2- Özsüz Seramik Hammaddeler:

... konulu sunumlar: "2- Özsüz Seramik Hammaddeler:"— Sunum transkripti:

1 2- Özsüz Seramik Hammaddeler:
Seramik çamurlarında özsüzleştirici olarak kullanılan maddeler. 1- Anorganik Özsüz Hammaddeler 2- Organik katkı maddeleri 1)Anorganik özsüz hammaddeler: Genelde çamurun kuru direncini, kuruma küçülmesi, ve pişme küçülmesini azaltırlar. Çamurun kuruma süresini önemli ölçüde azaltırlar. Özsüzleştirilmiş bir çamur özlü bir çamura oranla daha kısa sürede ve daha az kurutma hatası göstererek kurur. Bazı özsüz hammaddeler ise ör: feldspat, kalsiyum karbonat, kemik külü gibi büyük ölçüde pişme sıcaklığının ve katkı oranlarının da etkisi ile çamurun içinde eritici özellik göstererek onun daha erken sinterleşmesini sağlarlar.

2 2) Organik katkı maddeleri:
Bu maddeler çamur pişerken yandığından katıldıkları maddenin gözenekliliğini arttırır , ağırlığını azaltır. Kömür, talaş, vs Bu tür katkılar üzerine ağırlık binmeyen duvar tuğlalarının, yalıtım tuğlalarının yapımında kullanılır.

3 KUVARS Kuvars seramik yapının kuruma küçülmesini azaltır, plastikliği düzenlemeye yardımcı olur ve pişme sırasında deformasyon olmaksızın gaz çıkışına izin verir. SİLİKA TETRAHEDRONU: Silis atomu 4 oksijen atomunun arasındaki boşluğa girer. Her oksijen atomunun valans elektron kabuğunda sekiz yerine 6 elektronu vardır. Silis atomunun ise 4 valans elektronu vardır.

4 Kuvarsın doğada çeşitli şekilleri bulunur.
Sadece seramik üretiminde kullanılanlar şunlardır: Kuvars kumu Geniş yataklar halinde doğada bolca bulunur. Genellikle Fe bileşikleri içerir. Demirsiz olanlar seramiklerde kullanılır. Kuvarsit Oldukça temiz kuvars taşıdır. Büyük kayalar halinde bulunur. Seramikte en çok kullanılan kuvars türüdür.% 97 SiO2 içerir. Kömürün oluştuğu bölgelerde bulunur. Empüriteler Al2O3 , Fe2O3, % 0.5 den daha az alkali içerir.

5 Filint taşı Çok küçük kuvars kristallerinin su ile bağlanması ile oluşur. % 82 SiO2 içerir, Yüksek saflığın çok önemli olamadığı yerlerde kullanılır. Ana empürite kalsiyum karbonattır. ( CaCO3) Flint kalsine edildiğinde bağlı bulunduğu su C ve üzerinde bünyeden uzaklaşır. Flint ufalanabilir bir hale gelir. Flint’e Çakmak taşı da denilir. Değirmenlerde öğütme bilyası olarak kullanılır. Diyatomit veya Kizelpur Amorf SiO2’dir. Yüksek porozite ve düşük sıcaklık iletkenliği ile ilginç bir maddedir. Silikatlı kabukları olan canlıların fosilleşmesi sonucu oluşmaktadır. Daha çok fırınlarda izolasyon tuğlası üretiminde kullanılır.

6 Silika Üzerinde sıcaklığın etkisi:
Silikanın üç temel ve dört ara yapısı olmak üzere 7 katı poliformu vardır. 867 0C C C β– kuvars β2 tridimit β – kristobalit sıvı faz (düzenli hegzagonal) (hegzagonal) (kübik) ρ = α’ da artış % ρ = 2.27 α’ da azalma % ρ = 2.32 573 0C C C β1 – tridimit α’ da artış %1.05 α’ da artış % α’ da artış %0.15 α – kuvars C α – kristobalit α – tridimit (tetragonal) (düzensiz hegzagonal) ( % ısıl genleşme katsayısındaki artış =%0.45) = (hacimsel artış %1.35) Kuvars → Tridimit→ Kristobalit→ ergime 2.65g/cm g/cm g/cm3 Kuvars → Tridimit→ Kütlede genişleme Tridimit → Kristobalit Kütlede Küçülme

7 Kuvars Tridimit Kristobalit

8 FELDSPAT . Bazı feldspat minerallerinin kimyasal bileşimi
Yapısındaki alkaliler (Na2O, K2O) nedeniyle kil ve kaolenlere göre ergime derecesi düşüktür. Al2O3 –SiO2 ötektiği C dir. Sadece alümina ve silikattan meydana gelen bir seramiği sinterleyebilmek için fazla enerji harcamak gerekirdi. Na2O-SiO2 ötektiği ~ C dir . Bu sayede seramikler C de kolaylıkla sinterlenebilmektedirler. Başlıca feldspat mineralleri. Mineral adı kimyasal formülü ergime derecesi Potasyum feldspat (Ortoklaz) K2O.Al2O3.6SiO C Sodyum feldspat (Albit) Na2O.Al2O3.6SiO C Kalsiyum feldspat(Anortit) CaO. .Al2O3.2SiO C Na2O K2O CaO Al2O3 SiO2 Albit Ortoklas Anortit 11.0 - 10.9 20.1 19.4 18.4 28.6 68.8 69.7 43.3 . Bazı feldspat minerallerinin kimyasal bileşimi

9 Feldspatlar saf sodyum veya potasyum feldspat olarak bulunmazlar
Feldspatlar saf sodyum veya potasyum feldspat olarak bulunmazlar. Potasyum feldspatlarda bir miktar sodyum, sodyum feldspatlarda da bir miktar potasyum bulunur. Ayrıca feldspatlar içinde bir miktar kuvars ve kaolinlerde bulunur. Feldspat reçete bileşiminin ; Yumuşak porselende ( düşük ısıda sinterlenmiş)% ‘ını Sofra eşyasında %18-30 ‘unu, Elektro porselende %20-28 ‘ini ve Kimyasal- teknik porselende % ‘unu oluşturur. Potasyum feldspat ergidiği zaman viskozitesi yüksek bir sıvı oluşturur. Yani akıcılığı fazla değildir. Bunun sonucu olarak pişirme sırasında seramiğin şekil bozulmalarına karşı mukavemet sağlar. Bu sebeple yer karosu ve fayans gibi ürünlerin gövdesinde yer alırlar. Görevi ise : cam faz meydana getirip taneleri bağlamaktır. Sodyum feldspat eridiği zaman akıcılığı fazla olan bir sıvı meydana getirirler. Bu nedenle sır içine katılır. Mermerle karıştırıldığında erime noktası daha da düştüğünden sır üretiminde kullanılır.

10 Ülkemiz feldspat yönünden zengin ocaklara sahiptir.
Bünyesinde Fe,Ti ve mika bulunan büyük stoklu sodyum ve potasyum feldspat temizleme işlemlerine tabi tutularak feldspat elde edilmektedir. Potansiyel Rezerv Tablosu YER KALİTE VE CİNS REZERV(TON) Aydın-Çine K-Feldspat potansiyel Kütahya-Simav potansiyel Manisa-Gürdeş potansiyel Ankaya Beypazarı 1.150 potansiyel Kırklareli-Üsküp potansiyel TOPLAM TON Bilecik-Söğüt Aplit-Pegmatit potansiyel Bilecik-Hamitabat potansiyel Bilecik-İnhisar potansiyel Balıkesir-Bandırma potansiyel Söğüt-Sarıcakaya potansiyel TON

11 TALK 3MgO.4SiO2 2H2O formülünde olan bir magnezyum silikat mineralidir. İdeal bileşiminde :% 63.5 SiO2 , % 31.7 MgO, VE % 4.8 H2O içerir. Talk kaolene göre daha az su içerdiğinden çekme(büzülme) küçülmesi de daha azdır. Beyaz yeşilimsi ve şeffaf renklerde, kaygan ve yumuşaktır. Yoğunluğu gr/cm3 arasındadır. Talkın ısı ve elektrik iletkenliği zayıftır fakat ateşe dayanıklıdır. Yüksek sıcaklığa ısıtıldığında sertleşir. Asitlerle bozunmaz. (900 0C) MgO.4SiO2 2H2O MgO.SiO2 + SiO2 +H2O

12 Talkın ticari olanları genellikle teorik saflıktan oldukca farklılıklar gösterirler.
Ticari talkın çeşitleri: 1-Sabuntaşı: En az % 50 mineral talk içerir. Sabun taşı kristal yapısı kütle tanecikler halinde olduğundan bazı hallerde talka göre daha iyi şekillendirme özelliğine sahiptir. 2- Steatit: Yüksek saflıkta talklar için kullanılan bir terimdir. En yoğun kullanım alanı elektrik izolatörleridir. Steatit’ in pişme küçülmesi yoktur. Sert bir ürün olduğundan değirmenlerin kaplanmasında , değirmen bilyaları yapımında kullanılır. Talk’ın kullanım alanları: Talk seramikte, boya yapımında, çatı kaplamasında, haşerat ilacı üretiminde , kauçuk ve kağıt sanayinde, kozmetik ve farmakolojide, asfalt dolgu malzemesi yapımında, hayvan yemi ve gübre üretiminde kullanılır. Seramik sanayinde ; talkın ısı ve genleşme özelliğinin çok az olması nedeniyle banyo ve mutfak seramiklerinde ve elektrik sobalarının plakalarında kullanılmasını sağlamıştır. Seramik sanayinde kullanılacak talkta fiziksel ve kimyasal yapı bakımından homojenlik istenir. Ayrıca tane iriliği, dağılımı ve pişme rengi önemlidir. CaO % 0.5, demir oksir % 1.5, ve alümina % 4 den fazla olmamalıdır.

13 WOLLASTONİT CaOSiO2 bileşimindeki vollastonitin teorik bileşimini % 48.3 CaO, ve % 51.7 SiO2 den oluşur. Seramik çamur ve sırlarda kullanılan vollastonit çamurda eritici özellik göstererek, , onun pişme sıcaklığını düşürürler. Karbonat içeren minerallere karşın vollastonit pişirilme sırasında gaz çıkartmadığından , tek pişirim çamurlarında düşük sıcaklıklarda başarı ile kullanılır. Wollastonit kullanıldığında seramik ürünün gerek plastik halde, gerekse kurutulmuş halde iken dayanımı çok yüksektir. Wollastonit ayrıca kurumayı hızlandırır, nemlilik genişlemelerini asgariye indirir. Hamurdaki miktarı arttıkça fırınlama sürecinde kısalma söz konusu olduğundan yakıtta da tasarruf sağlar.

14 KALKER Kimyasal bileşimi CaCO3 olan doğada kristal hali ile kireçtaşı, mermer ve amorf hali ile tebeşir olarak bulunur. CaCO3 ‘un erime noktası C gibi oldukça yüksektir. Ancak bir başka madde ile karışımının pişme sırasında birleştiği maddenin erime noktasını yükselteceğine tam tersi erime noktasını düşürür. CaCO3 ‘ün kendisi veya bir diğer meteryalin içinde olup olmadığı, hidroklorik asit ile araştırılır. CaCO3+2HCL CaCl2 +H2O +CO2 Çıkan CO2 asitin maddeye damlatıldığı yerde kabarcıklanma ve köpürmeye yol açar. Kireç taşı çimento ve kireç üretiminde hammadde olarak kullanılır. Seramik endüstrisinde ise en çok metalurji fırınlarında kullanılan silika tuğlaların üretiminde kullanılır. Mermer küçük CaCO3 kristallerinden oluşur. Seramik endüstrisinde çamur ve sırların bileşimine girer. İri taneli ve iyi dağıtılmamış kalker, çamur içinde hatalara neden olur. Pişme sonunda oluşan CaO ortamdan çok çabuk su çeker. Ve hacmi %20 oranında büyür. CaO + H2O Ca(OH)2 Bu ise çamurun yer yer atmasına ve geride oyukların kalmasına neden olur. Alınacak önlemlerin başında kalkın hangi formda olursa olsun çok ince öğütülüp çamurun içinde çok iyi dağıtılması gereklidir. Diğer bir önlemde kalsine edilerek ilavedir bu durumda CaO bir silikat oluşturacak şekilde çamurdaki ince öğütülmüş serbest silika ile reaksiyona girerek su ile başka reaksiyona girmez. CaO + SiO2 CaSiO3

15

16 YAPAY OLAN ÖZSÜZ SERAMİK HAMMADDELERİ ( İleri teknoloji seramik hammaddeleri)
Oksit seramikleri( ZrO2 , Al2O3, BeO, MgO, vs…) Manyetik seramikler ( ZnFe2O4, VS) Ferro elektrik seramikleri ( BaTiO3 vs) Nükleer yakıtlar ( UO2 , UN, ) Nitrürler, karbürler, borürler( Si3N4, SiC, B4C vs ) kapsamaktadır

17 ALÜMİNYUM OKSİT ( Al2O3) Alümina doğada hidrate alüminyum oksit minerali olarak bulunur. Al(OH)3 ( boksit) Al2O3 tozu büyük miktarlarda bayer prosesiyle boksit mineralinden üretilir. Ayrıca alümina tuz çöktürme ( AlCl3 ve Al(NO3) 3 ) ve sol- jel yöntemiyle de üretibilmektedir. Ergime noktası C olan alümina kimyasal maddelere ve mekanik yüklere karşı en dayanıklı malzemelerden biridir. Alümina oksitleyici ve redükleyici atmosferlerde C ye kadar kullanılabilir. Elektriksel özellikleri bakımından çok iyi bir yalıtkandır. Alümina tozu: laboratuar gereçleri, potalar, yüksek sıcaklık çimentoları, kum püskürme nozulleri, zırhlar, aşındırıcılar, ve çok sayıda parça imalatında kullanılır. Her yıl yüzmilyonlarca ton alümina tozu alümina esaslı parça üretiminde kullanılmaktadır.

18 SİLİSYUM KARBÜR (SİC) Silisyum karbür: fırın plaka ve refrakter malzemelerin yapımında, elektrik dirençli ısıtıcı elementler, aşındırıcılarda, ısı motorlarında yüksek oranda gerilmeye maruz kalan parçaların yapımında kullanılmaktadır Ticari olarak büyük miktarlarda Acheson prosesiyle sentezlenmektedir. Acheson prosesi ; SiO2 kumunun - kok (C) ile reaksiyonu esasına dayanır. SiO2 + 3C SiC + 2CO

19 BOR KARBÜR (B4C) 2B2O3 + 7C B4C + 6 CO
Bor karbür yüksek ergime sıcaklığı , yüksek sertlik, düşük yoğunluk ( 2.4 gr/cm3) , kimyasal maddelere karşı üstün direnç, yüksek nötron absorblama ve üstün mekanik özellikleri nedeniyle günümüzde ileri teknolojinin önemli bir malzemesidir. Bor karbürün yüksek sertlik ve düşük yoğunluk özelliklerine sahip olduğu için, mukavemet / yoğunluk oranı yüksek olan en ideal hafif zırh malzemesidir. Nükleer enerji santrallerinde radyasyondan korunma amaçlı yakıt yükleme çubuğu olarak kullanılır.. Elektriksel amaçlı kullanımı ise 2200 oC ye kadar güvenilir bir şekilde sıcaklık ölçümü yapabilen B4C-C termakapullardır. Günümüzde ekonomik olarak bor karbür toz üretimi borik asitten hareketle yapılmaktadır. Hammadde olarak borik asit- petrol koku karışımının kullanılması durumunda grafit dirençli fırın kullanılmaktadır. 2B2O3 + 7C B4C CO Sonuçta elektrod çevresinde yüksek yoğunlukta bor karbür oluşumu gerçekleştirilir