علم سرامیک

لعاب:

مقدمه

لعاب قشرنازك شيشه اي يا شيشه  مانندي  است كه ( در فرآيند لعابكاري ) برسطوح بعضي اجسام سراميكي پوشش داده مي شود . ماده تشكيل دهنده  لعاب را كه پودر بسيار نرمي است بوسيله اي  روي جسم مورد نظر لعاب كاري مي كنند وسپس مي پزند. لعاب ، تمام سطح جسم سراميكي راكاملا به صورت يك پوشش نازك مي پوشاند .لعاب هميشه در دماي كمتري  نسبت به بدنه هاي سراميكي، به حالت خميري و مذاب در مي آيد ، يعني نقطه  خميري  پايين تري  دارد.

لعابكاري جسم سراميكي موجب تراكم ،سختي ، صيقلي  ورنگي بودن آن مي شود و آن را درمقابل بعضي از عوامل شيميايي مستحكم وپايدارمي سازد.

لعاب ،  اجسام سراميكي متخلخل را كاملاً  متراكم  و از  نفوذ  مايعات وگازها  به داخل  بافت آنها جلوگيري مي كند و درنتيجه از تاثير خوردگي وعوامل نامساعد ديگر برآنها مي كاهد.

لعابهاي سراميكي در واقع يكي ازانواع شيشه ها  هستند بدين جهت براي آشنايي  با آنها  لازم است اول به بررسي خود شيشه بپردازيم.

بيشتر موادي كه قشر جامد زمين را تشكيل مي دهند متبلور هستند وشكل بلورهاي آنها نيز  متفاوت  است . علت تفاوت آنها به نحوه قرارگرفتن مولكولهاي آنها بستگي پيدا مي كند . وقتي ماده متبلوري را حرارت مي دهيم مولكولها ارتباط ثابت خود را از دست مي دهند وحالتي بخود مي گيرند كه  ذوب ناميده  مي شود. موادي كه به حالت مذاب هستند ديگر  بلوري در آنها مشاهده  نمي شود ولي پس از سرد شدن اين بلورها در كسري از ثانيه مجدداً به وجود مي آيند . موادي مانندكوارتزفاقد خاصيت  اخير هستند  يعني پس ازسرد شدن  ديگر  نظم مولكول هاي آنها به حال  اول بر نمي گردد و به همان حالت بدون بلور باقي مي ماند يعني حالت شيشه به خود مي گيرد . كوارتز  در1710 درجه سانتي گراد  ذوب مي شود  و به  شيشه تبديل مي گردد.

شيشه اي كه بدين طريق  بدست مي آيد  بسيار مقاوم و سخت مي باشد. اگر ظروف شيشه اي معمولي را بدين طريق بسازند به علت ديرگدازبودن كوارتز بسيار گران تمام مي شود و بدين جهت  ماده اي  به كوارتز اضافه  مي كنند .

تا نقطه ذوب آنرا پايين بياورد.كوارتز به  وفور  در طبيعت يافت مي شود و از آن مي توان  با قيمت ارزان شيشه ساخت.

لعاب نيز همان كوارتز است كه ماده اي به آن اضافه مي كنند تا نقطه  ذوب آن خيلي  پايين  بيايد و مثلا به 1000 درجه برسد.موادي كه نقطه ذوب كوارتز را پايين مي آورند اصطلاحا فلاكس (fluxe)  ناميده مي شوند. كربنات  دو سود ، كربنات دوپتاس ، كربنات  ليتيم  و بوراكس مي توانند چنين خاصيتي را داشته باشند .البته مخلوطي از كوارتز و  فلاكس  پس از ذوب شدن بسيار سيال است و غلظت ندارد و از جداره ظرف سرازير وجاري مي شود .براي رفع اين نقص ماده اي به آن دو اضافه  مي كنند كه بتواند در موقع ذوب شدن به لعاب غلظت بدهد ،چنين ماده اي مي تواند اكسيد آلومينيوم  باشد . اكسيد آلومينيوم  را آلومينا مي نامند.

لعابي كه بدين طريق تهيه مي شود بيرنگ است و براي  رنگين  نمودن آن بايد ازيك اكسيد رنگ كننده كمك بگيريم.

ساختار لعاب:

لعاب درنتيجه ذوب كردن مخلوطي از سيليكات ها در دماي مختلف به وجود مي آيد. اتمهاي بعضي از اين مواد مذاب كه گرانروي آنها نسبتا زياد بوده ، يعني اصطكاك داخلي آنها شديد است ،در حين انجماد نمي تواند مجدداً  نظم كامل بگيرند ، بطوريكه امكان تشكيل جوانه بلور نمي يابند ودراين صورت همان حالت شيشه اي (بي شكل) خود راحفظ ميكنند .تفاوت بين بلورها وشيشه ها، درچگونگي تشكيل شبكه فضايي آنهاست.يونهاي مواد بلوري ، تشكيل شبكه فضايي منظم بلوري مي دهد، در صورتيكه در شيشه (لعاب)  اين  يونها  نظم كافي حاصل نمي كند و در نتيجه شبكه اي  نامنظم تشكيل مي دهد.

لعاب سازي 

پوشش هاي سراميكي از لايه هاي نازك شيشه كه سطح كاشي ها را مي پوشاند ساخته شده است و بر روي بدنه سراميك كه به صورت بيسكويت در آمده  يا فقط خشك شده بكار برده مي شود و يا به عبارتي ديگرلعاب پوشش شيشه اي است كه به منظورايجادويژگيهايي ازقبيل : زيبايي ، عدم نفوذپذيري در برابر رطوبت و…. در سطح بدنه هاي سراميكي مورد استفاده  قرارمي گيرد .لعابها داراي ويژگيهاي مهم زيرمي باشند.

1-    لعابها درمقابل موادشيميايي باPH اسيدي وقليايي مقاوم هستند.

2-    وجود لعاب ، مقاومت به خراشيدگي سراميكها را افزايش مي دهد.

1-    لعابها ، مقاومت گرمايي نسبتا مناسبي دارند.

همانطور كه گفته شد  كريستال ها منحصرا آرايش چهار وجهي متناسب با ساختار هندسي منظم از خود نشان مي دهند اما شيشه ها ساختاري كاملا  بي نظم و نا متقارن  از خود نشان مي دهند پس شيشه داراي شبكه نا منظم و پيچيده اي  است كه عمدتاً  از سيليسم  و اكسيژن تشكيل شده است

در شكل زير FIG.1 مربوط به ساختار كرستتالي و FIG.2 مربوط به ساختار شيشه است

مواد اصلي شيشه:

كليه مواد شيشه اي (لعاب) از ذوب انواع مختلف مواد زير ساخته مي شود:

1-    عوامل شيشه ساز agents vitrifying      (Sio_{2   -} B₂o₃ )

2-    مواد كمك ذوب يا گداز آور      fluxes    (Na ₂o –K ₂o – Pbo – B ₂o₃ – L i₂o )

3-    پايدار ساز ها و تثبيت كننده ها   stabilizers      (Cao – Bao – Mgo  - Pbo – Al₂o_{3 -} Zno )

4-    اوپك كننده ها    opacefiers    (Zro₂ – Sno₂ – Tio₂ )

5-    عوامل تبديل كننده شيشه به كريستال  devetrificants    (Zno – Cao – Bao – Mgo – Tio₂ )