرده تر است، دومی کاربردی و ارزان است. آنها با یکدیگر در محصولات چینی متفاوت هستندخاک رس کمتر و افزودنی های ویژه بیشتر. علاوه بر این، چینی برخلاف ظروف سفالی در نور شفاف است.

درباره دیرگدازها

محصولات ساخته شده از مخلوط خاک رس نسوز هستند. بسته به هدف، می توانند دمای 1300 تا 2000 درجه سانتیگراد و حتی بالاتر را تحمل کنند. از کوره مخصوص پخت سرامیک استفاده می شود. مواد نسوز بیشترین کاربرد را در فرآیند متالورژی دارند. در آنجا از آنها برای طراحی کوره های بلند و واحدها استفاده می شود.

کاملاً منطقی است که بگوییم با افزایش دما، استحکام دیرگداز از بین نمی رود، بلکه برعکس افزایش می یابد. این به دلیل وجود اکسیدهای نسوز، سیلیکات ها و بوریدها در ترکیب حاصل می شود. آنها تقریباً در همه جا که فرآیندهای با دمای بالا انجام می شود استفاده می شوند. اغلب آنها به صورت قالبی یافت می شوند، یعنی به شکل یک محصول خاص، به عنوان مثال، یک آجر. به ندرت لازم است از مواد نسوز بدون شکل به صورت پودر استفاده شود.

سرامیک در ساختمان

مزیت مواد سرامیکی این است که ذخایر آنها عملا نامحدود است. در کنار سهولت تولید و ماندگاری بالای چنین محصولی، امروزه در صنعت ساختمان امری اجتناب ناپذیر است. اگر مصالح دیوار را در نظر بگیریم، آجر سفالی در اینجا جایگاه پیشرو را به خود اختصاص می دهد.

در مورد کاشی و سرامیک نیز صدق می کند که با وجود پلیمرهای ظاهری، زمین خود را از دست نمی دهد. هنوز هم برای تجهیز اتاق هایی با رطوبت و دمای بالا استفاده می شود. در میان مصالح روبروخاک رس منبسط شده مقام اول را می گیرد.

در چند سال گذشته، تولید بلوک و آجر سرامیکی توخالی ۴ درصد افزایش یافته است. تولید آنها به حداقل تغییرات در کارخانه ها و کارخانه های آجر نیاز دارد، در حالی که هزینه ها در سال اول فروش پرداخت می شود. در خارج از کشور، سرامیک های توخالی برای مدت طولانی جایگاه پیشرو را به خود اختصاص داده اند و بسیار بهتر از آجرهای معمولی فروخته می شوند.

مواد سرامیکی ویژه

این گونه محصولات شامل لوله های بهداشتی و فاضلاب می باشد. گروه اول به سه گروه بزرگ تقسیم می شوند:

• از فینس سخت (خرد متخلخل)؛
• چینی بهداشتی (خرد پخته شده)؛
• نیمه چینی (خرد نیمه پخته).

الزامات اصلی برای لوازم بهداشتی مقاومت در برابر آسیب مکانیکی، مقاومت در برابر حرارت است. دستور العمل باید به ترتیب دقیق دنبال شود، همین امر در مورد فناوری نیز صدق می کند. فقط از کوره سرامیک حرفه ای و مواد اولیه مرغوب استفاده می شود. محصولات بهداشتی شامل سینک، کاسه توالت، وان حمام، رادیاتور و غیره است. یک راه مطمئن برای بررسی کیفیت یک محصول این است که کمی روی قاب آن ضربه بزنید. صدا باید واضح و بدون جغجغه باشد. این نشان دهنده شلیک در دمای صحیح و بدون ترک است.

در مورد لوله های فاضلاب، آنها باید دارای یک خرده متخلخل متراکم باشند. لوله های سرامیکی با قطر 150-600 میلی متر تولید می شوند. معمولا از داخل و خارج لعاب می شود. چنین محصولاتی مشخص می شودمقاومت بالا در برابر محیط تهاجمی و جریان الکتریکی سرگردان. آنها قیمت متوسطی دارند و آنها را مقرون به صرفه تر می کند.

خواص فیزیکی و شیمیایی سرامیک

همانطور که در بالا ذکر شد، همه محصولات را می توان به دو گروه بزرگ تقسیم کرد: متراکم و متخلخل. متراکم دارای ضریب جذب آب کمتر از 5٪، متخلخل - 5٪ یا بیشتر است. گروه آخر شامل محصولات زیر است: آجر سفالی (متخلخل و توخالی)، سنگ دیوار توخالی، کاشی روکش، کاشی سقف. محصولات سرامیکی متراکم - آجر جاده و کاشی کف. سرامیک های متخلخل و متراکم در صنایع بهداشتی یافت می شوند.

وقتی از خواص فیزیکی و شیمیایی صحبت می کنیم، نمی توان به معایب کلیدی سرامیک ها اشاره کرد. این شامل افزایش شکنندگی در مقایسه با سایر مواد است. با این وجود، در دسترس بودن و تطبیق پذیری بالا، این ماده را به یکی از محبوب ترین ها در بسیاری از صنایع و حتی در زندگی روزمره تبدیل کرده است. فن آوری های مدرن امکان به دست آوردن سطح صاف بلافاصله پس از شلیک را فراهم می کند. اگر می خواهید به رنگ خاصی برسید، اکسیدهای آهن یا کبالت را اضافه کنید.

ویژگی های ریزساختار

وقتی سرامیک ها گرم می شوند، به تدریج مایع می شوند. با تعداد زیادی ترکیب ساده و پیچیده متمایز می شود. در هنگام خنک شدن، تبلور رخ می دهد. این خود را در بارش کریستال های خالص نشان می دهد که اندازه آنها افزایش می یابد. هنگامی که جرم سخت می شود، در ساختار تشکیل می شودمیکروکنگلومرا در آن، دانه های مولایت توسط یک توده سخت شده سیمان می شوند. شایان توجه است که اتم های اکسیژن نوعی ماتریس را تشکیل می دهند. این شامل اتم های فلزی کوچکی است که در فضای خالی بین آنها جایگزین می شوند. در نتیجه، پیوندهای یونی در ریزساختار و پیوندهای کووالانسی تا حدودی کمتر غالب هستند. پایداری و پایداری شیمیایی از طریق وجود ترکیبات شیمیایی قوی و بادوام حاصل می شود.

همانطور که در بالا ذکر شد، استفاده از مواد سرامیکی محدود است. این به دلیل این واقعیت است که کریستال ها ناقص هستند. شبکه های کریستالی دارای عیوب بسیاری هستند: منافذ به اندازه اتمی، تغییر شکل و غیره. همه اینها به طور قابل توجهی استحکام را مختل می کند. با این حال، برخی از تفاوت های ظریف در اینجا وجود دارد. به عنوان مثال، اگر این فناوری در هنگام ساخت نوع خاصی از سرامیک مشاهده شود، می توان به نتایج خوبی در استحکام دست یافت. برای این کار رعایت رژیم دما و مدت زمان پخت محصول بسیار مهم است.

ویژگی ها و خواص خاک رس

خشت یک سنگ رسوبی است که صرف نظر از ترکیب و ساختار، هنگام مخلوط شدن با آب، یک ماده پلاستیکی را تشکیل می دهد. پس از شلیک - بدن سنگ مانند. معمولاً مخلوط متراکم است و بیشتر از آلومینوسیلیکاتها تشکیل شده است. اغلب سنگ‌هایی مانند کوارتز، فلدسپات، پیریت‌های گوگرد، و همچنین هیدروکسیدها و کربنات‌های کلسیم، منیزیم و ترکیبات تیتانیوم نیز در رس‌ها یافت می‌شوند.

کائولن ها خالص ترین رس های شناخته شده امروزی هستند. تقریباً به طور کامل از کائولینیت تشکیل شده است. بعد از برشته شدن بدست آوریدرنگ سفید. پلاستیسیته مورد نیاز برای پردازش به دلیل وجود دانه های ریز ماده رسی (005/0 میلی متر) در سازه به دست می آید. طبیعتاً هرچه چنین ماده ای در ترکیب بیشتر باشد، انعطاف پذیری بالاتری دارد و بالعکس.

خواص اصلی سرامیکی خاک رس عبارتند از:

• پلاستیک - تغییر شکل بدون شکستن یکپارچگی؛
• اتصال؛
• انقباض هوا و آتش؛
• مقاومت در برابر آتش.

امروزه از افزودنی‌های نازک‌کننده و غنی‌کننده مختلفی استفاده می‌شود که امکان تغییر خواص مواد را در یک جهت یا دیگری فراهم می‌کند. این منجر به این واقعیت می شود که محصولات سرامیکی حتی تقاضا و مقرون به صرفه تر می شوند.

طرح تولید فناوری

ویژگی مواد سرامیکی حاکی از امکان استفاده از خاک رس در صنایع مختلف است. این امر باعث شد که تقاضای زیادی وجود داشته باشد و در نتیجه عرضه نیز افزایش یابد. کارخانجات تولیدی در اکثر موارد بر اساس یک الگو کار می کنند:

• استخراج مواد خام؛
• آماده سازی؛
• شکل دادن و خشک کردن؛
• برشت و انتشار محصول.

برای به حداقل رساندن هزینه ها، کارخانه ها معمولاً در مجاورت ذخایر خاک رس ساخته می شوند. استخراج معادن به روش باز، یعنی با بیل مکانیکی انجام می شود. مرحله بعدی آماده کردن توده است. مواد خام غنی شده، خرد شده و مخلوط می شوند تا یک توده همگن به دست آید. شکل گیری محصول سرامیکی آینده با روش های مرطوب و خشک انجام می شود. در مورد اول، جرم تا 25٪ مرطوب می شود و در مورد دوم - بیش از 12٪.

در گذشته اغلب از خشک کردن طبیعی استفاده می شد. با این حال، نتیجه تا حد زیادی به آب و هوا بستگی داشت. بنابراین، در باران یا سرما، گیاه می ایستد. بنابراین از خشک کن های مخصوص (گاز) استفاده می شود. مهم ترین مرحله شلیک است. رعایت این فناوری که بسیار پیچیده است بسیار مهم است. همچنین مقدار زیادی به خنک شدن سرامیک بستگی دارد. افت شدید دما مجاز نیست، که می تواند منجر به انحنای هواپیما شود. فقط در این صورت می توانید مواد سرامیکی را بفروشید. فن آوری تولید، همانطور که می بینید، ساده نیست، از چندین مرحله تشکیل شده است. هر کدام از آنها باید رعایت شود. اگر این اتفاق نیفتد، در قفسه های فروشگاه می توانیم ازدواج را ملاقات کنیم.

کمی درباره مضرات سرامیک

همانطور که قبلا ذکر شد، ترکیب مواد سرامیکی ایده آل نیست. به ویژه، این بر استحکام محصول رسی تأثیر می گذارد. هر گونه آسیب مکانیکی می تواند خود را به صورت تراشه، ترک و غیره نشان دهد. این نقطه ضعف کلیدی است. اما عوامل دیگری وجود دارد که مانع از انتشار گسترده مطالب مورد نظر ما می شود. یکی از آنها هزینه بالا است. به عنوان مثال، کاشی و سرامیک برای سقف یک خانه روستایی یک راه حل عالی از نظر زیبایی شناختی است، اما چنین لذتی بسیار گران خواهد بود.

در عین حال ظاهر آن با مراقبت مناسب بیش از 5 سال دوام نخواهد داشت. در آینده، محو شدن، ظاهر شدن خزه روی سطح و غیره رخ می دهد. در کنار این، شکنندگی و شکنندگی منجر به این واقعیت می شود که هرآسیب مکانیکی می تواند باعث نشتی سقف شود و افراد کمی از آن خوششان می آید. البته مواد سرامیکی مدرن بسیار چشمگیر به نظر می رسد که به دلیل بافت گسترده رنگ ها و کیفیت کار بالا به دست می آید. اما هنوز هم گران است، که اغلب باعث می شود فرد در مورد مناسب بودن چنین انتخابی فکر کند.

خلاصه

ما خواص اساسی مواد سرامیکی را در نظر گرفته ایم. با توجه به همه موارد فوق، می توان نتیجه گرفت که چنین محصولاتی دارای خاصیت منحصر به فرد هستند. این در این واقعیت نهفته است که در غیاب آسیب مکانیکی، آنها برای مدت بسیار بسیار طولانی دوام خواهند داشت. علاوه بر این، مواد سرامیکی برای ریخته‌گری فلز مایع در کارخانه‌ها نیز ضروری است، زیرا می‌تواند در برابر دمای بالا مقاومت کند.

در مورد زندگی روزمره، سرامیک بسیار مفید است. ظروف مخصوص پخت و پز در فر با وجود اینکه در طول سالیان متمادی ظاهر خود را تغییر داده اند، هنوز از این مواد تهیه می شوند. ظروف چینی با وجود قیمت بالایی که دارند، ظاهری ظریف دارند و به سادگی چشم نواز هستند. این امر در مورد ظروف سفالی نیز صدق می کند، که اگر به درستی اجرا شوند، تشخیص آنها از چینی دشوار است.

در هر صورت باید از مواد سرامیکی استفاده شود. این در درجه اول به دلیل ذخایر بزرگ خاک رس طبیعی است. واقعاً مقدار زیادی از آن وجود دارد و هر سال معادن جدید بیشتری برای استخراج این منبع طبیعی توسعه می یابد. دومین عامل مهم دوستی با محیط زیست است. قبلا مردم این فرصت را نداشتنداز هر گونه افزودنی مضر برای بهبود ویژگی های قدرت محصول استفاده کنید. امروز وضعیت تغییر کرده است، البته نه خیلی بحرانی. کاشی و سرامیک برخلاف مواد مصنوعی برای سلامتی مضر نیست. این موضوع در مورد ظروف سرامیکی نیز صدق می کند که در مقایسه با پلاستیک، به خصوص اگر دومی گرم شود، هیچ ضرری ندارد.