تعریف

• از نظر واژه: سرامیک به کلیه جامدات غیر آلی و غیر فلزی گفته می‌شود.
• از نظر ساختار شیمیایی: کلیه موادی که از مخلوط خاک رس با ماسه و فلدسپار در دمای بالا بدست می‌آیند و توسط توده شیشه مانندی انسجام یافته و بسیار سخت و غیر قابل حل در حلال‌ها و تقریبا گداز ناپذیر می‌‌باشند، سرامیک نامیده می‌شوند.

نقش اجزای سه‌ گانه 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: در کاهش دادن دمای پخت و تشکیل توده شیشه‌اى و چسباننده ذرات بلوری سرامیک موثر است.

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.

سرامیک‌های ویژه

کاربردهای آجرهای نسوز

از آجرهای نسوز بدلیل مقاومت حرارتی بالا ، در پوشش درونی کوره‌های صنعتی استفاده می‌شود. آجرهای نسوز انواع مختلفی دارد. باتوجه به نوع ماده استفاده شده در ترکیبات آنها ، گستره‌های مختلفی را تحمل می‌کنند. تا دهه 1960 از کربن و خاک نسوز برای پوشش کوره‌ها استفاده می‌شد، اما امروزه با ساخت انواع آجرهای نسوز از آنها در پوشش داخلی کوره استفاده می‌شود.

آجرهای سیلیسی

قسمت عمده این آجرها را خاک‌های سیلیسی که به کوارتزیت معروف است تشکیل می‌دهد. کوارتزیت شامل 95% SiO₂ و به مقدار جزئی Al₂O₃ ، Fe₂O₃ ، TiO₂ ، K₂O و Na₂O می‌باشد. از این آجرها در گذشته برای پوشش جدار درونی کوره‌های فولادسازی استفاده می‌شد.

ولی بدلیل رسانایی گرمایی زیاد در نفوذناپذیری در مقابل گازها ، امروزه بیشتر برای پوشش جدار درونی کوره‌های تولید خمیر شیشه در کارخانه‌های شیشه سازی ، کوره‌های کک سازی گازسوز و کوره‌های سرامیک سازی استفاده می‌شود.

آجرهای آلومینیومی

این آجرها ، دارای درصد بالایی از آلومین ( Al₂O₃) می‌باشند. آنها را از مخلوط کائولن ، بوکسیت و کروندوم که بیش ار 70% آلومین دارد، تهیه می‌کنند دمای پخت این آجرها در حدود 1200 تا 1800 درجه سانتی‌گراد می‌باشد. آجرهای نسوز آلومینیومی برای پوشش جداره درونی کوره‌های ذوب فولاد مصرف می‌شوند.
در مقابل مواد قلیایی مقاومند، بنابراین از آنها برای پوشش جداره درونی کوره‌های سیمان سازی و شیشه‌سازی هم استفاده می‌شود.

این آجرها شامل اکسید منیزیم (MgO) و SiO₂ به فرمول 2MgO SiO₂ می‌باشند. برای تهیه اکسید منیزیم ، کربنات منیزیم طبیعی (ماگنزیت) یا دولومیت را در دمای بین 550 درجه سانتی‌گراد تا 1800درجه سانتی‌گراد حرارت می‌دهند. اضافه کردن مقداری Cr₂O₃ ( اکسید کروم III ) یا Fe₂O₃ ( اکسید آهن III ) به مخلوط MgO و SiO₂ باعث افزایش مقاومت گرمایی آجرهای نسوز قلیایی می‌شود.
از این آجرها برای پوشش جدار درونی کوره‌های باز در فولادسازی ، کوره‌های دوار در کارخانه‌های سیمان سازی و در قسمتهای بالای کوره‌های ذوب شیشه و صنایع فلزات غیرآهنی ، استفاده می‌شود.

آجرهای نسوز ویژه

این آجرها نوع خاصی از آجرهای نسوز هستند و در صنعت برای منظورهای ویژه‌ای کاربرد دارند. این آجرها از ترکیبات فلزات واسطه می‌شوند. متداولترین آجرهای این گروه عبارتند از:

آجر زیرکونیوم

این آجر از سولفات زیرکونیوم طبیعی با افزودن مقدار کمی آلومین به کوارتز تهیه می‌شود. بیشترین کاربرد آن در ساختن کوره ذوب آلومینیوم ، کوره مخزن شیشه مذاب و کوره‌های دارای دمای بالا می‌باشد. همچنین از ذوب سولفات زیرکونیوم با آهک ناخالصی آن به همراه سیلیکات کلسیم جدا می‌شود و می‌توان ZrO₂ (اکسید زیرکونیوم) خالص بدست آورد. با افزودن مقدار 5 درصد وزنی از MgO یا CaO ، بلورهای مکعبی آن تشکیل می‌شود.
ZrO₂ مقاومت گرمایی بالایی دارد، بهمین دلیل از آن در ساختن بوته‌های ذوب فلز در صنایع ذوب فولاد و در راکتورهای اتمی به عنوان بازتاب دهنده نوترون استفاده می‌شود.

آجر اکسید کروم - کوروندوم

این آجرها دارای 5 تا 10 درصد اکسید کروم I , II و 90 تا 95 اکسید آلومینیوم (Al₂O₃) هستند و در مقابل مواد قلیایی مقاوم هستند. از این نوع آجر برای ساختن بخش درونی کوره بلند ذوب آهن استفاده می‌شود.

آجرهای اکسید کروم

دارای 95 درصد Cr₂O₃ می‌باشد. برای تهیه آن از Cr₂O₃ سنتزی استفاده می‌شود. این نوع آجر در ساختن کوره ذوب خمیر شیشه مخزن در صنعت شیشه‌سازی مصرف دارند.

دمای ذوب انواع آجرهای نسوز