خصائص الخزف وتطبيقاته

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

يشير مصطلح "الخزف" إلى مجموعة واسعة من منتجات السيراميك التي يتم تصنيعها في درجات حرارة عالية. ميزاتها المميزة هي سطح أملس ومسامية منخفضة. هذه الخصائص من الخزف مطلوبة على نطاق واسع حتى يومنا هذا. من الصعب إيجاد صناعة أو اقتصاد وطني أينما استخدمت.

الخزف الزخرفي الأكثر شيوعًا ، وكذلك الأواني الزجاجية الكيميائية وتيجان الأسنان والعوازل الكهربائية. عادةً ما تكون بيضاء أو بيضاء مصفرة ، بالنسبة لـ "الخبز" ، تصل هذه المادة الرائعة كقطعة غير قابلة للتمثيل من السيراميك ، والتي ستكتسب شكلها المألوف فقط بعد التحميص في أفران عالية الحرارة.

مزايا الخدمات الصينية

في هذا المقال سنناقش خصائص وأنواع البورسلين. ستفهم لماذا كانت هذه المواد شائعة جدًا في جميع أنحاء العالم بحيث تم تجهيز البعثات الضخمة لشرائها. للحصول على خدمة جميلة ، والتي يمكنك شراؤها اليوم من أي متجر ، فقد تقتل.

الغريب ، لكن منتجات السادة الصينيين مع السيراميك اليوم هي مجرد أقارب ، لكنها ليست منتجات مباشرة. لرؤية هذا ، يكفي استدعاء الخصائص الأساسيةالخزف الذي خرج من ورش الدولة الوسطى. المواد متشابهة جدًا مع بعضها البعض: يمكن تزجيج الخزف القديم أو الحديث أو "الطبيعي". لكن السيراميك البسيط أكثر نعومة. ولا يمكن أن تصنع منه خدمة عالية الجودة.

لماذا يحدث هذا؟

خصائص الخزف ، مثل القوة ومقاومة الحرارة ، هي نتيجة درجات الحرارة المرتفعة التي يتم فيها إنتاج السيراميك الصيني الحقيقي. يتم إنتاجه عند درجة حرارة 2650 درجة فهرنهايت (1454 درجة مئوية). قارن ذلك بـ 2200 درجة فهرنهايت (1204 درجة مئوية) للبورسلين العادي. نظرًا لأن المادة الثانية ذات جودة أقل ، فلا يتم استخدامها في الصناعة الكيميائية والفروع التكنولوجية الأخرى للعلوم. بالإضافة إلى ذلك ، إنه الخزف الصيني عالي الجودة الذي يتسم بالشفافية للضوء. لا يمكن للسيراميك الخام إعطاء مثل هذا التأثير.

عواطف الجاسوس

"معجون صلب" ، أو خزف حقيقي ، ظهر لأول مرة في الصين خلال عهد أسرة تانغ (618-907). لكن المنتجات عالية الجودة حقًا ، في خصائصها التي لا تقل بأي حال من الأحوال عن تلك الحديثة ، أصبحت معروفة للعالم فقط خلال عهد أسرة يوان (1279-1368). يتكون الخزف الصيني المبكر من الكاولين (الطين الصيني) والبيغماتيت ، وهو نوع خام من الجرانيت.

لم يكن معروفًا للخزافين الأوروبيين حتى استيراد المعدات الصينية خلال العصور الوسطى. حاول الأوروبيون تكرار خواص البورسلين ، لكنهم لم ينجحوا في هذا الأمر. منذ تحليل تركيبها الكيميائي كانواغير قادر على ذلك ، فإن المنتجات التي تنتجها تشبه الأطباق الأنيقة والهشة وفي نفس الوقت الأطباق المتينة من الخارج فقط. اتضح من هذا القبيل. تكشفت حروب التجسس الحقيقية من أجل الحصول على سر إنتاج الخزف الحقيقي ، لكن الصينيين حراسة سرهم أكثر من الحياة.

لماذا كانت هذه المادة شائعة جدًا؟ والسبب هو الخصائص الفيزيائية الممتازة للبورسلين. إنه أقوى من السيراميك العادي ، ولديه موصلية حرارية عالية ، مما يجعل من الممكن تحضير شاي ممتاز في أباريق الشاي منه. بالإضافة إلى ذلك ، بسبب التزجيج ، يتميز الخزف بتلوث منخفض للغاية ، ولا يتلوث إلا تحت تأثير الأصباغ الاصطناعية. الكؤوس من الخدمات الصينية القديمة ظلت بيضاء بعد عدة قرون

Ersatzy

بعد خلط الزجاج بأكسيد القصدير لصنع مادة معتمة ، حاول الحرفيون الأوروبيون الجمع بين الطين والزجاج المصنفر. عُرفت هذه البدائل باسم "المعجون الناعم" أو الخزف الاصطناعي. لكن ظرفين مزعجين كانا مزعجين: اتضح أن كل هذه المواد طرية للغاية ، وكان من المستحيل صنع منتجات رفيعة وأنيقة حقًا منها ، وكانت تكاليف الإنتاج مرتفعة للغاية. باختصار ، خصائص البورسلين "المصطنعة" بعيدة كل البعد عن الكمال.

هناك أدلة على أن أسيادنا أتقنوا أيضًا فن إنتاج الخزف الحقيقي ، لكن كل أسرار الخزف الروسي ضاعت أثناء غزو التتار والمغول ، عندما تم حرق مدن بأكملها مع جميع سكانها. كما تم تحقيق بعض التقدمالانجليزية. لقد صنعوا مادة من نوع "العظام".

لكن ما هو عظم الصين ، خصائصه الرئيسية التي جعلته مشهورًا بشكل لا يصدق في أوروبا القديمة؟

تاريخ الخلق

في عام 1707 ، اكتشف ألمانيان يُدعى إهرنفريد فالثر فون تشيمهاوس ويوهان فريدريش بوتجر طريقة إنتاج أكثر "عاقلة" تستخدم الطين والفلسبار المطحون جيدًا. في القرن السابع عشر ، تعلم الحرفيون الإنجليز من خلال التجارب أن الخزف ، المطابق تقريبًا للخزف الصيني ، يمكن الحصول عليه عن طريق إضافة عظام محترقة مطحونة إلى هذا الخليط.

ولاحقًا اتضح أن النسخة الإنجليزية تتيح لك إنتاج سيراميك شفاف في درجات حرارة منخفضة جدًا ، مما يقلل بشكل كبير من تكلفة الإنتاج. بالإضافة إلى ذلك ، قاتل الخزف من Foggy Albion أسوأ بكثير ، وكان أقوى بكثير. لذلك ليس من المستغرب أن البريطانيين سرعان ما ملأوا نصف العالم القديم والعالم الجديد بأكمله تقريبًا بخدماتهم.

ما هي خصائص العظام الصين؟ أولاً ، تتميز المنتجات المصنوعة منها بالقوة العالية مع الوزن المنخفض والجدران الرقيقة. ثانيًا ، لا يمكن استخدام هذا النوع من السيراميك في الصناعة الكيميائية ، لأن المواد في تركيبته تتفاعل مع الأحماض والقلويات.

المواد الخام

كما قلنا ، فإن المكونات الرئيسية لهذه المادة بسيطة للغاية: الطين ، الفلسبار ، المعادن المحتوية على الكالسيوم. حتى الآن ، تتنافس العديد من الشركات مع بعضها البعض ، حيث سرعان ما تم إثبات ذلكيمكن تغيير خصائص الخزف والخزف بشكل جذري بإضافة عناصر جديدة إلى تركيبته. طبعا اذا نجحت التجربة

على الرغم من حقيقة أن تكوين الطين يختلف باختلاف مكان استخراجه ، إلا أنه لا يزال يتحول إلى زجاج (مما يضمن نعومة المنتج النهائي) فقط في درجات حرارة عالية للغاية. لكن هذا صحيح فقط في الحالات التي لا يتم فيها خلط الطين بمواد يكون حد التزجيج فيها أقل. على عكس الزجاج ، فإن الصلصال مستقر حرارياً ، مما يعني أنه يحتفظ بشكله حتى عند تسخينه إلى درجة حرارة عالية.

إذن هذه المادة فريدة حقًا لأنها تجمع بين المسامية المنخفضة للزجاج والثبات والقوة النسبية للسيراميك البسيط. تم استخدام الكاولين ، وهو مادة هيدرو ألمينية سيليكات ، كنوع رئيسي من المواد الخام في جميع الأوقات. الفلسبار (يحتوي على سيليكات الألومنيوم) والصوان ، وهو نوع من الكوارتز الصلب ، من المكونات الهامة للغاية في أي نوع من أنواع الخزف. تذوب عند تسخينها ، وتربط المادة ببعضها.

كوارتز - "قلب" الخزف

هذا هو مفتاح القوة. تعود خصائص الخزف (واستخدامه) إلى حد كبير إلى هذه الخاصية الخاصة: إنه يتكسر بشكل سيئ (مقارنة بالزجاج) ، والمسافات الصغيرة بين الجزيئات تضمن عدم نفاذية المادة للهواء والماء والمركبات الأخرى.

الكوارتز هو "سبيكة" من الأكسجين والسيليكون ، وهما أكثر العناصر وفرة في القشرة الأرضية. له ثلاثة أشكال وظيفية: الكوارتز (البلورات) مباشرة ، الأوبال(صنف غير متبلور) والرمل (مختلط ، جزء متسخ). بشكل عام ، يستخدم الكوارتز منذ فترة طويلة في الصناعات اليدوية. قد يحتوي البورسلين أيضًا على الألومينا والحجر الأملس ، المعروف باسم "الحجر الأملس".

عملية الإنتاج

بعد اختيار المواد الخام ووزنها ، يذهبون إلى الإنتاج. أولاً ، يتم تنظيفه وطحنه إلى كسور دقيقة جدًا. بعد ذلك ، يتم خلط جميع المكونات بالنسب المطلوبة ، اعتمادًا على ظروف الإنتاج وخصائص المنتجات النهائية. بمجرد تشكيل هذه الأخيرة يمكن إرسالها إلى الفرن على الفور ، أو يتم تنظيفها مسبقًا ثم تغطيتها بطبقة من التزجيج.

بالطبع ، الزجاج المكسر يعمل أولاً في دوره. وفقط بعد ذلك ، يتم إرسال المزهريات والأكواب وأوعية المراحيض وتيجان الأسنان المستقبلية إلى فم الفرن. الآن دعونا نلقي نظرة على كل مرحلة على حدة. بعد كل شيء ، خصائص البورسلين وتطبيقاته تعتمد على نجاحها!

تكسير المواد الخام

ربما تكون هذه من أهم العمليات ، حيث أن جودة المنتج النهائي تعتمد على دقة تنفيذه. يتم التكسير باستخدام كسارات أسطوانية ميكانيكية ضخمة. في التمريرة الثانية ، يصل حجم الجسيمات إلى 0.25 سم ، ويتم استخدام كسارات كروية خاصة لتحويل المواد الخام إلى غبار ناعم. هذه اسطوانات فولاذية ضخمة مليئة بالكرات المعدنية. عندما يدور الهيكل بأكمله ، تتحول جزيئات المواد الخام إلى كتلة متجانسة من الطحن الدقيق للغاية.

تنظيف ومزج

يمرر الخليط من خلال مرشحات دقيقة ثم يتم تغذيته في "ناقل" خاص ، وهو عبارة عن صفائح فولاذية مائلة. إنها تهتز ، ونتيجة لذلك لا يتم خلط المواد الخام تلقائيًا فحسب ، بل يتم فرزها أيضًا ، حيث يتم دفع أكبر الجسيمات للأعلى. إذا كانت المادة المبللة مطلوبة ، يتم رش الماء تلقائيًا في الخط.

في بعض الأحيان يتم استخدام مرشحات ذات مغناطيس قوي ، حيث يمكن للأخيرة إزالة أصغر شوائب من الحديد. الأخير ، إذا وصل إلى المنتج النهائي ، سيمنحه صبغة حمراء غير مرغوب فيها. بعد ذلك ، يتم إرسال المنتجات النهائية إلى الفرن ، حيث يتم إطلاقها في درجات الحرارة التي أشرنا إليها بالفعل.

ما هي شروط الإنتاج التي يمكن أن تعتمد عليها خصائص المنتج؟

وتجدر الإشارة إلى أنه خلال عملية الحرق النهائي هناك العديد من العمليات التي تؤثر بشكل مباشر على خصائص الخزف البارد. أولاً ، يتم حرق جميع الشوائب العضوية الكربونية ، وتبخر المياه الزائدة ، وتخرج الكسور الغازية المختلفة من سمك المنتج المستقبلي. إذا لم تصل درجة الحرارة في نفس الوقت إلى 1100 درجة مئوية ، فلن يتمكن السيليكون ومكونات التزجيج الأخرى من الذوبان ، مما يعني أنها لن تشكل طبقة ناعمة ومحايدة كيميائيًا على سطح السيراميك.

بالإضافة إلى ذلك ، هذه الوصلات ضرورية لتقليل المسافة بين جزيئات المواد ، من أجل اتصال أكثر موثوقية بينها. بمجرد الوصول إلى الكثافة المطلوبة ،يتم تبريد المنتج ، ونتيجة لذلك يصبح التزجيج سلسًا ومتينًا بشكل خاص.

النتائج

فلماذا نصف كل هذا؟ الشيء هو أن خصائص هذه المادة تعتمد بشكل وثيق على ميزات وظروف تصنيعها. على سبيل المثال ، تعتمد القوة على النسبة المئوية لمحتوى الفلسبار في الكتلة ، وكلما كان عدد المسام في الخزف أصغر ، كلما زاد الفلسبار. عندما يذوب الكوارتز والبقايا الناتجة عن تحلل مادة الطين في الزجاج ، يضعف الهيكل العظمي لمادة الخزف ويزداد التشوه. اعتمادًا على صفاء طحن الكوارتز ، وتكوين الكتلة ، ودرجة الحرارة ومدة إطلاق النار ، يشتمل تكوين المرحلة الزجاجية من 15 إلى 40 ٪ من كل الكوارتز الذي يتم إدخاله في الكتلة. كلما كان الخزف أكثر نحافة و "أكثر تهوية".

تتميز خصائص مواد السيراميك كعوازل كهربائية بشكل أساسي بمقاومة مرور التيار الكهربائي في المادة وعلى سطح العازل. يميز بين الحجم المحدد ومقاومة السطح المحددة للبورسلين.

إلى جانب ذلك ، فإن الخصائص الكيميائية للبورسلين لها أهمية عملية كبيرة. بتعبير أدق ، غيابهم. يعتبر الخزف المصقول مع إضافة كمية كبيرة من الفلسبار والكوارتز متعادل كيميائيًا. هل تعتقد لماذا تصنع ملاط الصيادلة والكيميائيين من هذه المادة؟ وهي أقوى بكثير من الزجاج لكنها لا تتفاعل.

الوضع الحالي

اليوم ، يشهد السيراميك (وخاصة الخزف) ثانيةولادة. اتضح أنه يمكن استخدام هذه المواد في إنتاج أنواع مختلفة من الإلكترونيات الدقيقة. لا تحتاج أهمية هذا للحضارة الحديثة إلى شرح. وجد العلماء أيضًا أنه عند إضافة مواد مضافة معينة ، تزداد قوة الخزف أضعافًا مضاعفة. في الوقت الحالي ، تجري حتى الأبحاث الواعدة في مجال إنشاء أنواع جديدة من الدروع بناءً عليها. لذلك لا أحواض المرحاض وحدها!

أخيرًا ، تزداد أهمية هذه المادة في الطب. مختلف الأطراف الاصطناعية وتيجان الأسنان الرائعة - يتزايد الطلب عليها كل عام. لذلك سيبقى الاختراع الصيني القديم مناسبًا لفترة طويلة جدًا.