seramİk teknolojİsİ -1

SERAMİK TEKNOLOJİSİ -1

SERAMİK

• Doğada bileşikleri halinde bulunan elementlerin, uygun karışımlarının ısı enerjisinden yararlanarak ürün elde etmek şeklinde tanımlanır.

• Çömlek, yapı malzemeleri, porselen, refrakter ürünler, cam, çimento, emaye, abrasif(aşındırıcı),kesici, kapasitör, teknik(ileri)seramikler…

• Metal veya metal alaşımı olmayan inorganik malzemelerin istenilen tane boyutuna indirgenerek , şekillendirilip, sinterleştirilmesi sonucunda elde edilen kendine has özellikleri bulunan mukavemetli yapılara seramik denir.

SERAMİK

SERAMİK ÜRÜNLERİN ÇEŞİT VE YAPILARI

• PİŞMİŞ KİL ÜRÜNLERİ• ISIYA DAYANIKLI(REFRAKTER) ÜRÜNLER• İNCE VE BEYAZ PİŞEN ÜRÜNLER• TEKNİK SERAMİKLER

PİŞMİŞ KİL ÜRÜNLERİ

• Doğada bulunduğu şekli ile işlenip genelde kırmızı ve tonlarında pişen ürünlerdir.

• Demiroksitçe zengin kil yataklarından elde edilip inşaat sektöründe çokça kullanılır.

• Yüke dayanımları az, su emmeleri yüksektir.

• İnşaat tuğlaları, baca ve başlık tuğlaları, saksı ve bahçe seramikleri, kiremitler.

Seramik teknolojisinde çok sık karşılaşacağımız elementlerin sembolleri :

Element ismi Sembol Element ismi sembol

Altın Au Aluminyum Al

Arsenik As Azot N

Bakır Cu Baryum Ba

Berilyum Be Bor B

Brom Br Bizmut Bi

Çinko Zn Demir Fe

Flor F Fosfor P

Element ismi

Sembol Element ismi

Sembol

Gümüş Ag Hidrojen HKadmiyum Cd Kalay SnKalsiyum Ca Karbon CKlor Cl Kobalt CoKrom Cr Kurşun PbKükürt S Lityum LiMagnezyum Mg Mangan Mn


Element ismi

Sembol Element ismi

sembol

Lityum Li Magnezyum MgMangan Mn Molibden MoNikel Ni Oksijen OSilisyum Si Sodyum NaTitan Ti Potasyum KZirkonyum Zr Volfram W


SERAMİK HAMMADDELERİ• ÖZLÜ SERAMİK HAMMADDELERİ:

• SU İLE YOĞURULABİLEN DAĞILMADAN KOLAYLIKLA ŞEKİLLENDİRİLEBİLEN KURUDUKLARI ZAMAN VERİLEN ŞEKLİ MUHAFAZA EDEN HAMMADELERDİR.

• ÖZSÜZ SERAMİK HAMMADDELERİ:

• ÇOK İNCE ÖĞÜTÜLEBİLSELER BİLE SU İLE KOLAYCA ŞEKİL VERİLEMEYEN, ŞEKİL VERİLSE BİLE DIŞ ETKENLER DOLAYISIYLA BUNU MUHAFAZA EDEMEYEN VE DAĞILABİLEN HAMMADDELERDİR.

ÖZLÜ SERAMİK HAMMADDELERİ

• Primer eruptif kayaçların doğal ve buna yardımcı fiziksel ve kimyasal etkenler ile aşınıp, bozunup,ufalanıp taşınması, sürüklenmesi sonucu KAOLİN ve KİLLER oluşmuştur.

• KAOLİN: primer oluşum/ erken çöken/ temiz• KİLLER: sekonder oluşum/ tabakalar şeklinde

çökelme/

Özlü seramik hammaddeleri/ KAOLİN GRUBU

• Nakrit, dikkit, KAOLİNİT: (Al2O3. 2SiO2. 2H2O)• ANOKSİT• HULLOYSİT• ALLOFAN

KAOLİNİT; genellikle çoğu plastik seramik hammaddelerinin esas mineralidir. Su içeren aluminyum silikattır*. Si2O5 grubu tipik olup yaprak veya kat dokulu silikatların belirtisidir.

* Silikat grubu

• Tüm silikatların esas yapı taşı , ortada silisyum iyonunun bulunduğu dört oksijen iyonlu bir tetraeder(= dörtyüzlü) yapıdır.

Kaolinitin mineral yapısı:

• İki tabakalı/ tabakalar dörtgen ve sekizgen • Ham olarak % 39,50 Al2O3 - % 46,55 SiO2 - %

13,95 H2O içerir.

• PROFİLLİT• MONTMORİLLONİT• BEİDELİT• NONTRONİT• SAPONİT

Özlü seramik hammaddeleri/ MONTMORİLLONİT GRUBU

• Kuru haldeki MONTMORİLLONİT bünyesine su alarak ilk hacminin 16 katına kadar kristal iskeletini genişletebilir.

• Kaolinitin iki tabakalı mineral yapısına karşın montnorillonit 3 tabakalı mineral yapısındadır.

• Hiçbir zaman saf halde bulunmaz .

• Genellikle bentonit formunda bulunan mineral emaye , sır ve çamurlarda plastiklik için kullanılır.

Özlü seramik hammaddeleri/ MONTMORİLLONİT GRUBU

ÖZSÜZ SERAMİK HAMMADDELERİ

• 1. ANORGANİK ÖZSÜZ HAMMADDELER:

» KUVARS» FELDİSPAT»KALK»MAGNEZİT»DOLOMİT»WOLLASTONİT»BOKSİT»KORUND» TALK


• 2. YAPAY OLAN ÖZSÜZ SERAMİK HAMMADDELER:

» ŞAMOT» SİLİSYUM KARBÜR» ZİRKON OKSİT» KALSİYUM FOSFAT

Katıldığı seramik çamurunu özsüzleştirerek plastikliğini azaltırlar. Genelde çamurun kuru direnç, kuru küçülme, pişme küçülmesini azaltıp su emmeyi arttırırlar. Özsüzleştirilmiş bir çamur özlü bir çamura göre daha kısa sürede ve hatasız kurutma göstererek kurur.

Pişme sıcaklıklarını genelde yükseltmelerine rağmen geniş sinterleme intervali sağlamaları ile seramik ürünler için avantaj sağlar. Çünkü geniş sinterleme intervali ne sahip bünyelerde pekişme daha iyi olur. Bazı özsüz seramik hammaddeleri (feldspat pegmatit gibi) ergiticilik özelliği göstererek erken sinterleşmeyi sağlar .


• Kuvars (SiO2)• Feldspatlar– K-Feldspat/orthoklas (K2O.Al2O3.6SiO2)

– Na-Feldspat/albit (Na2O.Al2O3.6SiO2)

– Ca-Feldspat/anorthit (CaO.Al2O3.2SiO2)


• Kalk (CaCO3):• Magnezit ( MgCO3)• Dolomit (CaCO3. MgCO3)• Wollastonit (CaO. SiO2)• Boksit ( Al2O3.2H2O)• Kround (sentetik olarak Al(OH)’ın çöktürülmesi

ile Al2O3, saf olarak nadiren Al2O3)• Talk ( 3MgO.4SiO2.H2O)


• Kalk (CaCO3):• Magnezit ( MgCO3)• Dolomit (CaCO3. MgCO3)• Wollastonit (CaO. SiO2)• Boksit ( Al2O3.2H2O)• Kround (sentetik olarak Al(OH)’ın

çöktürülmesi ile Al2O3, saf olarak nadiren Al2O3)

• Talk ( 3MgO.4SiO2.H2O)


SERAMİK HAMMADDELERE UYGULANAN TEST VE ANALİZLER

• Hammadde seçiminde dikkat edilmesi gereken hususlar vardır. Hammadde seçimini üç ana başlıkta inceleriz.

• 1)Kimyasal Açıdan • 2)Minerolojik Açıdan • 3)Fiziksel Açıdan

1)Kimyasal Açıdan

* Ana bileşenlerinin bilinmesi gerekir, Fe2O3, TiO2,MnO2 miktarı ne kadar olması gerektiği,

• sülfatlar pişirme esnasında yapıyı terk eder. Pişirme esnasında gaz halinde olan sülfatlar 200-250 C ye düştüğünde çökme meydana getirerek fırına zarar verir. Genellikle max. % 0.5 sülfatlı kil ve kaolen tercih edilir.

• Suda çözünen tuzlar tespit edilmelidir. Döküm ,veya plastik şekillendirmelerde istenmezler. Flor çevre açısından önem arz eder. Pişirim sırasında HF asidi olarak çevreye yayılır ve kirlilik yapar.

2)Minerolojik Açıdan

• Ana mineral bileşenler ve kristal yapı nedir?• Kil bileşenleri bilinmelidir.• Düzenli veya düzensiz kristal yapısının olup

olmaması.

3)Fiziksel Açıdan

• Tane büyüklüğü • Tane boyut dağılımı • spesifik yüzey alanı

Ne kadar ince taneli ise o kadar plastiklik özelliği vardır. Ham mukavemet iyidir.Bunun yanında küçülmeler yüksektir. Sinterlenmeleri iyi su emmeleri düşüktür.

Kilin Özellikleri:

• Plastisite, • Kohezyon, • Renk • Rötre

Plastisite:

• . Kilin plastisite özelliği kazanabilmesi için muhakkak surette su ile karıştırılması gereklidir. Su dışında hiçbir madde kile plastisite özelliği kazandırmaz.

Kohezyon:

• kil hamuruna kuruduğu zaman kendisine verilmiş olan şekli muhafaza etme kabiliyeti sağlar.

Renk:

• Kilin saf olması halinde rengi beyaz olur ve kaolen adını alır.

• kilin pişmeden evvelki rengi piştikten sonrada aynı renkte kalacağını göstermez. Çünkü oksitlerin yüksek ısı derecelerinde renkleri değişir.

Rötre:

• kil hamurunun kuruma sırasında hacmi küçülür. Bu olaya kilin rötre yapması denir. Rötre, kilin kuruması sırasında olduğu gibi pişmesi sırasında da devam eder.

SERAMİK MALZEMENİN SINIFLANDIRILMASI

• I- Boşluklu seramik malzeme• A) Kaba seramikler• 1- Pişmiş toprak malzeme• Tuğla ve Kiremit• Taşıyıcı döşeme malzemesi• Değişik kaplama malzemesi• Dekoratif malzeme• Diğer pişmiş toprak malzeme2- Ateşe dayanıklı malzeme (refrakter malzeme)

• B) İnce seramikler - Fayanslar• · Adi fayanslar• · Karo ve Sıhhi tesisat fayansları• · Kalaylı fayanslar• · Mozaik fayanslar• · Plaket fayanslar• · Bisküvi fayanslar

• II-Yarı boşluklu seramikler• · Kaplama malzemesi• · Sıhhi tesisat malzemesi• III-Boşluksuz seramik malzemeler• A) Greler• · Karo ve Mozaik greler• · Sıhhi tesisat greler• · Kimyasal endüstrisi greler

• B) Porselenler• · Sıhhi tesisat malzemesi• · Alçak ve yüksek gerilim izolatörleri• · Mutfak eşyası• · Mozaik porselenler• · Özel porselenler• · Bisküvi porselenler

SERAMİK MALZEMENİN ÜRETİMİ

• Hamurun hazırlanması• Hamurun şekillendirilmesi• Hamurun kurutulması• Hamurun pişirilmesi

Seramik malzemeler şu amaçla sırlanır:

• · Su geçiren bir seramik malzemeyi su geçirmez hale getirmek.

• · Boşluklu veya boşluksuz bir seramik malzemeyi renklendirmek ve iyi bir görünüş kazandırmak için ,

• · Seramik malzemeyi kir tutmaz ve kolay temizlenir hale getirmek için,

SERAMİK MALZEMELERİN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ

• Geometrik özellikler: • Birim ağırlık: • Hacim ağırlık:• Su emme: • Özgül su emme: • Dona dayanıklılık:• Isı iletkenliği: • Isı genleşme katsayısı (ısıl genleşme): • Rengin ışığa dayanımı:

TEKNOLOJİ - 1

Fazla sulu bir döküm çamuru;

• Kalıpları ıslatır.• Dökümün

kalıptan çıkma süresini uzatır.

• Kalıp içinde çatlamalara neden olur.

Elektrolit ilavesi;

• Su oranını azaltarak istenilen akışkanlığı sağlar

• Elektrolitler taneciklerinyüklerini değiştirerek etkinbir şekilde su içinde dağıl-malarını sağlar.

Yaygın olarak kullanılan elektrolitler:

• KALINLIK ALMA HIZI YÜKSEK OLUP DÖKÜLEN YARI MAMÜL DAHA YUMUŞAK OLMAKTADIR.

• Tiksotropik: durgunken bir jel gibi karıştırıldığında viskoz bir sıvı gibi davranan madde.

• Döküm çamurlarında; sulu ortamda bulunan itme kuvvetleri ortamdan suyun uzaklaşması ile çekme kuvvetleri tarafından yenilirler. Partiküller üstüste birikmeye başlar. Alçı kalıba dökülen çamurun suyu alçı kalıp tarafından çekilir. Böylece zaman ilerledikçe kalıbın iç yüzeyinde kalıbın şekline uygun katı ile sıvı özellikleri arasında bir bölge teşekkül eder. İyi bir döküm çamurunda kalınlık alma hızı mümkün olduğunca yüksek olmalıdır.

• ŞEKİLLENDİRME YÖNTEMİNİN SEÇİMİNDE ROL OYNAYAN ETMENLER:

• Çamurun bileşimi ve yapısı• Kullanım alanı ve amacı• Üretimin sayısal verimliliği• Yeni çamur teknolojilerinden

yararlanma olanakları• Ürünün biçimsel yapısı

TİKSOTROPİ

1. KİL, KAOLEN YA DA DÖKÜM ÇAMURUNUN BİR ZAMAN BİRİMİ İÇİNDE BELLİ BİR ARALIKTAN AKITILARAK AKIŞKANLIĞI ÖLÇÜLÜR.

2. AYNI ÇAMURA HAREKET ETTİRİLMEKSİZİN AYNI İŞLEM YARIM SAAT SONRA TEKRAR UYGULANIR.(İKİNCİ AKIŞKANLIK)

3. İKİ AKICILIK ARASINDAKİ FARKIN % DESİ TİKSOTROPİ ORANINI VERİR.

KURUMA VE PİŞME KÜÇÜLMELERİ

• Seramik hamurları şekillendirildikten sonra kuruma sürecinde hazırlandıkları su oranına bağlı olarak (kuruma küçülmesi) ve pişme sürecinde pişirildikleri dereceye bağlı olarak (pişme küçülmesi) ayrı oranlarda küçülme gösterirler.

• Ürünün niteliklerine göre bu küçülmelerin belli bir yüzdeyi geçmesi istenmez.

• Porselen gibi yüksek dereceli ürünlerde %16 daha düşük dereceli seramiklerde % 10 küçülmenin üzeri istenmez.



L kenar uzunluğu

Kuru dayanıklılık

• Kuru dayanıklılığın önemi şekillendirilmiş olan seramik mamülün taşınması, çapaklarının alınması, süngerlenmesi gibi işlemlere kırılmadan dayanıp dayanamayacağını göstermesidir.

Pişme sonrası analizler

• PİŞME RENGİ:SIR VE BÜNYEDE BEYAZLIK İSTENİR!!!Pişme rengi renk veren safsızlıklara, pişme

sıcaklığına, pişme atmosferine bağlı olarak değişir.

Genel olarak hammaddelerde renk veren maddeler Fe2O3, TiO2, MnO2

PİŞME RENGİ:

Fe2O3 yükseltgen atmosferde yüzdesine bağlı olarak kremden kahverengine kadar değişik renkler verir. İndirgen atmosferde ise siyah bir renk verir.

Yükseltgen atmosferde kendisi de beyaz olduğu için hiç renk vermeyen TiO2, indirgen atmosferde mavi-gri renkler verir.

Az rastlanmasına rağmen MnO her ortamda siyah renk verir.

seramİk teknolojİsİ -1

Documents