مادة سيراميك: الخصائص ، تكنولوجيا الإنتاج ، التطبيق

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

ظهر الفخار الأول قبل وقت طويل من تعلم الناس كيفية صهر المعدن. تعتبر الأواني والأباريق القديمة التي وجدها علماء الآثار حتى يومنا هذا دليلًا على ذلك. وتجدر الإشارة إلى أن مادة السيراميك لها خصائص فريدة تجعلها ببساطة لا غنى عنها في بعض المناطق. دعونا نلقي نظرة على ميزات السيراميك معك ، ونتحدث عن إنتاجه وخصائصه.

معلومات عامة

احصل على منتجات السيراميك عن طريق تلبيد الصلصال والخلائط بالمضافات العضوية. في بعض الأحيان يتم استخدام أكاسيد المركبات غير العضوية. ظهرت أول هذه المنتجات منذ 5000 عام. خلال هذا الوقت ، تحسنت تكنولوجيا الإنتاج بشكل كبير ، واليوم تتوفر لنا منتجات السيراميك عالية القوة. يتم استخدامها في تشييد الواجهات والأرضيات والجدران وما إلى ذلك.

يوجد فخار بقشرة كثيفة و مسامية. الفرق الرئيسي بين الاثنين هو أن القشرة الكثيفة مقاومة للماء. هذه منتجات البورسلين ، بلاط الأرضيات ، إلخ. مساميةالقشر - البلاط والحجر الخزفي وأنابيب الصرف الصحي وأكثر من ذلك.

تاريخ حدوث

كلمة "سيراميك" في اليونانية تعني "الطين". وبطبيعة الحال ، تم استخدام نوع من المزيج لصنع أي منتج. تمت إضافة المواد اللازمة إليه ، اعتمادًا على ما يجب الحصول عليه في النهاية. في البداية ، باليد ، وبعد ذلك إلى حد ما على آلة خاصة ، تم إعطاء شكل خاص لمنتج الطين. بعد ذلك ، يتم حرق منتجات السيراميك في أفران عند درجات حرارة عالية.

تستخدم العديد من البلدان تقنيات الإنتاج الخاصة بها. وهذا ينطبق على الفخار والطلاء والتزجيج. تعتبر مصر الدولة الأولى التي حققت تطوراً ملحوظاً في هذه الصناعة. كان إنتاج السيراميك هناك هو الذي تم إنشاؤه في المقام الأول. كانت المنتجات مصنوعة من الطين الخشن والمختلط بشكل سيئ ، ولكن تحسنت التكنولوجيا فيما بعد. اليوم ، تم العثور على طوب طيني أصفر يُزعم أنه استخدم في بناء أهرامات ممفيس.

ظهور البورسلين

تم استخدام اليشم في الصين لفترة طويلة. كانت جميلة ولكنها هشة إلى حد ما ويصعب التعامل معها. بعد سنوات عديدة من البحث ، تم العثور على حل. الخزف أسهل في التصنيع. ومع ذلك ، حتى هنا كانت هناك فروق دقيقة. على سبيل المثال ، الميكا و tsvaoka ، اللذان تم العثور عليهما في "أحجار البورسلين" ، تم طحنهما إلى مسحوق ناعم وتخزينهما لأكثر من 10 سنوات. تم القيام بذلك من أجل جعل المادة مرنة قدر الإمكان. أولاًكانت منتجات البورسلين في الصين عبارة عن أوعية طويلة وطويلة. كان لديهم سطح مصقول ولون أزرق أو أخضر غامق. هذا الأخير كان الأكثر قيمة.

يُعتقد اليوم أن الصين هي الدولة التي يتم فيها توزيع الخزف على نطاق واسع. هذا صحيح رغم أنها كانت شائعة في أوروبا إلا أنها ظهرت هناك فيما بعد وتطور إنتاجها لفترة أطول.

أنواع رئيسية من الفخار

حاليًا ، تتمتع منتجات الطين بتصنيف واسع. لذلك ، يمكن تقسيم الأصناف الفخارية إلى مجموعتين رئيسيتين:

• سيراميك غير مطلي (الطين والفخار) ؛
• مزجج (خزف ، خزف ، خزف ، نار).

Terracotta - من "الأرض المخبوزة" الإيطالية. المنتجات مصنوعة من الطين الملون ولها هيكل مسامي. يستخدم الطين في صناعة المزهريات والأطباق وكذلك اللعب والبلاط.

الفخار أكثر صعوبة في المعالجة. من أجل جعلها مقاومة للماء ، فإن التلميع ضروري. علاوة على ذلك ، المنتج عرضة للتلطيخ. للقيام بذلك ، يتم تركه في فرن ساخن في الدخان حتى يبرد تمامًا. اليوم ، العديد من أنواع الخزف ، ولا سيما الفخار ، تحظى بشعبية كبيرة. يتم استخدامه في الحياة اليومية لتخزين الحليب والمواد السائبة أو كديكور.

بالنسبة للنوع الثاني - السيراميك المزجج والبورسلين والخزف هي الأكثر شهرة هنا. الأول هو الإنتاج الأكثر تكلفة وكثافة العمالة ، والثاني عملي ورخيص. وهي تختلف عن بعضها البعض في تلك المنتجات الخزفيةكمية أقل من الطين والمزيد من الإضافات الخاصة. بالإضافة إلى أن الخزف شفاف في الضوء على عكس الخزف.

حول الحراريات

المنتجات المصنوعة من مخاليط الطين مقاومة للصهر. اعتمادًا على الغرض ، يمكنهم تحمل درجات حرارة تتراوح من 1300 إلى 2000 درجة مئوية ، وحتى أعلى. يتم استخدام فرن خاص لإشعال السيراميك. تستخدم المواد المقاومة للصهر على نطاق واسع في عملية التعدين. هناك يتم استخدامها لتصميم الأفران العالية والوحدات.

من المنطقي أن نقول أنه مع زيادة درجة الحرارة ، لا تضيع قوة المقاومة للحرارة ، بل على العكس تزداد. يتم تحقيق ذلك بسبب وجود أكاسيد حرارية وسيليكات وبوريدات في التركيبة. يتم استخدامها في كل مكان تقريبًا حيث تحدث عمليات درجات الحرارة العالية. في كثير من الأحيان يتم العثور عليها مصبوب ، أي في شكل منتج معين ، على سبيل المثال ، لبنة. نادرًا ما يكون من الضروري استخدام حراريات غير متشكلة في شكل مسحوق.

سيراميك في البناء

ميزة المواد الخزفية هي أن مخزونها غير محدود عمليًا. إلى جانب سهولة الإنتاج والمتانة العالية لمثل هذا المنتج ، أصبح اليوم لا غنى عنه في صناعة البناء. إذا أخذنا مواد الجدار ، فإن الطوب الطيني يحتل المرتبة الأولى هنا.

الأمر نفسه ينطبق على بلاط السيراميك ، الذي ، على الرغم من ظهور البوليمرات ، لا يفقد الأرض. لا يزال يستخدم لتجهيز الغرف بالرطوبة العالية ودرجة الحرارة. من بين المواد التي تواجهيحتل الطين الموسع المرتبة الأولى.

على مدى السنوات القليلة الماضية ، زاد إنتاج الطوب والكتل الخزفية المجوفة بنسبة 4٪. يتطلب إنتاجهم تغييرات طفيفة في مصانع ومصانع الطوب ، في حين أن التكاليف تؤتي ثمارها في السنة الأولى من المبيعات. في الخارج ، احتل السيراميك المجوف مكانة رائدة منذ فترة طويلة ويباع أفضل بكثير من الطوب العادي.

مواد خزفية خاصة

تشمل هذه المنتجات الأنابيب الصحية وأنابيب الصرف الصحي. الأولى مقسمة إلى ثلاث مجموعات كبيرة:

• من القيشاني الصلب (القشرة المسامية) ؛
• صحية الصين (شظية متكلس) ؛
• شبه بورسلين (قشرة نصف مخبوزة).

المتطلبات الرئيسية للأدوات الصحية هي مقاومة التلف الميكانيكي ومقاومة الحرارة. يجب اتباع الوصفة بترتيب صارم ، وينطبق الشيء نفسه على التكنولوجيا. يتم استخدام فرن سيراميك احترافي ومواد خام عالية الجودة فقط. تشمل المنتجات الصحية الأحواض وأحواض المراحيض وأحواض الاستحمام والرادياتيرات وما إلى ذلك من الطرق المؤكدة للتحقق من جودة المنتج وهي النقر برفق على العلبة. يجب أن يكون الصوت واضحًا وخاليًا من الخشخيشات. يشير هذا إلى إطلاق النار بدرجة الحرارة الصحيحة وعدم وجود تشققات.

أما بالنسبة لأنابيب الصرف الصحي ، فيجب أن تحتوي على قشرة متكلسة كثيفة. يتم إنتاج أنابيب السيراميك بقطر 150-600 مم. عادة ما تكون مزججة من الداخل والخارج. تتميز هذه المنتجاتمقاومة عالية للبيئة العدوانية والتيار الكهربائي الشارد. أسعارها معتدلة ، مما يجعلها في متناول الجميع.

الخصائص الفيزيائية والكيميائية للسيراميك

كما هو مذكور أعلاه ، يمكن تقسيم جميع المنتجات إلى مجموعتين عريضتين: كثيفة ومسامية. معامل امتصاص الماء الكثيف أقل من 5٪ ، مسامي - 5٪ أو أكثر. تشمل المجموعة الأخيرة المنتجات التالية: الطوب الطيني (المسامي والمجوف) ، أحجار الجدران المجوفة ، بلاط الواجهة ، قرميد الأسقف. منتجات السيراميك الكثيفة - طوب الطرق وبلاط الأرضيات. تم العثور على كل من السيراميك المسامي والكثيف في الصناعة الصحية.

بالحديث عن الخصائص الفيزيائية والكيميائية ، من المستحيل عدم ملاحظة العيب الرئيسي للسيراميك. يتكون من زيادة الهشاشة مقارنة بالمواد الأخرى. ومع ذلك ، فإن التوافر العالي والتنوع يجعل هذه المادة واحدة من أكثر المواد شعبية في العديد من الصناعات وحتى في الحياة اليومية. تتيح التقنيات الحديثة الحصول على سطح أملس فور إطلاق النار. إذا كنت ترغب في الحصول على لون معين ، قم بإضافة أكاسيد الحديد أو الكوبالت.

ميزات البنية المجهرية

عند تسخينها ، يصبح السيراميك سائلاً تدريجياً. يتميز بعدد كبير من المركبات البسيطة والمعقدة. عند التبريد ، يحدث التبلور. يتجلى في ترسيب البلورات النقية التي تزداد في الحجم. عندما تصلب الكتلة ، تتشكل في الهيكلمتناهية الصغر. في ذلك ، يتم ترسيخ حبيبات الموليت بواسطة كتلة صلبة. يجدر الانتباه إلى أن ذرات الأكسجين تشكل نوعًا من المصفوفة. يحتوي على ذرات معدنية صغيرة يتم استبدالها في الفراغات بينهما. وبالتالي ، فإن الروابط الأيونية تسود في البنية المجهرية والروابط التساهمية الأقل نوعًا ما. يتحقق الاستقرار الكيميائي والاستقرار من خلال وجود مركبات كيميائية قوية ودائمة.

كما هو مذكور أعلاه ، فإن استخدام مواد السيراميك محدود. هذا يرجع إلى حقيقة أن البلورات غير كاملة. تحتوي المشابك البلورية على العديد من العيوب: المسام ذات الحجم الذري ، والتشوهات ، وما إلى ذلك. كل هذا يضعف القوة بشكل كبير. ومع ذلك ، هناك بعض الفروق الدقيقة هنا. على سبيل المثال ، إذا لوحظت التكنولوجيا أثناء تصنيع نوع معين من السيراميك ، فمن الممكن تمامًا تحقيق نتائج جيدة في القوة. للقيام بذلك ، من المهم للغاية مراقبة نظام درجة الحرارة ومدة إطلاق المنتج.

خصائص وخصائص الطين

الطين هو صخرة رسوبية تشكل مادة بلاستيكية ، بغض النظر عن تركيبتها وتركيبها. بعد إطلاق النار - جسم يشبه الحجر. عادة ما يكون الخليط كثيفًا ، ويتكون في الغالب من سيليكات الألمنيوم. في كثير من الأحيان ، توجد أيضًا صخور مثل الكوارتز والفلدسبار وبيريت الكبريت ، وكذلك هيدروكسيدات وكربونات الكالسيوم والمغنيسيوم ومركبات التيتانيوم في الطين.

الكاولين هي أنقى أنواع الطين المعروفة اليوم. تتكون بالكامل تقريبًا من الكاولين. بعد تحميص الحصول عليهالون أبيض. تتحقق اللدونة المطلوبة للمعالجة بسبب وجود حبيبات دقيقة من مادة الطين (0.005 مم) في الهيكل. وبطبيعة الحال ، كلما زادت هذه المادة في التركيبة ، زادت اللدونة والعكس صحيح.

تشمل الخصائص الخزفية الرئيسية للطين:

• اللدونة - تشوه دون كسر النزاهة ؛
• اتصال ؛
• انكماش الهواء والنار ؛
• مقاومة الحريق.

اليوم ، يتم استخدام العديد من إضافات التخفيف والإثراء ، والتي تسمح بتغيير خصائص المادة في اتجاه أو آخر. هذا يؤدي إلى حقيقة أن منتجات السيراميك أصبحت أكثر طلبًا وبأسعار معقولة.

مخطط الإنتاج التكنولوجي

تشير خصائص مواد السيراميك إلى إمكانية استخدام الطين في الصناعات المختلفة. أدى هذا إلى حقيقة أن هناك طلبًا كبيرًا ، وبالتالي زاد العرض. تعمل مصانع الإنتاج في أغلب الأحيان بنفس النمط:

• استخراج المواد الخام
• تحضير ؛
• التشكيل والتجفيف ؛
• تحميص وتحرير المنتج.

لتقليل التكاليف ، عادة ما يتم بناء المصانع في المنطقة المجاورة مباشرة لرواسب الطين. يتم التعدين بطريقة مفتوحة ، أي باستخدام حفارة. الخطوة التالية هي تحضير الكتلة. يتم تخصيب المواد الخام وسحقها وخلطها حتى تصبح كتلة متجانسة. يتم تشكيل منتج السيراميك المستقبلي بطرق رطبة وجافة. في الحالة الأولى ، يتم ترطيب الكتلة حتى 25٪ ، وفي الحالة الثانية - لا تزيد عن 12٪.

في الماضي ، كان التجفيف الطبيعي يستخدم كثيرًا. ومع ذلك ، فإن النتيجة تعتمد إلى حد كبير على الطقس. لذلك ، في المطر أو البرد ، النبات لا يزال قائما. لذلك ، يتم استخدام مجففات خاصة (غاز). الخطوة الأكثر أهمية هي إطلاق النار. من المهم للغاية الامتثال للتكنولوجيا ، وهي معقدة للغاية. يعتمد الكثير أيضًا على تبريد السيراميك. لا يُسمح بانخفاض حاد في درجة الحرارة ، مما قد يؤدي إلى انحناء المستوى. عندها فقط يمكنك بيع مواد السيراميك. تكنولوجيا الإنتاج كما ترى ليست بسيطة ، فهي تتكون من عدة مراحل. يجب اتباع كل منهم. إذا لم يحدث هذا ، فعندها على رفوف المتجر يمكننا أن نلتقي بالزواج.

قليلا عن عيوب السيراميك

كما ذكرنا سابقًا ، فإن تركيبة مواد السيراميك ليست مثالية. على وجه الخصوص ، هذا يؤثر على قوة منتج الطين. يمكن أن يتجلى أي ضرر ميكانيكي في شكل رقاقة أو صدع أو ما إلى ذلك. وهذا هو العيب الرئيسي. لكن هناك عوامل أخرى تعيق نشر المواد التي ندرسها على نطاق واسع. واحد منهم تكلفة عالية. على سبيل المثال ، يعتبر بلاط السيراميك لسقف منزل ريفي حلاً ممتازًا من الناحية الجمالية ، لكن هذه المتعة ستكون باهظة الثمن.

في نفس الوقت ، لن يستمر ظهوره أكثر من 5 سنوات مع الرعاية المناسبة. في المستقبل ، يحدث التلاشي ، وظهور الطحالب على السطح ، وما إلى ذلك. بالإضافة إلى ذلك ، تؤدي الهشاشة والهشاشة إلى حقيقة أن أييمكن أن يتسبب التلف الميكانيكي في تسرب السقف ، ولن يعجبه سوى قلة من الناس. بالطبع ، تبدو مادة السيراميك الحديثة رائعة للغاية ، وهو ما يتحقق بسبب النسيج الواسع للألوان والصنعة عالية الجودة. لكنها لا تزال باهظة الثمن ، مما يجعل المرء يفكر في كثير من الأحيان في مدى ملاءمة مثل هذا الاختيار.

تلخيص

لقد درسنا الخصائص الأساسية لمواد السيراميك. بناءً على كل ما سبق ، يمكننا أن نستنتج أن هذه المنتجات لها بعض التفرد. يكمن في حقيقة أنه في حالة عدم وجود ضرر ميكانيكي ، فسوف يستمرون لفترة طويلة جدًا جدًا. بالإضافة إلى ذلك ، لا غنى عن مادة السيراميك لصب المعدن السائل في المصانع ، لأنها يمكن أن تتحمل درجات الحرارة العالية.

بالنسبة للحياة اليومية ، فإن السيراميك مفيد جدًا. أطباق خاصة للطهي في الفرن ، على الرغم من أنها غيرت مظهرها على مر السنين ، لا تزال مصنوعة من هذه المواد. يتميز البورسلين ، على الرغم من تكلفته العالية ، بمظهر أنيق وهو ببساطة يرضي العين. ينطبق هذا أيضًا على الأواني الفخارية ، والتي ، إذا تم تنفيذها بشكل صحيح ، يصعب تمييزها عن الخزف.

على أي حال ، يجب استخدام مادة السيراميك. هذا يرجع في المقام الأول إلى الاحتياطيات الكبيرة من الطين الطبيعي. يوجد الكثير منه حقًا ، وفي كل عام يتم تطوير المزيد والمزيد من المحاجر الجديدة لاستخراج هذا المورد الطبيعي. العامل الثاني المهم هو الصداقة البيئية. في السابق ، لم يكن لدى الناس الفرصةاستخدم أي إضافات ضارة لتحسين خصائص قوة المنتج. لقد تغير الوضع اليوم ، وإن لم يكن شديد الخطورة. بلاط السيراميك ، على عكس المواد الاصطناعية ، غير ضار بالصحة. وينطبق هذا أيضًا على الأطباق الخزفية ، والتي ، مقارنة بالبلاستيك ، خاصة إذا تم تسخين الأخير ، لا تسبب أي ضرر على الإطلاق.