سرامیک 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 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.
طبقهبندي کانيهاي رس
• کائولينيت : بررسي پراش اشعه ايکس ، وجود دو لايه را در کائولينيت نشان ميدهد. لايه اول شامل واحدهاي 2-Si2O5 چهار وجهي است و لايه دوم از واحدهاي هشت وجهي 2-Al2(OH)4 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.
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 سراميک سازي
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
1. فلدسپار پتاسيم KO , Al2O3 , 6SiO2
2. فلدسپار سديم Na2O , Al2O3 , 6SiO2
3. فلدسپار کلسيم CaO , Al2O3 , 6SiO2
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.