سرامیک

آشنایی انسان با مواد سرامیکی و استفاده از آنها ، قدمتی بطول تاریخ دارد. سفالینه‌های کشف شده در مناطق باستانی دنیا نشان می‌دهد که انسان در دوران باستان ، گل رس و چگونگی کار با آن و پخت و مقاوم‌سازی آن آشنا بوده است. اما امروزه سرامیک ، کاربردهای بسیار فراتر از ظروف سفا لی یا چینی دارد و در صنعت و تکنولوژی ، استفاده‌های فراوانی از آن می‌شود.

برخی‌ها آغاز استفا ده و ساخت سرامیک‌ها را در حدود ۷۰۰۰ سال ق.م. می‌دانند در حالی که برخی دیگر قدمت آن را تا ۱۵۰۰۰ سال ق.م نیز دانسته‌اند. ولی در کل اکثریت تاریخنگاران بر ۱۰۰۰۰ سال ق.م اتفاق نظر دارند.

(بدیهی است که این تاریخ مربوط به سرامیک‌های سنتی است.)

واژهٔ سرامیک از واژهٔ یونانی کراموس گرفته شده‌است که به معنی سفال یا شیء پخته‌شده‌است.  

تاریخچه سفال و سرامیک تاریخچه سرامیک در ایران : سفال یکی از مهم ترین و قدیمی ترین دست ساخته های هنر بشری است که از آغاز کار سفالگری تا کنون هم چنان پایدار مانده است. مردم سرزمین ایران به سبب موقعیت خاص جغرافیایی و قرار گرفتن بر سر راه شاهراه تمدن ها, نه تنها از نخستین سازندگان آثار سفالی بوده اند بلکه چیره دست ترین سازنده به شمار می رفته اند. در ایران در چهار منطقه مسکونی, سفالگری رواج داشته است: 1- منطقه غرب کوه های زاگرس نزدیک کرمانشاهان 2- کرانه های جنبی دریای خزر 3- شمال غرب اذربایجان 4- جنوب شرق ایران در حا شیه کویر و نواحی مرکزی ایران نیز سفال هایی با قدمت هشت هزار ساله به چشم می خورد. کهن ترین اشیائ سفا لی بدست آمده در کاوش های باستانی ایران اثار مکشوفه از گنج دره تپه در استان کرمانشاه است که به هزاره هشتم قبل از میلاد بر می گردد.

همین طور مناطقی چون غتری در جنوب مازندران نزدیکی بهشهر (هشتم قبل از میلاد) و در مرحله دوم منطقه زاغه دردشت قزوین, چشمه علی نزدیک تهران و تپه سیلک کاشان. سفال های مکشوفه از نقاط مذکور خشن و دارای مغز نرم است که موای مانند کاه خرد شده و سبزیجات ریز برای چسبندگی به مخلوط اولیه یعنی آب و خاک افزوده اند و چرخ سفالگری هنوز مورد استفاده قرار نگرفته است و همین طور حرارت کوره قابل کنترل نبوده است و سفال کاملا سخت و یکرنگی بدست نمی آمده است و گاهی مغز به علت کمی درجه حرارت خاکستری متمایل به سیاه باقی مانده است ( هزاره ششم ق.م.). مرحله بعد سفالسازی تکامل بیشتری می یابد و و از شن نرم و پودر شن بهمراه خا ک استفاده می کردند تا

ظروفی با جداره بسیار ظریف و نازک بسازند. در این دوره ساخت ظروف با کف مقعر و بدنه محدب آغاز شد. در هزاره چهارم ق. م. با اختراع چرخ سفالگری و استفاده از آن در شکل بخشیدن به ظروف سفا لی تحولی جدید در صنعت سفالسازی آغاز می شود و هم چنین تزیینات روی ظروف تنوع بیشتری پیدا می کند.

در چند سال اخیر با رشد و توسعه چشم گیر صنایع کاشی در ایران و راه‌اندازی کارخانجات متعدد، این صنعت از بُعد تکنولوژی، تنوع در طرح و تولید نیز دچار تحول چشمگیر شده است. افزایش تولید کارخانه‌های کاشی علاوه بر تأمین نیاز عمرانی کشور، زمینه مساعدی را جهت صادرات این محصول فراهم آورده است.

درسال1378 صادرات صنعت کاشی کشور به5.5 میلیون مترمربع به ارزش 16.3 میلیون دلار بالغ گردید. این میزان

نسبت به سال 1377 از نظر میزان و ارزش به ترتیب 8.3 و6.8 درصد کاهش نشان می‌دهد،علل عمد‌ه آن رکودجهانی و کاهش قیمتهای جهانی می‌باشد. سهم صادرات از تولید در این سال 9 درصد بوده است.

صادرات کاشی ایران بیشتر به کشورهای حوزه خلیج فارس، آسیای میانه، آفریقا، کانادا و به کشورهای اروپایی از جمله انگلیس، آلمان، ایتالیا، فرانسه و دانمارک بوده است.

سرامیکها معمولا به استثنای فلزات آلیاژهای فلزی و مواد آلی ، شامل تمام مواد مهندسی می‌شوند که از نظر شیمیایی جزو مواد معدنی هستند و بعد از قرار گرفتن در دمای بسیار بالا ، شکل اولیه خود را حفظ کرده و مقاوم‌تر می‌شوند

ظروف سفالی ، چینی و چینی‌های بهداشتی و غیره ، جزو این گروه می‌باشند.

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.

 

مواد اولیه سرامیکها :

سرامیکها ، از سه ماده اولیه خاک رس ، فلدسپارها و ماسه تهیه می‌شود. خاک رس ،‌ همان سیلیکاتهای آلومینیوم هیدراته است که به صورت کانی‌های مختلفی یافت می‌شوند.

نقش اجزای سه‌گانه در سرامیک

خاک رس: موجب نرمی ‌و انعطاف و تشکیل ذرات بلوری سرامیک می‌شود

ماسه: قابلیت چین خوردن ، پس از خشک و گرم شدن و تشکیل ذرات بلوری سرامیک را کاهش می‌دهد

فلدسپار

خواص سرامیک‌ها:

خواص سرامیک‌ها بسته به نوع و درجه خلوص هر یک از اجزای اصلی ، مواد افزودنی ، لعاب ، زمان حرارت دادن ، مواد اکسنده و کاهنده‌هاى موجود در محیط ، تغییر می‌کند. در قرن حاضر صنعت سرامیک سازی توسعه و تنوع شگرفی یافته و اهمیت و کاربردهای آن نیز وسعت پیدا کرده است

فرآیند تولید سرامیک:

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.

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:

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.

قالب‌گیری: ماده سرامیکی را با فشار وارد اتاقک مخلوط کننده می‌کنند، این ماده بعد از قالب‌گیری و برش از قسمت دیگر دستگاه خارج می‌شود.

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

این سرامیک های خام دارای مقدارآبی حدود 5 الی 30درصد 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 آب از خلل و فرج شی با سرعت در حال کاهش می‌باشد

مرحله دوم خارج سازی. ماکزیمم انقباض در اوایل هر دو مرحله مشاهده می‌شود

لایه آبی مرحله دوم آغاز می‌شود. مرحله دوم خارج سازی. ماکزیمم انقباض در اوایل هر دو مرحله مشاهده می‌شود. عمل خشک کنهابه دوروش پیوسته یامتناوب 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:

بار کردن اشیا به محفظه پخت

پیش گرمایی

افزایش دما تا حد پخت

سرد کردن

تخلیه

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

طبقه‌بندی سرامیک‌ها

سرامیک‌ها از لحاظ کاربرد به شکل زیر طبقه‌بندی می‌شوند:

سرامیک‌های سنتی(سیلیکاتی)

سرامیک‌های مدرن(مهندسی)

سرامیک های اکسیدی

سرامیک هایغیر اکسیدی

خواص برتر سرامیک‌ها نسبت به مواد دیگر:

دیرگدازی بالا

سختی زیاد

مقاومت به خوردگی بالا

استحکام فشاری بالا

کاربردهای مختلف مواد سرامیکی:

در زیر کاربردهای رایج مواد سرامیکی به همراه چندنمونه از مواد رایج در هر کاربرد آورده شده‌است:

الکتریکی و مغناطیسی

عایق‌های ولتاژ بالا

دی الکتریک

پیزوالکتریک

پیروالکتریک

مغناطیس نرم

مغناطیس سخت

نیمه‌رسانا

رسانای یونی

تابانندهٔ الکترون

ابررسانا

سختی بالا

ابزار ساینده، ابزار برشی و ابزار سنگ‌زنی

مقاومت مکانیکی

نوری

فلورسانس

ترانسلوسانس(نیمه‌شفاف)

منحرف کنندهٔ نوری

بازتاب نوری

بازتاب مادون قرمز

انتقال دهندهٔ نور

حرارتی

پایداری حرارتی

عایق حرارتی

رسانای حرارتی

شیمیایی و بیوشیمیایی

پروتزهای استخوانی

سابستریت

کاتالیزور

فناوری هسته‌ای

سوخت‌های هسته‌ای سرامیکی

مواد کاهش‌دهنده‌ی انرژی نوترون

مواد کنترل کننده‌ی فعالیت راکتور

مواد محافظت کننده از راکتور

1- جزئیات هزینه های سرمایه گذاری:

1-1-  زمین:      

 

واحد: هزار ریال

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فیروز رضائی ; ٩:٠٧ ‎ق.ظ ; ۱۳٩٠/۳/٢٩