Dokuz Eylül Üniversitesi

Mühendislik Fakültesi

Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

Seramik Malzemeler Dersi

Deney Raporu

Grup No:

Deney Tarihi:

Rapor Teslim Tarihi:

Deneyin Adı: Ateş Zayiatı, Yüzey Nemliliği, Pişirme Rengi, Aside Karşı Tepkime

DENEYİN AMACI:

Yüzey nemliliği deneyi; malzemede bulunan fiziksel suyu gidermek amacıyla uygulanır.

Ateş zayiatı deneyi; malzemede istenmeyen kimyasal su, organik madde ve karbonatları gidermek

için uygulanır.

Pişme rengi deneyi; malzemenin rengi, bize pişirme sıcaklığı ve içerdiği metal oksit hakkında bilgi

verdiği için uygulanır.

Aside karşı tepkime deneyi ise; karbonat, malzemenin mukavemetini düşürdüğü için, numune HCl

asidi ile tepkimeye sokularak, varsa yapısındaki karbonatı gidermek amacıyla aside karşı tepkime işlemi

amacıyla uygulanmaktadır.

TEORİK BİLGİLER:

1. ATEŞ ZAYİATI (KIZDIRMA KAYBI)

Seramik malzemelerin kurutma ya da sinterleme işlemlerinde, kaybolan malzeme miktarları ölçümü

için kullanılır. Seramik malzemelerin yapısındaki organik maddeler, sinterleme sırasında yanarlar;

kimyasal su ise 300°C – 400°C’de buharlaşır. Karbonatlar ise, belirli sıcaklıklarda bozunarak CO 2

şeklinde çıkarlar. Bu işlemlerin hepsi kızdırma kaybı olarak adlandırılır. Seramik hammaddeler çamur

haline getirilip şekillendirme işleminde şekillendirildikten sonra, sinterleme işlemine tabi tutulurlar. Bu

işlem sırasında, parçada ağırlık ve hacim değişimleri meydana gelir. Parçanın en son halinin istenilen

boyutlarda olması için, sinterleme işleminden sonra, parçada oluşacak ağırlık kaybı önemli bir

parametredir. Bu nedenle seramik çamurun hazırlanmasından önce ağırlık kaybı tespit edilip, üretim

aşamasında yaşanacak kayba göre, fazladan malzeme ilavesi yapılır.

1

2. YÜZEY NEMLİLİĞİ

Seramik malzemelerin şekillendirilmesi sırasında farklı işlemler için, farklı nem oranları vardır.

Reçeteye göre hazırlanan seramik çamurlar belli aşamalardan geçerek, gerekli nem değerine

ulaştırılırlar. Fakat hammaddeler ortam koşullarına bağlı olarak bünyelerinde bir miktar nem tutarlar. Bu

nedenle çamurda hedeflenen nem değerine erişilemeyebilir. İşlem için gerekli nem değerine ulaşabilmek

için hammaddelerin bünyelerinde ne kadar nem tuttuklarının belirlenmesi gerekir.

3. PİŞİRME RENGİ

Seramik malzemeler, üzerlerine sır veya pasta ile çeşitli renkler verilerek kullanılmaktadırlar. Yüzey

üzerinde istenen renklerin elde edilebilmesi için, üretim aşamasında beyaz renkli hammaddeler tercih

edilmektedir. Pişme rengi; sinterleme sıcaklığı ve süresine, içinde bulunan metal oksidin cinsine ve

miktarına bağlıdır. Bu nedenle hammaddelerin sinterleme işleminden sonra, oluşturdukları renk

belirlenmelidir.

4. ASİDE KARŞI TEPKİME

Hammaddeler içinde bulunan karbonatlı bileşikler sinterleme işlemi sırasında sıcaklığın artmasıyla;

CaCO3 (k )+2HCl(aq )⟶CaCl2 (aq )+CO2 (g )+H 2O(s) tepkimesine göre CO2 gazı oluştururlar.

Dolayısıyla; işlem sırasında oluşan bu gaz, parçada çeşitli boşluklar oluşturarak, çatlak oluşmasına

neden olurlar. Bu nedenle hammaddelerin içlerinde karbonatlı bileşiklerin bulunup bulunmadığı tespit

edilmelidir.

DENEYİN YAPILIŞI:

1. ATEŞ ZAYİATI

Deneyde kullanılacak olan hammadde preslenir. Preslenen hammaddenin ağırlığı, sinterleme

öncesinde ve sonrasında belirlenir. Sinterleme işleminde oluşan değişimin yüzde olarak ifadesi, bize ateş

zayiatı değerini verir.

Ateş Zayiatı (% )=Sinterleme öncesi kütle−Sinterleme sonrası kütleSinterleme öncesi kütle

∗100

2. YÜZEY NEMLİLİĞİ

Yüzey nemliliği belirlenecek malzemeden, belli bir miktar alınır ve bu malzemenin ağırlığı ölçülür.

Ardından malzeme, etüv fırına yerleştirilerek 100(±5)°C değerine ısıtılır ve numune tartılır. Belirli

aralıklarla bu numune üzerinden, ağırlık kaybı oluşmayacak duruma gelene kadar, ağırlık ölçümleri

yapılır. Zaten birkaç işlemden sonra ağırlık kaybı yaşanmaz, yani fiziksel su uzaklaşmıştır. Numunedeki

2

ağırlık değişiminin yüzdesel olarak ifadesi, bize yüzey nemliliği değerini verir.

Yüzey Nemliliği (% )=Fırınöncesi ( ilk ) kütle−Fırın sonrası(son)kütle

Fırınöncesi (ilk )kütle∗100

3. ASİDE KARŞI TEPKİME

Test edilecek hammaddeler, deney kabına yerleştirilir ve üzerlerine HCl damlatılır. Bu işlemden

sonra eğer hammaddede karbonatlı bileşikler varsa;

CaCO3 (k )+2HCl(aq )⟶CaCl2 (aq )+CO2 (g )+H 2O(s) tepkimesine göre CO2 gazı çıkışı

meydana gelir ve köpürme gözlemlenir.

İSTENENLER:

1. METAL OKSİTLERİN VERDİKLERİ RENKLER

Tablo 1: Renk verici oksitler ve verdikleri renkler.

RENK VERİCİ OKSİT VERDİĞİ RENK

Bakır Oksit (CuO, Cu2O) Mavi-yeşil, yeşil, turkuaz, Çin kırmızısı, bakır kırmızısı

Demir oksit (FeO,Fe2O3,Fe3O4)

Sarı, kahverengi, kızıl kahverengi, şarap kırmızısı, gri mavi

ve koyu gri

Kobalt oksit (CoO,Co2O3,Co3O4) Mavi, turkuaz, siyah

Krom oksit (Cr2O3) Sarı, yeşil, kırmızı

Mangan dioksit (MnO2) Mor, kahverengi, siyah

Nikel oksit (NiO, Ni2O3) Gri, kahve, mavi, pembe

Kalay dioksit (SnO2) Beyaz örtücü

Zirkon dioksit (ZrO2) Beyaz örtücü

Antimon oksit (Sb2O3,Sb2O5) Beyaz örtücü

Titan dioksit (TiO2) Beyaz örtücü kristal oluşturucu, matlaştırıcı

Uran oksit (UO2,UO3) Sarı, turuncu, kırmızı

Selen bileşikleri (se-) Örtücü gri beyaz, selen kırmızısı

3

2. YÜZEY NEMLİLİĞİ ORANI

Yüzey nemliliği deneyinde öncelikle boş kroze ağırlığı ölçüldü ve 26,2 gram olarak tespit edildi.

Daha sonra, kroze içine numune konularak yapılan ölçümde 38,2 gram tespit edildi. Yani, kroze

içerisindeki numunemiz 38,2gram−26,2gram=12 gram olarak tespit edildi. 12 gramlık numunemiz,

kroze içerisinde, etüv fırını içerisinde 1000°C’de, 1 saat boyunca bekletilerek fiziksel su giderme

işlemine tabi tutuldu. Etüv fırınındaki işlem üç kere tekrarlandı. İlk bekletme sonucu ölçümde kroze ile

birlikte numunenin ağırlığı 37,4873 gram, ikinci bekletme sonucu ölçümde ağırlık 37,4845 gram,

üçüncü bekletme sonucu ölçümde de yine 37,4845 gram olarak bulundu. Numunemizin son ağırlığı ise,

kroze ağırlığı çıkarılarak 11,2865 gram olarak bulundu.

Yüzey Nemliliği (% )=Fırınöncesi ( ilk ) kütle−Fırın sonrası(son)kütle

Fırınöncesi (ilk )kütle∗100

Yukarıdaki formülden yola çıkarak elde edilen yüzey nemliliği yüzdesi şu şekilde bulunmuştur:

Yüzey Nemliliği (% )=12gram−11,2865 gram12gram

∗100

Yüzey Nemliliği (% )=%5,94

3. ATEŞ ZAYİATI ORANI

Ateş zayiatına uğrayacak malzeme preslendikten sonra sinter işlemine tabi tutulur. Presleme

işleminden sonra, numunenin ağırlığı 28,7 gram olarak ölçüldü. Daha sonra numune 1000°C’de, 1 saat

sürede sinterleme işlemi uygulandı. Sinterleme işleminden sonra ağırlık 27,2 gram olarak ölçüldü.

Ateş Zayiatı (% )=Sinterleme öncesi kütle−Sinterleme sonrası kütleSinterleme öncesi kütle

∗100

Yukarıdaki formülden yola çıkarak elde edilen ateş zayiatı yüzdesi şu şekilde bulunmuştur:

Ateş Zayiatı (% )=28,7gram−27,2gram28,7 gram

∗100

Ateş Zayiatı (% )=%5,23

SONUÇ VE YORUM:

4

Yapılan deneylerin seramik üretiminde ayrı ayrı önemi vardır. Seramik üretiminin sinterleme

kısmında oluşacak ağırlık ve hacim kayıpları bize hasar olarak geri dönmemesi için, ateş zayiatı iyi bir

şekilde hesap edilmeli ve gerekli önlemler alınmalıdır.

Her farklı üretimde, farklı nemlilik oranı mevcuttur. Bunun için de hammaddeler içindeki su oranı,

yüzey nemliliğini bizlere verir. Hangi türde üretim yapılacak ise, ona göre nemlilik tayini yapmak son

derece önemlidir.

Pişirme işleminde, metal oksitlerin cinsine göre, farklı renkler ortaya çıkabilir. Özellikle seramik

üzerine desen, renk vermek için veya tamamen beyaz bir ürün elde etmek için, pişirme rengine dikkat

etmek gerekir.

Özellikle karbonatlı bileşiklerin bulunduğu malzemeler (hammaddeler), aside karşı tepkime verip,

tepkime sonucunda ortamda gaz oluşumu görülebilir. Bu tepkime nedeniyle malzemede, boşluklar ve

çatlaklar görülebilir. Bu durumdan kaçınılması için, hammaddelerin aside karşı tepkime

KAYNAKLAR:

HAZIRLAYANLAR:

5