Seramik Teknolojisi I

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…
SERAMİK
• 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 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
Seramik teknolojisinde çok sık karşılaşacağımız
elementlerin sembolleri :
Element
ismi
Gümüş
Kadmiyum
Kalsiyum
Klor
Krom
Kükürt
Magnezyum
Sembol
Ag
Cd
Ca
Cl
Cr
S
Mg
Element
ismi
Hidrojen
Kalay
Karbon
Kobalt
Kurşun
Lityum
Mangan
Sembol
H
Sn
C
Co
Pb
Li
Mn
Seramik teknolojisinde çok sık karşılaşacağımız
elementlerin sembolleri :
Element
ismi
Lityum
Mangan
Nikel
Silisyum
Titan
Zirkonyum
Sembol
Li
Mn
Ni
Si
Ti
Zr
Element
ismi
Magnezyum
Molibden
Oksijen
Sodyum
Potasyum
Volfram
sembol
Mg
Mo
O
Na
K
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.
Özlü seramik hammaddeleri/
MONTMORİLLONİT GRUBU
•
•
•
•
•
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.
ÖZSÜZ SERAMİK HAMMADDELERİ
• 1. ANORGANİK ÖZSÜZ HAMMADDELER:
» KUVARS
» FELDİSPAT
» KALK
» MAGNEZİT
» DOLOMİT
» WOLLASTONİT
» BOKSİT
» KORUND
» TALK
ÖZSÜZ SERAMİK HAMMADDELERİ
• 2. YAPAY OLAN ÖZSÜZ SERAMİK HAMMADDELER:
» ŞAMOT
» SİLİSYUM KARBÜR
» ZİRKON OKSİT
» KALSİYUM FOSFAT
ÖZSÜZ SERAMİK HAMMADDELERİ
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 .
ÖZSÜZ SERAMİK HAMMADDELERİ
• Kuvars (SiO2)
• Feldspatlar
– K-Feldspat/orthoklas (K2O.Al2O3.6SiO2)
– Na-Feldspat/albit (Na2O.Al2O3.6SiO2)
– Ca-Feldspat/anorthit (CaO.Al2O3.2SiO2)
ÖZSÜZ SERAMİK HAMMADDELERİ
•
•
•
•
•
•
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)
ÖZSÜZ SERAMİK HAMMADDELERİ
•
•
•
•
•
•
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)
TEKNİK AÇIDAN
HAMMADDELER
Sentetik
Hammaddeler
(Plastik Özelliği
Yoktur)
Doğal Hammaddeler
Şekillendirilebilir
Hammaddeler
Şekillendirme özelliği
olmayan H.Maddeler
OKSİDİK OLMAYAN
SiC
Si3N4
C
Barit
OKSİDİK
Al2O3
ZrO2
TiO2
MgO
CaO
BaO
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 malzeme
2- 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:
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 taneciklerin
yüklerini değiştirerek etkin
bir şekilde su içinde dağılmalarını 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.
KURUMA VE PİŞME KÜÇÜLMELERİ
• Porselen gibi yüksek dereceli ürünlerde %16
daha düşük dereceli seramiklerde % 10
küçülmenin üzeri istenmez.
KURUMA VE PİŞME KÜÇÜLMELERİ
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.