علم سرامیک

3. روش هاي اعمال لعاب

الف) روش اسپري کردن
ب) روش ديسکي
ج) روش بل
د) روش واتر فال (آبشاري)
ع) روش غوطه وري

1. 3. روش اسپري کردن

دراين روش لعاب با استفاده از يک نازل بر روي قطعه اسپري مي گردد. اين روش بسيار حساس بوده و حتي يک فشار هواي محيط نيز مي تواند پروسه ي اسپري کردن را مختل کند. عوامل مؤثر بر اين روش عبارتند از:
الف) خواص دوغاب (لعاب) مانند دانسيته، رسيت، ويسکوزيته و يکنواختي
ب) قطر نازل دستگاه اسپري
ج) فشاراعمالي بر دوغاب
ع) فاصله ي پيسولت با سطح قطعه
براي جلوگيري از تأثيرات مخرب محيطي بر روي عمل اسپري دوغاب معمولاً بخش لعاب زني از بخش هاي ديگر ايزوله مي گردد. و عمل لعاب زني در داخل کابين هاي مخصوصي انجام مي شود.

2. 3. روش ديسکي

در روش ديسکي يک بخش متحرک ديسکي مانند وجود دارد که قطعه از زير آن حرکت مي کند لعاب از سوراخ هاي تعبيه شده بر روي ديسک به روي قطعه قرار مي گيرد.

3. 3. روش بل

اين روش بيشتر در بدنه هاي پرمساحت کاربرد دارد. لعاب هاي اعمالي به اين روش معمولاً ويسکوزيته و دانسيته ي بالايي دارند. سطح لعاب توليدي با اين روش صيقلي است.

4. 3.روش واترفال (آبشاري)

اين روش در لعاب هاي با ويسکوزيته و دانسيته ي پايين کاربرد دارد. در اين روش دوغاب از يک ظرف خارج شده و به صورت آبشاري بر روي قطعه مي ريزد. اين روش براي قطعات با مساحت کم و مسطح مناسب است.

5. 3. روش غوطه وري

براي لعاب زني قطعات پيچيده از اين روش بهره مي گيرند. بيسکويت توليدي وارد حوضچه اي از دوغاب شده و لعاب را به خود جذب مي کند. وان حمام و سرويس هاي بهداشتي به اين روش لعاب زني مي شوند.

4. عيوب بوجود آمده در لعاب ها

عيوب لعاب،خود را يا فوراً پس از پخت يا ابتدا پس از گذشت مدت زماني که از کوره خارج گرديده است ظاهر مي کند. در حالت دوم،اغلب نقايصي هستند که بر اثرتغيييراتي مانند انبساط که توسط جذب آب بدنه به مرور زمان حاصل مي شود، يا تغييراتي ديگر مانند تبديلات ملکولي و شيشه زدايي و... که آنها هم همچنين به مدت زمان زيادي احتياج دارند.
يکي از مسائل مهم درلعاب،دماي تنش زدايي آن است. اين دمايي است که در آن درجه شيشه ي تنش دار را با حرارت دادن مجدد (عمليات حرارتي) تنش زدايي و خنثي مي کنند. در شيشه ها مي توان تنش تشکيل شده را با حرارت دادن مجدد تنش زدايي کرد درحالي که اين امکان براي مواد سراميکي و لعاب ها وجود ندارد، ولي مي توان طبق برنامه اي تنظيم شده از قبل درحين سرد کردن مواد سراميکي اين محدوده ي حرارت بحراني را که لعاب منجمد و به بدنه متصل مي شود تحت کنترل درآورد. در اين محدوده حرارتي است که امکان به وجود آمدن تنش در لعاب و در نتيجه ترک مي باشد.
سازگاري ضريب انبساط حرارتي لعاب و بدنه نيز در پيدايش نقوص و ترک ها مؤثرند. در واقع ترک ها هنگامي بوجود مي آيند که يا اختلاف ضريب انبساط ها زياد باشد و يا ضريب انبساط لعاب بزرگتر از ضريب انبساط حرارتي بدنه باشد. بر مبناي مباحث گفته شده مسأله ي ضريب انبساط حرارتي بدنه و لعاب يکي از مسائل مهم در لعاب کاري است.
يکي ديگر از مسائل مهم درجه ي نرمي ذرات لعاب است. در واقع کوارتز موجود در لعاب بايد قبل از مخلوط شدن با ساير عناصرلعاب خوب سايش يابد و سپس با ساير عناصر لعاب نيز سائيده شود. در برخي موارد ترک هايي در لعاب پديد آمده که با سايش بيشترلعاب برطرف گشته است.
بنابرمطالبي که دربالا گفتيم مي فهميم که در صورتي که سايش کوارتز بيشترشود،ترک خوردگي لعاب کمتر مي شود. با افزايش دماي پخت لعاب،ترک خوردگي کمتر مي شود. البته مي توان با سايش بيشتر کوارتز موجود در بدنه به مدت 40 تا 50 ساعت،دماي پخت لعاب را کاهش داد.
آسياب نکردن مواد و يا کم بودن زمان آسياب کردن مواد (چه در بدنه و چه در لعاب) موجب ايجاد عيوب در لعاب مي گردد. ضمناً وجود مواد آلي در لعاب، وجود پيريت و سولفاتهاي محلول موجب عيوب لعاب مي گردد.
درزير برخي از عيوب بوجود آمده در لعاب بيان شده است:

1. 4. ايجاد سوراخ هاي سوزني شکل

اين سوراخ ها،حفره هاي مدوري هستد که از داخل بدنه شروع شده و به طرف بالا حرکت مي کنند. اين سوراخ ها بسيار ريز هستند. اين سوراخ هاي لعاب را نيز تحت تأثير قرار داده و در سطح لعاب ظاهر مي شوند.
اين عيب به خاطر وجود هوا در بدنه و يا دوغاب، وجود مواد آلي دربدنه و يا وجود مواد توليد کننده ي گاز مانند سولفاتها بوجود مي آيد.

2. 4. شره کردن لعاب

لعاب هاي رقيق و آنهايي که به آساني ذوب مي شوند معمولاً باعث بوجود آمدن عيب شره کردن مي شوند. براي جلوگيري از عمل شره کردن بايد خصوصيات لعاب را تغيير داد. يعني ويژگي هاي دوغاب را بهبود دهيم تا اين عيب برطرف گردد.

3. 4.جدايش لعاب

اغلب مشاهده مي شود که در لعاب هاي سفيد لکه هاي کوچکي بوجود مي آيد که حالت تيره اي دارند و در ميان لعاب خودنمايي مي کنند. اين عيب به خاطر تشکيل جدايش در دوغاب پديد آمده است. اين عيب با افزوده مقداري الکتروليت به لعاب برطرف مي شود.

4. 4.عدم يکنواختي لعاب

به وجود آمدن عيوبي همچون جمع شدگي، پوسته شدن و لوله شدن لعاب مي تواند دلايل مختلفي داشته باشند. لعابکاري بر روي بدنه هاي با پخت اوليه با لعابي که بيش از حد خاصيت پلاستيکي دارد و يا لعابي که زياده از حد پودر شده باشد اين نقوص را ايجاد مي کند.
سايش مناسب و يا افزايش درصد کمي بايندر به لعاب مي تواند اين عيب را برطرف کند. به طورکلي اين عيب در اثر عدم چسبيدن مناسب لعاب و بدنه حاصل شده است که با اعمال تدابيربالا مي توان اين عيوب را بر طرف کرد.

5 .4 . ايجاد ترک و پريدگي

ترک بوجود آمده در لعاب را مي توان با افزودن 3 الي 15 درصد از موادي همچون کربنات کلسيم، ولاستونيت، کربنات منيزيم،دولوميت، اکسيدروي، کوارتز يا کائولن برطرف کرد.

6. 4. تبخير و ماتي لعاب

دليل اصلي اين عيوب اغلب توليد گازهاي گوگرد دار است که به ويژه خيلي به آساني و به صورت پوشش يا قشر نازکي از سولفات تشکيل مي شود. و بر روي سطح لعاب مي نشيند. از جمله دلايل ديگر ماتي لعاب تغيير ضخامت لعاب در مکان هاي مختلف است که به خاطر بدي لعاب کاري و يا پيچيدگي شکل قطعه بوجود مي آيد.

5. مواد اوليه مورد استفاده در صنعت لعاب

يکي ازمسائل مهم در زمينه ي ساخت و فرمول بندي لعاب، توجه به مواد اوليه ي مورد مصرف در اين صنعت است. علاوه بر شناخت اين مواد بايد تأثيرات آنها برخواص دوغاب و لعاب حاصله سنجيده شود. شناخت تأثيرات متقابل اکسيدها و مواد اوليه نيزجزء لاينفک لعاب سازي است. افزايش درصد ناچيزي از يک اکسيد مي تواند ايجاد عيوب مختلفي در لعاب حاصله کند که اين عيوب باعث افت کيفيت محصول توليد و کاهش ارزش افزوده ي محصول مي گردد. مثلاً استفاده از اکسيد سديم و اکسيد کلسيم در لعاب اگر چه باعث زود ذوب شدن لعاب مي گردد ولي از سوي ديگر به خاطر ضريب انبساط حرارتي زياد اين اکسيدها موجب ايجاد تر و پريدگي در لعاب مي شوند. دراين ميان اکسيد سديم اثرات نامطلوب بيشتري نسبت به اکسيد کلسيم ايجاد مي کند. افزودن بيش از حد کلسيم کربنات نيز باعث افزايش ميل تبلور لعاب شده که اين امرموجب ماتي لعاب مي شود مقدار مجاز کلسيم کربنات بين 0.3 تا 0.35 مول مي باشد. از سوي ديگر اضافه نمودن برخي از اکسيدها موجب بهبود خواص و کاهش عيوب لعاب مي گردد مثلاً اضافه کردن درصد کمي اکسيد استرانسيوم به لعاب باعث کاهش توليد حفره هاي سوزني شکل و حالت پوسته تخم مرغي مي شود. براي ايجاد خواص منحصر به فرد در لعاب نيز مي توان از مواد خاص و با درصد بالا استفاده کرد مثلاً افزودن تالک به لعاب باعث افزايش مقاومت آن نسبت به خوردگي مي شود. و يا افزودن اکسيد آلومينيوم موجب افزايش نقطه ذوب لعاب مي گردد. الومين (اکسيد آلومينيوم) در کائولن و ياخاک رس چرب وجود دارد. و علاوه بر افزايش نقطه ذوب سبب شناوري بهتر مواد موجود در دوغاب مي شود. در زير مهم ترين اکسيدهاي مصرفي در صنعت لعاب سازي را معرفي مي کنيم.

1. 5. اکسيد فسفر (p2 o5)

اين اکسيد، روان کننده اي شديد است و مقدار کم آن در لعاب گرانروي را کاهش مي دهد. اين ماده به همراه اکسيدهاي قليايي و اکسيد آلومينيوم توليد شيشه مي کند. و يک ماده ي شبکه ساز محسوب مي شود. براي ايجاد حالت کدري در لعاب مي توان از اين اکسيد استفاده کرد.
يکي ديگر از ترکيبات فسفر که در صنعت لعاب کاربرد پيدا کرده است فسفات بور است. فرمول اين ماده BPD4 مي باشد و مصرف آن به طور روز افزون افزايش يافته است.

2. 5. اکسيد بور (B2 O3)

اکسيد بور يک عامل شيشه ساز است. اکسيد بور با تشکيل يک لايه ي مياني بين بدنه و لعاب، چسبندگي بدنه و لعاب را افزايش مي دهد. اين ماده به دليل داشتن ضريب انبساط حرارتي پايين احتمال تشکيل ترک در لعاب را کاهش مي دهد. همچنين استحکام مکانيکي و سختي را افزايش مي دهد. مصرف اکسيد بور (برات) تا مقدار 10 درصد (زير 10 درصد) تنش هاي سطحي را کاهش مي دهد.
اکسيد بور به شکل هاي مختلفي به لعاب اضافه مي گردد. مثلاً کربنات برات (cao. B2 D3)، برات روي (zno. 2B2O3)، فريت بور (از ذوب کردن برات و اسيد بروريک و کوارتز حاصل مي شود)

3. 5. اکسيد سيليس (sio2)

اين اکسيد يک شبکه ساز است. اکسيد سيليسم مصرفي در صنعت سراميک (لعاب سازي) بايد خلوصي بالا داشته باشد و داراي ناخالصي آهن نباشد زيرا وجود آهن وضعيت رنگ لعاب را تحت تأثير قرار مي دهد. اين اکسيد به همراه ساير مواد مانند ولاستونيت،تالک، کائولن، فلوسپار نيز وجود دارد.

4. 5. اکسيد منيزيم (MgD)

اين اکسيد نيتريک اکسيد شبکه ساز است. اضافه نمودن درصد کمي از اين اکسيد به لعاب باعث افزايش درخشندگي لعاب مي گردد. درصد اکسيد منيزيم نبايد از 0.1 مول بالاتر رود زيرا باعث مي شود لعاب به کندي ذوب شود. در صورتي که در بدنه ي سراميک آهن وجود داشته باشد نبايد در لعاب اکسيد منيزيم بريزيم زيرا موجب کدر و چرک شدن رنگ لعاب مي گردد.

5. 5. اکسيد روي (zno)

اين اکسيد يک اکسيد شبکه ساز و تا حدودي دگرگون ساز است. اکسيد روي خواص کشساني لعاب را افزايش داده و داراي ضريب انبساط حرارتي کمي است. از اين اکسيد غالباً به عنوان ماده ي مات کننده در لعاب استفاده مي شود.

6. 5. اکسيد زيرکن (zr o2)

اين اکسيد يک اکسيد شبکه ساز است. اين اکسيد مقاومت شيميايي لعاب را افزايش مي دهد. يعني آن را در مقابل عوامل بازي و اسيدي پايدار مي کند. اکسيد زيرکونيوم اثر کدرکنندگي خوبي دارد ولي به سختي ذوب شده و عيب پوسته تخم مرغي ايجاد مي کند.

7. 5. اکسيد تيتانيوم (Ti o2)

اين اکسيد يک اکسيد دگرگون ساز است. اين اکسيد بدليل ضريب شکست نور بسيار بالا، قادر است حالت تيره کنندگي خوبي ايجاد کند. اين اکسيد تقليل دهنده ي ترک در لعاب است و همزمان با آن مقاومت شيميايي را نيز بهبود مي دهد.

8. 5. اکسيد قلع (sn o2)

اين ماده يک اکسيد دگرگون ساز است. بهترين ماده ي کدرکننده ي لعاب،اکسيد قلع است. اين اکسيد با لعاب با ترکيبات مناسب و همچنين با افزودن مواد ديگري، مانند اکسيد تيتانيم و...، اثر کدرکنندگي مناسبتري نشان مي دهد. اکسيد قلع خاصيت الاستيکي لعاب را افزوده و مانع از توليد ترک هاي موئين مي شود.

9. 5. اکسيد آلومينيوم

اين اکسيد در مواقعي شبکه ساز و در مواقع ديگر دگرگون ساز است. اين اکسيد جزء مواد نسوز است. يک از عامل هاي مهم در لعاب، داشتن شيب ذوبي زياد است که با افزودن اين اکسيد اين شيب پديد مي آيد و گسترده تر مي شود.

10. 5. اکسيد باريم (BaD)

در صورتي که پخت لعاب در يک محيط اکسيدي انجام شود، اين ماده را مي توان به جاي اکسيد سرب (pbo) به کار برد. مقادير کم اين اکسيد موجب براقيت لعاب مي شوند و آن را بهبود مي دهند ولي اگر درصد اين اکسيد زياد شد اثر مات کنندگي دارد. اين اکسيد ماده اي سمي است و لعابهاي حاوي اين اکسيد نيز سمي اند.
اگر چه اين اکسيد مشکلاتي براي لعاب در حين پخت ايجاد مي کند ولي درهرصورت لعاب را سخت کرده و پايداري شيميايي آن را تغيير مي دهد.

11. 5. اکسيد استرانسيوم (sro)

اين ماده به صورت کربنات مصرف مي شود. و به صورت پودري سفيد رنگ است. اضافه کردن مقادير کم اين ماده نيز خاصيت زود ذوبي ايجاد مي کند. اين ماده لعاب را از خطر بوجود آمدن حفره هاي سوزني شکل حفظ مي کند ولي احتمال بوجود آمدن ترک در اين نوع لعاب ها افزايش مي يابد.

12. 5. اکسيد کلسيم

اني ماده نيز اغلب به صورت کربنات مصرف مي شود. اين ماده مانند قليايي ها اثر شبکه سازي دارد. و پايداري لعاب در برابر اسيد را افزايش مي دهد. افزودن اين ماده باعث افزايش سختي لعاب نيز مي گردد.

13. 5. اکسيد ليتيم (li2 o)

اکسيد ليتيم به طور روزافزون در صنعت سراميک مورد مصرف قرار داده شده است. درخشندگي لعاب هاي ليتيمي با افزايش مقدار آن نسبت به لعابهاي بدون آن بيشتر است. علاوه بر کاني هاي طبيعي مانند لپيدوليت، پتاليت و اسپدومن توليد مصنوعي ترکيبات ليتيم دار نيز صورت مي گيرد از جمله مهمترين ترکيبات ليتيم دار مورد مصرف در صنعت سراميک که به صورت مصنوعي سنتز مي شوند مي توان به ترکيبات زير اشاره کرد.
آلومينات ليتيم (LiAlo2)، ليتيم فلئوريد (LiF)، کربنات ليتيم (Li2 co3)، کوبالتيت ليتيم (LicoO)، سيليکات ليتيم (Li2 Sio3)، تيتانات ليتيم (Li2 Tio3)، سيليکات زيرکونيوم ليتيم (2Lio2. zro. sio2)

14. 5. اکسيد سرب (pbo)

اکسيد سرب از گروه اکسيدهاي قليايي است. اين ماده به وفور در صنعت سراميک مورد استفاده قرار مي گيرد. اين اکسيد باعث حلاليت بهتر اکسيدهاي رنگي مي گردد. اما به خاطر اينکه اکثر اکسيدهاي سرب سمي هستند سعي مي شود حتي الامکان از اکسيد سرب (pbo) استفاده نشود. و بيشتر از فريت شده ي آن استفاده مي شود. ترکيبات سرب دار فريت شده سمي نبوده و يا سميت آنها کمتر است. ولي همواره خطر تبخيرسرب موجود در لعاب وجود دارد. استفاده از ترکيبات سرب مانند اکسيد سرب (pbo)، سرنج (pb3o4) و کربنات (pbco3) باعث بهبود خواص کشساني لعاب شده و لعاب را نرم و انعطاف پذير مي کند.
منبع: صنعت لعاب سازي رنگ هاي آن /مير محمد عباسيان
/خ