اطلاعات اولیه

از نظر شیمیایی کلیه موادی که از مخلوط خاک رس با ماسه و فلدسپات در دمای بالا بدست می‌آیند و توسط توده شیشه مانندی انسجام یافته و بسیار سخت و غیر قابل حل در حلال‌ها و تقریبا گذارناپذیر می‌‌باشند، سرامیک نامیده می‌شوند که در این مقوله نگاهی به فرآیند تولید آن داریم. بعد از آشنایی با مواد اولیه مورد استفاده در سرامیک بطور خلاصه مراحل تولید صنعتی آن را مرور می‌کنیم. در یک واحد صنعتی تولید سرامیک ، بعد از تهیه مواد اولیه و درجه‌بندی آن برحسب مرغوبیت ، اولین اقدام آماده کردن مخلوط می‌باشد.

آماده کردن مخلوط

مواد اصلی و ثانوی را باهم مخلوط کرده و چندین بار آسیاب می‌کنند تا اندازه دانه‌بندی به شکل قابل قبولی در آید. عملیات قبل از مخلوط کردن شامل الک کردن ، دانه‌بندی کردن در آب (و احتمالا جدا کردن آهن از مخلوط که با آهنربا صورت می‌گیرد.) می‌باشد. بعد از انجام این کارها ، مواد را با آب مخلوط کرده و منتظر ورآمدن خمیر می‌شوند.

شکل دادن اشیا

برای اینکه اشیا سرامیکی شکل و فرم مطلوبی داشته باشند، از عملیات قالب‌گیری استفاده می‌شود. روشهای مختلف قالب‌گیری به شرح زیر می‌باشد :

1. قالب‌گیری با برش عمودی : این روش برای شکل دادن اشیایی بکار می‌رود که می‌توان از چرخش استفاده کرد. مثلا برای تهیه فنجان و بشقاب و . . . از این روش استفاده می‌شود. ماده اولیه سرامیک در قالبی که روی یک پایه در حال دوران است، ریخته می‌شود و از بالا اهرمی‌ که در انتهای آن الگوی برش وجود دارد، روی ماده سرامیکی قرار گرفته و شکل دلخواه را روی آن ایجاد می‌کند.
   
   
2. قالب‌گیری : این نوع شکل دادن مختص اشیایی است که دارای سطح مقطع ثابت هستند. ماده سرامیکی را با فشار وارد اتاقک مخلوط کننده می‌کنند، این ماده بعد از قالب‌گیری و برش از قسمت دیگر دستگاه خارج می‌شود.
   
   
3. قالب‌گیری فشاری : این روش برای خمیرهای سرامیکی نیمه خشک و تر بکار می‌رود. در این روش خمیر سرامیکی در قالبهای مخصوص فشار داده می‌شود و شکل مطلوب بدست می‌آید. آجرهای نسوز ، عایقهای الکتریکی و سرامیکهای مخصوص با این روش ساخته می‌شوند.

خشکاندن اشیای قالب‌گیری شده

سرامیک خام دارای مقدار آبی حدود 5 الی 30 درصد است. این آب همان آب جذب شده بوسیله مواد اولیه است. این مقدار آب باید کاملا از اشیای قالب‌گیری شده خارج گردد. قبل از پختن اشیا خام سرامیکی خشکاندن آن طی دو مرحله انجام می‌گیرد. در مرحله اول خارج سازی آب با سرعت ثابت انجام می‌گیرد و طی آن لایه‌های نازک آب بطور پیوسته در سطح جسم مشاهده می‌شود، بعد از خشک شدن این لایه آبی مرحله دوم آغاز می‌شود. مرحله دوم خارج سازی آب از خلل و فرج شی با سرعت در حال کاهش می‌باشد. ماکزیمم انقباض در اوایل هر دو مرحله مشاهده می‌شود. خشک‌کنها به دو روش پیوسته یا متناوب عمل می‌کنند.

روش خشک کردن با تکنولوژی جدید

امروزه به خاطر مسایل اقتصادی از روش پیوسته ‌استفاده می‌شود. اشیایی را که می‌خواهند خشک کنند، روی وسیله‌ای قرار می‌دهند که در یک کانال در جهت عکس هوای گرم حرکت می‌کند. هوای گرم هوایی است که‌ از اجاقهای سرامیک‌پزی بازیافت شده است. امروزه برای خشک کردن اشیا خام سرامیکی از تکنیکهای جدید همانند اشعه مادون قرمز استفاده می‌کنند.

پخت اشیا سرامیکی

پخت سرامیک خشک و خام از پنج مرحله تشکیل شده است:

1. بار کردن اشیا به محفظه پخت
   
2. پیش گرمایی
   
3. افزایش دما تا حد پخت
   
4. سرد کردن
   
5. تخلیه
   
   

تمام این چرخه ممکن است از چند ساعت تا چند روز طول بکشد.

انواع کوره‌های پخت سرامیک

کوره‌های پخت از بالا به پایین

این کوره‌ها شامل محفظه‌ای هستند که در بالا قرار گرفته و حرارت ایجاد شده در این محفظه توسط شعله گاز از بالا به پایین انتقال می‌یابد و عمل پخت نیز در این جهت صورت می‌گیرد. در محفظه پایین دما به ماکزیمم می‌رسد و در کف آن سوراخهایی وجود دارد که گازهای سوخته از آن خارج می‌شوند. این عمل بطور پیوسته صورت می‌گیرد.

کوره‌های هافمن

در این نوع ، کوره بطور ثابت ولی شعله متغیر است و معمولا برای پخت آجر بکار می‌رود. این کوره‌ها شامل یک آتشدان و قسمت فوقانی طاق مانند ساخته شده از آجرهای دو جداره هستند. هوای این کوره‌ها توسط گازهایی مثل متان (CH₄) و مونواکسید کربن (CO) طوری تنظیم می‌شود که نه اکسید کننده باشد و نه احیا کننده. فقط در مرحله آخر اگر سرامیک حاوی Fe₂O₃ باشد، با فرستادن عامل احیا کننده آن را تبدیل به FeO می‌کنند تا رنگ سرامیک روشن‌تر شود.
محصولات سرامیکی

سرامیکهای سنتی

• متخلخل : آجرها ، نسوزها ، سفالها و مواد کوزه‌گری که به صورت رنگین می‌باشند.
  
  
• متراکم : سفالهای سفید ، ظروف چینی سفید ، ظروف سفالین رنگی

سرامیکهای حاصل از تکنولوژی جدید

• سرامیکهای بکار برده شده در نیروگاه‌های اتمی
  
  
• سرامیکهای بکار برده شده در سفینه‌های فضایی
  
  
• سرامیکهای الکتروتکنیکی و الکترونیکی

کاربرد

امروزه سرامیک در زندگی روزمره انسان کاربرد فراوانی دارد. انواع ظروف ، سرویسهای بهداشتی و مصالح ساختمانی از کاربردهای روزانه سرامیک می‌باشند. در نیروگاه‌های اتمی‌ از قطعات ضخیم سرامیکی به عنوان محافظ‌های راکتورها برای جلوگیری از نشر پرتوهای رادیواکتیو به بیرون از راکتور استفاده می‌شود و در صنایع الکترونیکی برای ساختن خازن مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مباحث مرتبط با عنوان

• انواع سرامیک
• چینی
• خاک رس
• سرامیک
• سرامیک الکتروتکنیکی
• سرامیک الکترونیکی
• سفال
• شیمی سرامیک