دارای 40 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است
فایل ورد کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه و مراکز دولتی می باشد.
این پروژه توسط مرکز مرکز پروژه و مقالات آماده و تنظیم شده است
توجه : در صورت مشاهده بهم ريختگي احتمالي در متون زير ،دليل ان کپي کردن اين مطالب از داخل فایل ورد مي باشد و در فايل اصلي ،به هيچ وجه بهم ريختگي وجود ندارد
لعاب سرامیک و انواع ان
پوششهای سرامیكی از لایههای نازك شیشه كه سطح كاشیها را میپوشانند. ساخته شده اند. این پوشش با پاشیدن محلول سوسپانسیون بدست آمده از خرد كردن قریبها با آب و سایر تركیبات مربوط. بر روی بدنه سرامیك كه به صورت بیسكویت درآمده یا فقط خشك شده به كار برده میشود.
تعریفی كه از لعاب و فریب توسط Emiliani در TECNOLOGIA DEI PROCESSI CERAMICI بیان شده است. به شرح زیر میباشد:
-فریبها یا لعاب:
به پوششهای ترانسپارنت انواع كاشی با ظروف سرامیكی فاینس (تزئینی) لعاب خورده و نیز ارتن ور آهكی مربوط میشود. نوع خاصی از لعاب كه (فریت ترانسپارنت) نامیده میشود. به صورت لایههای نازك برای تزیین رو لعابی به كار میرود تا به كاشی و ظروف سرامیكی تزنینی ماجولیكا، درخشندگی بیشتری بدهد.
ششهای بسیار اوپك، كدر (opaque) شیشه ای اطلاق میشود. نوع خاصی آن لعابی است كه (ماجولیكا) نام دارد و به صورت لایههای نسبتا ضخیم بر روی بیسكویت Faenza به كار میرود تا به محصول نهایی، ظاهری سفید و درخشان بدهد. كدری لعاب با وارد كردن یك اوپك كننده سیلیكات زیركونیم، اكسید قلع، اكسید تیتانیم به درون تركیب، پخش و سرد كردن با ریختن داخل آب حاصل میشود.
مكانسیم تشكیل شیشه و فرمولاسیون
كلیه مواد شیشه ای، از ذوب انواع مختلف سازندگان گزارش شده در جدول 1 نتیجه میشوند:
– عوامل شیشه ساز -مواد كمك ذوب یا گداز آور(flues)
-اوپك كنندهها (opacifiers) – پایدار سازها و تثبیت كنندهها (stabilizers)
-عوامل تبدیل كننده شیشه به كریستال (Devitficants)
ایزوتوپی (isotropy) مهم ترین مشخصه و ویژگی شیشهها است. در حالی كه مواد جامدی كه ساختار كریستالین دارند به مواد غیر ایزوتوپ (Anisotropic) معروفند. به این دلیل در ابتدا فرض میشد ك شیشهها مواد بی شكل (آمورف) هستند تا اینكه بر اساس تحقیقاتی كه توسط warren, Zachariasen انجام شد. مشخص شد كه سیلیسیم دارای ساختار تتراهدرال است.
با وجود این، در حالی كه كریستالها منحصرا آرایش چهار وجهی متناسب با ساختار هندسی منظم از خود نشان میدهند. شیشهها ساختار كاملا بی نظمیدارند یعنی بدون تقارن هستند.
بنابراین به رغم اینكه شیشه، شبكه نامنظم پیچیده ای است كه عمدتا از سلیسیم و اكسیژن تشكیل شده است. میتوان گفت كه شیشه از یك شبكه ساخته شده است.
در شكل 1 و 2 از جدول 2 نمودار دو بعدی مربوط به شكل كریستالوگرافی سیلیس و سیلیس مذاب را به ترتیب مشاهده میكنید.
شیشههای معمولی همان آرایش چهار وجهی نامنظم شیشه ای سیلیسی رانشان میدهند. اگر چه در شیشههای معمولی یونهای سازنده دیگر، فضاهای خالی را كه توسط سیلیس و اكسیژن بر جای گذاشته شده دوباره پر میكنند. از آنجایی كه پیوندهای موجود در شبكه شیشه مانند پیوندهای موجود در شبكه كریستالی معادل نیستند. بنابراین انرژی مورد نیاز برای شكستن آنها نیز متفاوت است.
هنگامیكه دما بالا میرود. انرژی فعالیت گرمایی افزایش مییابد تا به مقداری برسید كه پیوندهای ضعیف تر شكسته شوند و با افزایش بیشتر دما، از هم پاشیدگی تدریجی شبكه و ذوب تدریجی شیشه حاصل میشود. در هر دمایی،ساختارشیشه ای با آن سطح گرمایی مطابقت دارد با سخت شدن ماده زمانی كه دما پایین میرود و پیوندها مجددا تشكیل میشوند شیشه دارای ساختمان ویژه ای با پایین ترین سطح انرژی میباشد.
با وجود آنكه ویسكوزیته شیشه دز نقطه تغییر شكل بسیار سریع افزایش مییابد. ساختار داخلی ماده جامد مانند ساختار ماده در بالاترین دما میباشد. نتیجه ناپایداری ساختاری است حتی در یك دوره طولانی نیز ایجاد میگردد.
كاتیونهایی كه در حالت اكسید بصورت شیشه ای با گرما دادن كامل ماده بدست میآیند، كاتیونهای تشكیل دهنده شبكه نامیده میشوند عبارتند از : B3+ , si+4.
در حالی كه سلسیم چهار وجهیهایی را تشكیل میدهد كه راس آنها به هم مربوطند بو با عدد كوئوردیناسیون 3 مثلثهای متساوی الاضلاعی را تشكیل میدهدكه یون B3+ در مركز آنها واقع است. از آنجایی كه یون سیلیسیم دارای چهار پیوند است در حال كه بور سه پیوند دارد مشخص میشود كه چرا شیشه بوریك ویسكوزیته كمتر و بنابراین قابلیت ذوب بیشتری دارد.
هر گاه كاتیونهای ذوب شده (مذاب) كه اصلاح كنندههای شبكه نیز نامیده میشوند بصورت اكسید اضافه شوند. باعث گسیخته شدن پلهای پیوندی بین چهار وجهیها میگردند.
این یونها معمولا در شكافهایی قرار میگیرند. كه چند وجهیهای سیلیسی را جدا میكنند هر چه تعداد یون سدیم وارد شده بیشتر باشد، شكافها و فواصل ایجاد شده بیشتر خواهد بود و بنابراین ویسكوزیته لعاب به تدریج كاهش مییابد.
علاوه بر این گسیختگیهای میان چهار وجهیها به آسیب دیدن شیشه میانجامد علت این امر، آنست كه هرچه این چهار وجهیها آزادی بیشتری داشته باشند. تمایل آنها بدست آوردن ساختار منظم كریستالین و در نتیجه تبدیل شیشه به كریستال بیشتر میشود كاتیونهای پایدار كننده اصلاح كنندههای شبكه نیز میباشند:
كاتیونهای قلیایی خاكی با پتانسیل یونی مضاعف. محكم تر به شبكه اتصال دارند (بر خلاف كاتیونهای قلیایی كه به علت پتانسیل یونی پایین به صورت ضعیفی با شكبه پیوند دارند و بنابراین با تغییر ساختار شیشه ای به سهولت قابل جابجایی هستند) بنابراین با تقویت ساختار شبكه ای شیشه، این كاتیونهای قلیایی خاكی بعنوان پایدار كننده (stabilizer) عمل میكنند.
جایگزینی یون اصلاح كننده (Na) با یون دیگری با تقریبا همان ابعاد ولی بار الكتریكی بیشتر (Ca) باعث پدیدههای زیر میگردد:
– افزایش دانسیته به علت نیروی قوی تر اعمال شده برروی یونهای اكسیژن كه باعث فشردگی بیشتر میگردد.
– افزایش شاخص دیر گدازی در نتیجه افزایش دانسیته
– كاهش رسانایی الكتریكی در نتیجه تحرك كم كاتیون به علت افزایش انرژی پیوند
– افزایش ویسكوزیته به علت فوق
قبلا گفتیم كه بور با عدد كوئوردیناسیون 3، تشكیل شبكه میدهد و در حالی كه اغلب در شیشههای سیلیسی به كار برده میشود، هرگز بعنوان یك عامل شیشه ای كننده تنها استفاده نمیشود. شبكه شیشهای بوریك خالص، از مثلثهای متساوی الاضلاعی تشكیل شده است كه رئوسشان با اتمهای اكسیژن كه همانند پل عمل میكنند، به یكدیگر متصل میشوند.
در شیشههای سیلسیم بور، هنگامیكه مقدار B2O3 زیاد میشود، چهار وجهیهای BO4 میشوند (تغییر عدد كوئئوردیناسیون بور از 3 به 4) كه ساختاری بسیار شبیه شیشههای با مقدار سیلیسیم بالا بدست میآید. هنگامیكه مقدار B2O3 از مقدار خاصی فراتر رود. تشكیل چهار وجهی BO4 متوقف میشود و مثلثهای مشخص كننده شیشه خالص شروع به تشكیل شدن میكنند.
آلومینیوم به تنهایی نمیتواند بعنوان یون تشكیل دهنده شبكه در نظر گرفته شود. اما با توجه به تحقیقات و مطالعات صورت گرفته روی فلدسپات. به این نتیجه میرسیم كه هنگامیكه یونهای الكتروپوزیتیو موجود باشند. یون فوق میتواند جایگزین یون سیلیسیم شود و بنابراین منجر به تشكیل چهار وجهیهای زیادی گردد. در شیشهها، آلومینیوم ممكن است رفتار مشابهی داشته باشد با این نتیجه كه چنین تركیب و استحكامیدر چهار وجهیها باعث میشود كه شیشه ویسكوزتر شده و مقاومت شیمیایی بیشتر و استحكام چشمگیری پیدا كند.
از این آزمایش و رفتار آلومینیوم مشخص میشود كه تمایز آشكاری بین یونهای تشكیل دهنده شبكه و یونهای اصلاح كننده شبكه وجود ندارد. در شرایط معینی، یونهای اصلاح كننده شبكه ممكن است به صورت یونهای تشكیل دهنده شبكه و جود داشته باشند.
در این رابطه Diezel بیان كرد كه توانایی كاتیون برای تشكیل با اصلاح شبكه، به مقدار نیروی كوئوردینانسی به آنیون اكسیژن بستگی دارد. آنهایی كه دارای بیشترین مقدار نیرو هستند. بعنوان تشكیل دهنده شبكه عمل میكنند (Si+4, B3+) در حالی كه آنهایی كه كمترین نیرو را دارند. اصلاح كنندههای شبكه هستند. (pb+2 , Ca2+, Ba2+, Li+, Na+ , K+) و بالاخره كاتیونهایی با مقدار متوسط نیروی فوق ممكن است هردو عمل را انجام دهند (Fe3+, Be2+, Mg2+, Ni2+, Zn2+, Co2+)
مواد خام و تاثیر آن بر خصوصیات لعاب
A سیلیس (وزن مولكولی 601=sio2)
از طریق كوارتز، شنهای كوارتزی، شنهای فلدسپاتی، فلدسپاتها و كائولن وارد میشود سیلیس مهمترین جزء تركیبات شیشه ای میباشد زیرا قابلیت شیشه ای كردن به كمك مواد گداز آور را در دامنه وسیعی از دما دارا میباشد. كداز آورها (مواد كمك ذوب) با اصلاح كنندهها عبارتند از: pbo, B2o3, K2O, Na2O3, Li2O پوششهای سرامیك از نظر سیلیس بسیار غنی هستند و مقاومت چشمگیر وسختی زیادی در مقابل عوامل شیمیایی از خود نشان میدهد. هر چه مقدار سیلیس در لعاب بیشتر باشد، دمای پخت آن بالا میرود.
B- انیدریدبوریك (وزن ملكولی 696=B2O3)
بوسیله اسید بوریك، بوراكس و كلمانیت وارد میشود. پس از سیلیس، بور مهمترین جزء به علت داشتن قابلیت شیشه ای كردن میباشد.
ازآنجایی كه استفاده از آن منجر به تشكیل شیشههای زود ذوب (meltable) میشود. به تنهایی استفاده نمیشود. در شیشههای سیلیسی بعنوان عامل گداز آور عمل میكند. استفاده از آن در لعاب بدون سرب با نقطه ذوب پایین ضروری است. بور، اكسیدهای رنگی مختلف را ذوب و حل میكند، به لعاب شفافیت میدهد. مقدار ویسكوزیته را كاهش میدهد و ضریب انبساط لعاب را تقلیل میدهد.
C- اكسید سرب (وزن مولكولی 2232=pbo)
اكسید سرب خصوصیات زیر را به لعاب میدهد:
قابلیت ذوب (Meltability) بالا، كه باعث افزایش شاخص دیر گدازی میگردد.
دانسیته و درجه شفافیت ماده را افزایش میدهد.
از طرف دیگر، لعابهای سرب ویژگیهای زیر را نشان میدهند:
از طرف دیگر، لعابهای سرب ویژگیهای زیر را نشان میدهند:
– ویسكوزیته كم
– سمیبودن زیاد، متناسب با مقدار سرب و به شكلی كه با لعاب پیوند شیمیایی برقرار كند.
– اگر میزان آن در اكسید به نسبت خاصی افزایش یابد. نسبت به انحلال در اسید (Acid Etching) حساسند. (حلالیت pbo- جدول xiii مربوط به ضریب Thorpe را ببینید.)
D- مواد قلیایی (وزن مولكولی 942=K2O
620=Na2O
(38.9=Li2O
به صورت نیترات، كربنات و فلدسپات وارد تركیب میشوند. قلیاها اصلاح كنندههای شبكه هستند و وارد كردن آنها باعث پایین آمدن نقطه ذوب لعاب شده وساختار شبكه لعاب را ضعیف میكند.
یونهای K+ , Na+ در شكافهایی كه چهار وجهیها را جدا میكنند. قرار میگیرند. یونهای K+ بزرگتر از یونهای Na+ هستند. و پیوندهای قویتری تشكیل میدهند. این علت تغییر پذیری آسان لعابهای سدیم دار است. لعابهای دارای سدیم بالا به راحتی در آب حل میشوند.
به طور كلی قلیاها ضریب انبساط لعاب را افزایش میدهند اما لیتیم كه بسیارمحلول است و قابلیت ذوب بالایی دارد. با درصدهای بسیار كم استفاده شده (بسیار كمتر از سدیم یا پتاسیم) و همان نتیجه بدست میآید.
قلیاها و به خصوص لیتیم شفافیت چشمگیری به لعاب میدهند اما نمیتوانند به تنهایی استفاده شوند تا تمام خواص بازی تركیب را فراهم كنند زیرا تمایل به كریستالیزاسیون یا تبلور (Devitrification) و حل شدن در آب سیلیكاتهای ایجاد شده را دارند.
E – اكسید كلسیم (وزن مولكولی 561=CaO)
به صورت كربنات كلسیم، دولومیت، ولاستونیت و آنورتیت وارد تركیب میشود. اكسید كلسیم یك پایدار ساز (stabilizer) است. هنگامیكه به یك سیلیكات قلیایی اضافه میشود. تغییری پذیری لعاب را از بین میبرد. اگر به تنهایی استفاده شود باعث میشود كه در دمای ذوب بالا سیلیكاتها بوجود آیند (بالای 1400oc) در حالی كه مخلوط كردن آن با سیلیكاتهای دیگر باعث تشكیل جرمهای شیشه ای میگردد.
درصدهای قابل توجه اكسید فوق منجر به تبلور Devirification میگردد Matt CaO با قرار دادن آن در تركیب با درصد مناسب (10% – 5 اكسید در تجریه)، كلسیم باعث استحكام فرآورده میشود، قدرت پیوند وچسبندگی لعاب به بدنه را افزایش میدهد. در تركیباتی كه در دمای بالا پخته میشوند، كلسیم باعث كاهش ویسكوزیته میگردد.
F- اكسید آلومینیوم (وزن مولكولی 10194=Al2O3 )
به صورت اكسید آلومینیوم كلسینه شده یا اكسید آلومینیوم هیدارته، فلدسپات، كائولن و كورندوم وارد تركیب میشود. هنگامیكه اكسید آلومینوم با نسبت مناسب (8%-4 در آنالیز به صورت اكسید برای لعابهای با دمای پخت پایین) به تركیب لعاب سرامیك اضافه میشود، خصوصیات زیر را به فرآورده میدهد:
-افزایش ویسكوزیته- كاهش تمایل آن برای تبلور Devitrificaion
– افزایش استحكام خمشی- كاهش ضریب انبساط
– افزایش مقاومت در برابر اسیدها- افزایش كدری (opacity) با درصد بالا وارد تركیب میشود كه با دمای پخت لعاب سازگاری دارد.
هر چه درصد Al2O3 كه وارد تركیب لعاب میشود بیشتر باشد. دمای پخت ماده بالاتر میرود و بر عكس این درصد در لعابهای مات بیشتر و در فرآوردههای براق كمتر است.
مقدار Al2O3 موجود در تركیب لعاب به دانه بندی آن نیز بستگی دارد. دانههای ریزتر مقدار كمتر ودانههای درشت تر (كورندوم) مقدار بیشتری Al2O3 وارد تركیب میشود كه با دمای پخت لعاب سازگاری دارد).
هر چه درصد Al2O3 كه وارد تركیب لعاب میشود بیشتر باشد. دمای پخت ماده بالاتر میرود و بر عكس این درصد در لعابهای مات بیشتر و در فرآوردههای براق كمتر است.
مقدار Al2O3 موجود در تركیب لعاب به دانه بندی آن نیز بستگی دارد. دانههای ریزتر مقدار كمتر و دانههای درشت تر (كورندوم) مقدار بیشتری Al2O3 وارد تركیب میكنند. بعلت اینكه Al2O3 وارد تركیب میكنند. بعلت اینكه Al2O3 یك ماده آمفوتر است. این اكسید هم با سیلیس و هم با اكسیدهای بازی تركیب میشود. به این علت، سودمندترین پایدار ساز (stabilizer) میباشد.
G- اكسید باریم (وزن مولكولی 1534=BaO)
معمولا از BaCO3 استفاده میشود. این اكسید، دانسیته و قابلیت انكسار را افزای داده و بنابراین ظاهری براق به لعاب میدهد. از آنجایی كه یك عامل گداز آور (كمك ذوب ) عالی در ذوب سیلیكاتها است. میتواند جایگزین اكسید سرب كه سمیت آن شناخته شده است. گردد.
هنگامیكه با درصدهای بالا، بیش از 3/0% اكی والان مولكولی استفاده شود، لعاب را سخت میكند و باعث تبلور (Devitrificaion) میگردد. لعابهای باریم نسبت به لعابهای كلسیم، سریع تر ذوب میشوند و ویسكوزیته كمتری دارند.
H-اكسید منیزیوم (وزن مولكولی 403=Mgo)
به صورت دولومیت، كربنات منیزیوم وتالك وارد تركیب میشود. رفتار وعملكرد اكسید منیزیوم در تركیب لعاب بسیار مشابه اكسید كلسیم است و تنها تفاوت آن با اكسید كلسیم، تشكیل لعابهای با ویسكوزیته بیشتر میباشد. از آنجایی كه دمای پخت محصول را بالا میبرد. با درصدهای بالا قابل استفاده نیست. ضریب انبساط را كاهش میدهد اما باعث افزایش كشش سطحی میگردد.
اكسید روی (وزن مولكولی 814=ZnO)
در لعابهای اسیدی یا لعابهایی كه شامل درصد بالایی اكسید آلومینیوم هستند، اكسید روی بعنوان یك عامل كمك ذوب (flux) عمل میكند.
با توجه به درصد موجود در تركیب، اكسید روی اثرات متفاوتی از خود نشان میدهد.
1) درصدهای پایین: شفافیت لعاب و رنگها را افزایش میدهد به استثنای رنگهای سبز و آی همراه با اكسید آلومینیوم كدری (opacity) و سفیدی لعاب را بیشتر میكند به شرط این كه درصد Cao كم باشد و B2O3 اصلا موجود نباشد ضریب انبساط را كاهش میدهد.
2) با درصدهای بالا جرم شیشه ای را تبدیل به كریستالی میكند و به سطح لعاب ظاهری مات میدهد كه اگر لعاب خاصیت بازی داشته باشد. مطلوب است.
3) با درصدهای بسیار بالا متبلور میشود عناصر بلورین ساخته شده از سیلیكات zno جدا میشوند. لعابهای غنی از این اكسید در معرض اسید خوردگی (Acid Etching)
L- اكسید تیتانیم (وزن مولكولی 801=TiO2)
اكسید تیتانیم مقاومت لعاب را در برابر حكاكی شیمیایی و ترك خوردن افزایش میدهد. حتی با مقادیر كم این اكسید نیز مقاومت در برابر ترك خوردن مشاهده میشود و هنگامیكه درصد آن بالا میرود. این مقاومت بدون تغییر میماند.
افزودن Tio2 باعث ایجاد رنگ در لعاب میگردد: یك تركیب 2% به محلول رنگی میدهد كه وقتی 7% استفاده شود، به زرد تبدیل میشود(تصور میشود كه این امر بعلت وجود ناخالصیهای اكسید آهن باشد)
در این بین سطح لعاب ظاهری مات پیدا میكند تا زمانی كه با افزایش درصد اكسید،سفت و سخت شود. اكسید تیتانیم خواص اوپك كننده از خود نشان میدهد كه زمانی كه شرایط زیر مد نظر باشد این خاصیت پیشرفت میكند:
B2O3 اصلا موجود نباشد، تركیب غنی از Al2O3باشد و اكسید به تركیب آسیا شده اضافه شود. در چنین مواردی، رنگ روشن تر میشود.
اگر TiO2 بصورت آناتاز به درون لعاب وارد شود، این خواص تشدید میشوند. اگر به صورت روتیل موجود باشد، قابلیت تبلور (Devitrifying) خود را از دست میدهد، هنگامیكه با درصدهای بالا و دمای پخت بالا استفاده شود، باعث تشكیل عناصر بلورین سوزنی شكل میشود كریستاله شدن به فراوانی در لعابهایی كه خیلی زود ذوب میشوند، رخ میدهد.
M – اكسید قلع- (وزن مولكولی 1507=SnO2)
بهترین اوپك كننده ای است حتی اگر با درصدهای پایین مورد استفاده قرار گیرد : 10%- 6، بعلت قیمت بالای آن، به مقدار زیاد مورد استفاده قرار نمیگیرد.
Opacity (اپاسیته) ناشی از این اكسید، به علت سوسپانسیون یا تعلیق در جرم شیشه ای در حالتی كه ذرات پراكنده و ریز هستند، میباشد. توانایی اوپك كردن آن به خلوص اكسید، ریزی ذرات و ماهیت جرم شیشه ای كه این اكسید به آن اضافه میشود. بستگی دارد.
عناصر قلیایی و بور به شدت بر روی خاصیت اوپك كنندگی اثر میگذارند. پیشنهاد میشود كه قلع به جای اینكه در طی فرآیند ذوب وارد شود در حین آسیا كردن وارد تركیب شود.
N- زیركونیم
به شكل اكسید زیركونیم و سیلیكات زیركونیم با دانه بندی مختلف به كار میرود. اوپك كننده خوبی است ولی نه به خوبی قلع از طرف دیگر مزیت آن ارزان بودن است و در نتیجه اوپك كننده ای است كه بطور گسترده در صنعت استفاده میشود. درصدهای بالای این اكسید، دمای پخت تركیب را بالا میبرند.
سلیكات زیركونیم بعنوان اوپك كننده برای تمام انواع لعابهایی كه دمای پخت آنها بین 940 و 1300co است، قابل استفاده است. فقط بخشی از سلیكات زیركونیم وارد شده به تركیب، ذوب میشود و در واقع بیشتر آن بدون تغییر میماند. بخشی كه تركیب میشود، مقاومت لعاب را در برابر ترك خوردن بیشتر میكند. زیركونیم توانایی و قابلیت پایدار كردن رنگها را نیز دارای میباشد.
برای دریافت پروژه اینجا کلیک کنید