نقش اکسید آلومینیوم (Al2O3) در لعاب0بخش کامل1+2
* توضیح: این مطلب در پاسخ به درخواست یکی از خوانندگان محترم وبلاگ تهیه شده است. شما نیز می توانید مطالب درخواستی خود را در بخش نظرات قید فرمائید تا به تدریج و با در نظر گرفتن اولویت موضوعی به آن پرداخته شود.
اکسید آلومینیوم (Al2O3)، وزن مولکولی 103
* ویسکوزیته: ویسکوزیته لعاب یکی از مشخصه های اصلی در ذوب است که میتواند با توجه به میزان آلومینا در مخلوط بررسی گردد. وقتی مقدار آلومینای لعاب افزایش می یابد، لعاب ویسکوزتر و یا به عبارت دیگر از روانی آن کم می شود. بر عکس، به همان اندازه که آلومینا خارج شود، لعاب روان تر می گردد.
* مشخصه های ذوب و اختلاط: آلومینا رفتاری اسیدی و بازی دارد. می تواند با اسید (سیلیس)، خنثی (بور، boron) و بازها یا گدازآورها مخلوط شود. با این رفتار، آلومینا مانند بر به عنـوان یک اکسید واسطه، خنثی یا آمـفوتری در شیمی لعاب طبقه بندی می شود. علاوه بر این، عبارات دیگری چون «عامل ویسکوز» (viscous agent) و «تاخیر انداز تبلور» (crystal retardant) برای توصیـف رفـتار آلومـینا در لـعاب به کار رفته اند.
هنرمندان و فن آورانی که با شیشه کار می کردند، به زودی دریافتند که مخلوطهای ساده گدازآورها و سیلیس شیشه می سازند. اگر این مخلوطها روی یک سطح شیئی رسی اعمال و به عنوان لعاب استفاده شوند، خوب کار نخواهند کرد. این مخلوطها بسیار ناگهانی ذوب خواهند شد و بسیار روان خواهند بود؛ به طوری که بیشتر مخلوط مذاب به شکل توده ای از شیشه روی بخش زیرین کوره و زیر ظرف جمع خواهد شد. در سرد کردن کوره، این تکه شیشه ای به شکل یک سطح ناهموار و خشک شروع به متبلور شدن یا «شیشه زدائی» (devitrifying) خواهد کرد.
با افزودن آلومینا به مذاب شیشه ای، لعابها پایدارتر و مفیدتر می شوند. با مقادیر اندک آلومینا، ماده ویسکوزتر می شود به طوری که در حالت مذاب خود آرامتر حرکت می کند. بنابراین، آلومینا شانس باقی ماندن مذاب روی شیئی رسی را بهبود می بخشد.
با افزودن آلومینا فرآیند تغییر از فاز جامد به مایع کند می شود و در گستره وسیع تری از دما انجام می پذیرد. این کار، لعاب را در چند صد درجه فراتر از دمائی ذوب می کند که همان مواد (منهای آلومینا) به طور عادی روی کالای رسی ذوب خواهند شد.
علاوه بر بـهـبـود دادن مذاب با اضافـه کردن ویسکـوزیـته و گستـره کارکـرد برای دماهای پخت آن، آلومینا نیز نقش بسیار مهمی را با مقاومت کردن در برابر شیشه زدائی (devitrification) یا تبلور در مرحله سرمایش لعاب ایفاء می نماید.
* تطابق لعاب-رس: آلومینا با انقباض و انبساط بسیار پائین خود همراه با سیلیس و بور (Boron) به عنوان یکی از بـهترین اجـزاء برای بهبـود تـطابق لعاب با بدنه دسته بندی می شود. فرمول نظری برای رس (Al2O3.2SiO2.2H2O) پیشنهاد می کند که اگر آلومینا نیز در لعاب به کار رود، شانس بهبود تطابق بین لعاب و رس نیز بیشتر خواهد شد.
* پاسخ دهی به رنگ: به طور کلی، بیشتر اکسیدهای فلزی که رنگ را در لعابها ایجاد می کنند، تحت تاثیر اضافه شدن آلومینا به لعاب قرار نمی گیرند. یک استثناء برای فرض کلی پاسخهای رنگ ما برای آلومینا، لعابهای بازی (قلیائی) هستند که برای ایجاد لعاب قرمز از مس در اتمسفر احیائی در نظر گرفته شده اند. برای تشکیل مس فلزی در لعاب احیاء شده، مقدار آلومینا در این مخلوطهای قلیائی باید پائین نگه داشته شود. همچنین دانسته شده که آلومینا در مخلوط های قلیائی مشخص، رنگهای سبز کرومی را تیره و خفه می کند. با اضافه شدن کروم به یک لعاب آلومینا بالا، می توان انتظار داشت که رنگ به سمت قهوه ای گرایش یابد.
تصویری از کانی آمبلی گونیت.
تصویری از کانی کریولیت از گرینلند.
* مشکلات و احتیاطها برای مصرف: معمولا میزان آلومینا در لعاب خیلی کمتر از میزان گدازآور و سیلیس است. وقتی که میزان آلومینا خیلی بالا باشد، (سطح) لعاب خشک و ناخوشایند برای لمس خواهد شد. در بیشتر موارد لعاب به سادگی ذوب نخواهد شد. معمولا فلداسپارها و کائولنها مواد اولیه انتخابی برای وارد کردن آلومینا به لعاب هستند. در بعضی مواقع لازم است رس یا کائولن پیش از استفاده کلسینه شوند تا از ترک خوردن و انقباض پوشش لعاب خام در هنگام خشک شدن ممانعت شود (در پست های بعدی به تعریف کلسیناسیون خواهیم پرداخت). منابع دیگر برای آلومینا ویژگیهائی دارند که باید در نظر گرفته شوند. «آلومینا هیدرات» تمایل به ته نشین شدن در ظرف نگهداری لعاب خام دارد و نسبت به منابع دیگر گرانتر است. آمبلی گونیت (Amblygonite) و کریولیت (Na3AlF6, cryolite) آخالها (نواحی) فرار فلوئور و فسفر دارند که می توانند جوشش و حبابها را افزایش دهند که منجر به ایجاد پین هولها (سوراخ سوزنی، pinhole)، حفره دار شدن (pitting) و خزش (crawling) در بعضی از مخلوطها گردد.
سرامیک مشتق از کلمه keramos یونانی است که به معنی سفالینه یا شئی پخته شده است. در واقع منشا پیدایش این علم همان سفالینههای ساخته شده توسط انسانهای اولیه هستند. در واقع قبل از کشف و استفاده فلزات، بشر از گلهای رس به علت وفور و فراوانی آنها و همچنین شکلگیری بسیار خوب آنها در در صورت مخلوط شدن با آب و درجه حرارت نسبتاً پایین پخت آنها استفاده میکرد. آلومینوسیلیکاتها که خاکهای رسی خود آنها به حساب میآیند، از عناصر آلومینیوم، سیلیسم و اکسیژن ساخته میشوند که این سه عنصر بر روی هم حدود 85 درصد پوسته جامد کره زمین را تشکیل میدهند. این سه عنصر فراوانترین عناصر پوسته زمین هستند.