ما هو الخزف وكيف يتم ذلك

الخزف هو مادة في كل مكان، والمعروف في جميع أنحاء العالم لمتانته، وبراعة وجاذبية بصرية. وهي مصنوعة من مجموعة مختارة من المواد - ولكن في كثير من الأحيان بما في ذلك الكاولين. الكاولين ومجموعة واسعة من المعادن والمواد الأخرى متوفرة من Pegmatite الأفريقية، الذين يجمعون بين أوسع مجموعة مختارة، والوصول إلى أبعد وأكثر خبرة لتوفير المنتج المناسب في الوقت المناسب.

الخزف هو اسم لسلسلة من السيراميك التي يتم إجراؤها عن طريق تسخين المواد المكونة لها في فرن في درجات حرارة تتراوح بين 1200 و 1400 درجة مئوية ، وغالبا ما تحتوي على
الكاولين
. يمكن تجميع الخزف في ثلاثة أنواع متميزة: عجينة الصلب، عجينة لينة والصين العظام. وتستند هذه التجمعات الثلاثة على تكوين المعجون المستخدم في صنعها ودرجة الحرارة التي أطلقت عليها. الخزف السيراميك بارزة لقوتها والتلوين الأبيض - على الرغم من أن المواد تأخذ الزجاج والأصباغ بشكل جيد. صلابة المواد تنبع من عملية التزجيج وتشكيل mullite خلال عملية التدفئة داخل الفرن (1). الخزف غالبا ما يعتبر السيراميك متفوقة، نظرا لقوته وحساسية، ولكن من الصعب جدا لتصنيع بالمقارنة مع الأواني الترابية أو stoneware. الخزف غير منفذة، من الصعب، ومقاومة للغاية للصدمات الحرارية والكيميائية، شفافة (اعتمادا على سمك) وقوية جدا.

صناعة الخزف

مثل جميع السيراميك الأخرى، وعملية لجعل الخزف بسيط. يتم خلط الطين مع المواد المضافة، على شكل ثم أطلقت في فرن. الشيء الوحيد الذي يختلف عن الخزف هو هويات المواد المكونة ، ودرجة حرارة الفرن ، والأهم من ذلك ، تشكيل mullite.

تشكيل mullite

واحدة من المراحل الرئيسية في تصنيع الخزف هو تشكيل في الموقع من mullite(2). موليت هو مادة الألومينوسيليكات واعتمادا على قياس الاستواء، لديه الصيغة 3Al2O32SiO2 و 2Al2O3 SiO2. وهو معدن نادر جدا في الأرض، ولكن من المفهوم أن تتشكل في حوالي 1100 درجة مئوية من المواد نوع الفلسبار والكاولين خلال عملية إطلاق الفرن.

shutterstock_1518795782 واسعة

المواد التأسيسية

يتكون الخزف من خليط ساخن من السيليكا والطين
والفلسبار
ومواد الصوان من أحجام الجسيمات الصغيرة. يتم الجمع بين هذه المواد بنسب متفاوتة - حتى تصل إلى خصائصها التي أطلقت وغير مفصولة - لتشكيل أنواع مختلفة من الخزف. دعونا نلقي نظرة على هذه المواد واحدا تلو الآخر.

كلاي: بشكل عام ، يعتمد التكوين الدقيق للطين عادة على مكان استخراجه. ومع ذلك ، فإن الطين غالبا ما يكون لها خصائص وثيقة الصلة بغض النظر عن المكان الذي حصل عليه. على سبيل المثال، جميع الطين فيتريفي فقط في درجات حرارة عالية. والاستثناء الوحيد هو عندما يتم تخفيض عتبة التزجيج بإضافة بعض المواد. أيضا، الطين أطلقت تميل إلى إضافة بعض المساهمة الحرارية للمنتج النهائي. تماما كما هو الحال مع الزجاج، فإنها تعقد شكلها عند تسخينها. الخزف، لذلك، يجمع بين المسامية منخفضة من الزجاج مع قدرة الطين على الاحتفاظ شكله. وبالتالي ، شعبيتها للاستخدام المحلي. عموما، الطين المستخدمة لصنع الخزف هي الطين الكرة والطين الصين، وأنها تتألف في معظمها من سيليكات الألومنيوم المائية والكاولينيت.

فيلدسبار: وتتألف هذه المواد في معظمها من الصوان والسيليكات الألومنيوم. فلينت هو نوع من الكوارتز الثابت المستخدمة كتدفق في خليط الخزف. يمكن استخدام التدفقات لتقليل درجة الحرارة التي يتشكل فيها الزجاج السائل ، عادة في حوالي 1000 إلى 1300 درجة مئوية. في هذه المرحلة السائلة، والحبوب المستخدمة في تشكيل السندات الخزف معا بحزم من خلال التزجيج.

السيليكا: السيليكا هو مركب كيميائي شكلتها مزيج من السيليكون وغاز الأكسجين. اثنين من العناصر الأكثر وفرة على وجه الأرض. وهو موجود بشكل طبيعي في أشكال بلورية وغير متبلور ونجسة كما رأينا في الكوارتز والأوبال والألوان على التوالي. من جميع أنواع الحشو، السيليكا هي الأكثر استخداما لاطلاق الجسم الخزف. الجانبين تسهيل إطلاق النار وتشكيل الجسم، كما أنه يساعد على تحسين الخصائص الفيزيائية للمنتج النهائي.

الصين الحجر: تستخدم في تصنيع الصين العظام (انظر في وقت لاحق)، والحجر الصيني هو kaolinised جزئيا، شكل غني feldspar من الجرانيت الذي لا يحمل الحديد. في كثير من الأحيان colocated مع الكاولين، ويشمل تكوينها المعدني الميكا والكوارتز والفيلدسبار. الصين الحجر التشابه مع petuntse -- الذي يستخدم لصنع الخزف لصق الثابت -- ويفترض أن السبب في أنها أصبحت عنصرا رئيسيا في الصين العظام.

كاولين: Kaolin هو معدن طيني يحمل الصيغة العامة آل2Si2O5(OH)4. وهي تتكون من التجوية من المواد الألومينوسيليكات الأخرى وهو من اللون الأبيض. يتم استخدامه في معظم السيراميك الحديثة.

رماد العظام: رماد العظام هو عظام الحيوانات المتكلسة والأرضية والمساحيق بدقة ، وتستخدم في تصنيع الخزف. يتكون رماد العظام النموذجي من حوالي 56٪ من أكسيد الكالسيوم الوزن، 42٪ من خماسي أكسيد الفوسفور مع التوازن هو الماء. الصيغة المتفق عليها عموما لرماد العظام هو Ca5(OH) (PO4)3. تتم عملية التكلس عند حوالي 1000 درجة مئوية. ويستخدم رماد العظام في عجينة لينة والخزف الصين العظام، ولها تأثير استبدال petuntse من المعجون الثابت (3). رماد العظام له تطبيقات أخرى في مجالات المعادن والآلات والأسمدة.

في بعض الحالات، قد يحتوي الخزف على أجسام منخفضة القلوية تحتوي على مثل الحجر الصابوني أو الألومينا.

الكاولين الأبيض المستخدمة في مواعيد المباريات الحمام
الأواني الترابية

عملية تصنيع الخزف

وبعد اختيار المواد الخام المطلوبة وإزالة الكميات المطلوبة من حيث الوزن، يتم إجراؤها للخضوع لعدد من الخطوات التحضيرية. بادئ ذي بدء ، يتم سحقها ، ثم تنقيتها. بعد ذلك ، يتم خلطها معًا قبل التعرض لعدة عمليات تشكيل. عملية تشكيل يمكن أن يكون أي من الضغط، الصب، تشكيل البلاستيك قاسية أو تشكيل البلاستيك لينة. اختيار عملية تشكيل عادة ما تعتمد على نوع من الأواني الخزف التي سيتم إنتاجها. بعد تشكيل جسم الخزف ، يتم إطلاقه بعد ذلك قد يكون مزجج. الزجاج هو عملية اطلاق النار على جسم السيراميك طبقة من الزجاج الزخرفية. وأخيرا، يتم ثم يتم إطلاق الخزف. تتشكل بعض الخزفات وتطلق بطريقة يشار إليها باسم "البسكويت" ، أي أنها لا تملك اللون الأبيض المرتبط تقليديا.

وباختصار، فإن عملية تصنيع الخزف ينطوي على سحق المواد لاستخدامها، وتنظيف وخلط هذه المواد، وعملية تشكيل الجسم، وإطلاق النار ومن ثم الزجاج وإعادة إطلاق النار إذا لزم الأمر.

أنواع الخزف

هناك ثلاث فئات واسعة من الخزف، استنادا إلى نوع عجينة تستخدم لتصنيعها. وهذا بدوره يعلم درجة حرارة اطلاق النار وبالتالي النتيجة والتطبيق النهائي للمادة.

مقارنة أنواع الخزف (4,5)

نوع لصق الثابت عجينة ناعمة الصين العظام
أصل الصين، حوالي. القرن السابع إلى الثامن الميلادي أوروبا القارية، القرن السابع عشر إلى القرن الثامن عشر الميلادي بريطانيا، القرن الثامن عشر الميلادي
المواد الرئيسية بيتونتسي، كاولين طين الكرة، رماد العظام، الصوان، الكوارتز، حجر الصابون الكاولين، رماد العظام، حجر الصين
درجة حرارة إطلاق النار 1,400 درجة مئوية 1,100 إلى 1,250 درجة مئوية 1,200 إلى 1,250 درجة مئوية
خصائص مميزة قوية مع مقاومة الكراك ممتازة وتحمل الحرارة ليونة وأسهل للعمل مع -- ولكن أكثر عرضة للكسر وانهيار ما قبل اطلاق النار أعلى مستويات القوة والتبييض والزوال

لصق الثابت

من الصعب لصق الخزف هو الخزف الخزف الأصلي ونشأت في الصين. مزيج من petuntse والكاولين، أطلقت على 1400 درجة مئوية مما يجعل مادة قوية بشكل لا يصدق من شأنها أن تصبح بسرعة موضع حسد العالم. وكان الخزف الصادرات الصينية سلعة ذات قيمة عالية نظرا لقوتها ومتانتها وجاذبيتها البصرية. Petuntse هو مصطلح واسع لمجموعة متنوعة من الصخور الفلدباثية التي خضعت لنوع من عملية التحلل الجيولوجي. وكانت التركيبات النموذجية كميات متساوية petuntse وfeldspar للخزف نوعية متفوقة، مع ثلثي petuntse إلى ثلث الفلسبار تستخدم للخزف العادي.

عجينة ناعمة

نشأت في فرنسا، تم إنتاج الخزف عجينة لينة في محاولة لمحاكاة الخزف التصدير الصينية. في حين أن عجينة لينة أضعف ميكانيكيا من عجينة الثابت (على الرغم من تطبيقاتها هي نفسها إلى حد كبير)، عجينة لينة لا تتطلب ارتفاع درجات الحرارة في الفرن، التي تتطلب فقط 1100 إلى 1250 درجة مئوية. بعيدا عن مجموعة قطع واضحة من المكونات، والخزف عجينة لينة يحتوي على خليط واسع من المكونات بما في ذلك رماد العظام، الصوان، الطين الكرة، حجر الصابون والكوارتز. الاسم يأتي من pâte tendreالفرنسية ، في اشارة الى سهولة العمل مقارنة مع لصق الثابت.

الصين العظام

تم إنتاجها في الأصل في بريطانيا من القرن الثامن عشر فصاعدا ، والصين العظمية هي الخزف الذي يحتوي على ما يزيد على 30 ٪ من الفوسفات من عظام الحيوانات و / أو فوسفات الكالسيوم من مصادر أخرى. مفتاح نجاح الصين العظام هو الحجر الصيني (غالبا ما يشار إليها عن طريق الخطأ باسم الطين الصين، وهو اسم آخر لكاولين / kaolinite، والمواد التي تقع جنبا إلى جنب)، وهو شكل من أشكال الجرانيت الغنية kaolinised جزئيا، feldspar التي ليس لديها الحديد. اكتشافها كمعدن قابل للحياة يعني أن بديلا قابلا للتطبيق لالصق الصلب الخزف متاح الآن - الصين العظام والخزف لصق الثابت تشترك في العديد من الخصائص. الكثير من استخدام الصين العظام في الأواني الفخارية الراقية والمواد الزخرفية. وكانت التركيبات التقليدية 50٪ رماد العظام، 25٪ الكاولين و 25٪ حجر الصين.

shutterstock_1372793933 مربع
shutterstock_1688279296 مربع

أنواع فرعية من الخزف

هناك أنواع فرعية مختلفة من الخزف ، وبعضها يشمل الخزف الألومينا والخزف المختبري والخزف فيلدسبار:

ألومينا بورسلين

الخزف الألومينا لديه طريقة إنتاج مماثلة لالخزف feldspar. الفرق الرئيسي هو أنه مختلط مع الألومنيوم الذي يعتقد أنه يحسن متانته. ومع ذلك ، مع هذه الزيادة في المتانة يأتي انخفاض في الشفافية.

فيترو بورسلين

يمكن إرجاع أصله إلى أمريكا. لديها لهجة بيضاء أكثر دفئا من الخزف فيلدسبار. انها دائمة جدا وشفافة قليلا. في عملية الإنتاج ، يتم إطلاقه مسبقا عند درجة حرارة (800 درجة مئوية) ، وهو أقل قليلا من الخزف العادي ويتم إطلاق نار آخر عند 1230 - 1250 درجة مئوية.

فيلدسبار بورسلين

وقد تم إنتاج الخزف فيلدسبار منذ 1700s عندما حاول الأوروبيون تقليد الخزف الصيني. هذا النوع من الخزف هو أبيض مع لهجة زرقاء قليلا من الخزف القياسية. كما أنها شفافة قليلا بسبب ارتفاع النسبة المئوية للمرحلة الزجاجية في هيكلها. وهو دائم بشكل لا يصدق ويتم إطلاقه في درجة حرارة حوالي 1300 - 1400 درجة مئوية. Feldspar الخزف مستمر مع الخزف عجينة لينة.

shutterstock_537960268 واسعة

استخدامات الخزف

مواد البناء

ويستخدم على نطاق واسع الخزف كشكل من أشكال مواد البناء، وخاصة بالنسبة للانتهاء الكلمة. أساسا، هناك نوعان من بلاط الخزف المستخدمة في المباني. هم، وهي بلاط الخزف المزجج والشامل الجسم. بلاط الخزف المزجج هي البلاط مع الانتهاء من الصقيل على القمة. وعادة ما يضاف الصقيل لإضافة اللون والانتهاء إلى البلاط. وتستخدم هذه الأنواع من البلاط عموما لأغراض الزخرفية بسبب الانتهاء من غرامة والديكور بدلا من لأغراض أكثر عملية.

في المقابل، بلاط الخزف شامل الجسم ليس لديها أي شكل من أشكال الصقيل على أعلى بهم. وهي تستخدم في الغالب للأرضيات والجدران وكونترتوب لأنها لا تملك الزجاج الذي يمكن أن تتآكل بسهولة من الكشط والاستخدام المستمر.

يمكن استخدام بلاط الخزف للأرضيات في المناطق ذات حركة المرور العالية كما هو الحال في مراكز التسوق بسبب صلابة وصلابة المواد. وهي عموما غير مسامية وغير ماصة. وبالتالي، يمكن استخدامها للأرضيات والأسطح التي تتعرض بانتظام للبكتيريا.

العزل الكهربائي

هذا هو واحد من الأعراف الأكثر شيوعا من الخزف. بالإضافة إلى كونها مقاومة للصدمات الحرارية ، فهي أيضًا عوازل جيدة وتستخدم في مناطق الفولتية العالية. وهي تستخدم في عزل الهوائيات، وكذلك، كما هو الحال في محطات الكابل عالية الجهد. حتى أن جمعية السيراميك الأمريكية تشير إلى أنها جزء أساسي من المكونات الإلكترونية التي تضمن الأداء السليم لأجهزة الاتصالات السلكية واللاسلكية مثل الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر. الخزف يمكن أن تتصرف بطريقة متفوقة على نوع البوليمر العزل الكهربائي - ولكن لا تأتي بتكلفة أعلى(6).

shutterstock_1451888987 واسعة

طب

وقد يكون هذا مفاجأة لقلة قليلة؛ بل إنه يشكل مفاجأة للقلة. ومع ذلك، يستخدم الخزف أيضا في الطب. يتم استخدامه في طب الأسنان لصنع سترات الخزف المعروفة باسم القبعات والتيجان. يتم استخدام سترة الخزف في طب الأسنان لحماية سطح الأسنان ضعيفة أو مكسورة. وعادة ما ينصح لإعادة بناء الأسنان التي إما دمرتها ثقوب كبيرة والاضمحلال أو تم كسرها سابقا. في بعض الحالات، يتم استخدامها للمساعدة في إعادة تشكيل أو تبييض أو محاذاة أفضل الأسنان الموجودة. من الضروري ملاحظة أنها تشبه الأسنان الطبيعية ولهذا السبب يتم استخدامها للأسنان الأمامية. يستشهد الخزف في إعدادات الأسنان لقسوته ولكن أيضا قوة مرنة نسبية عندما المزجج(7). استعراض أوسع على استخدام الخزف على الإعدادات الطبية هنا (8).

فن

على الرغم من استخدامه كمادة نفعية ، فإن أناقة وجمال الخزف يجعلها خيارًا مثيرًا للاهتمام للمواد الفنية. في العصور القديمة ، اكتشف الناس أن الجانبين كونها جميلة بشكل رائع وأنيقة في التصميم ، وكانت الكائنات الخزفية دائمة أيضًا. وبالتالي، تم استخدام الخزف للمقتنيات. في العصر الحديث ، يتم جمعها ككنوز وبيعها مقابل مبالغ ضخمة.

يتم الآن جمع الكنوز القديمة مثل مواقد البخور المستخدمة في الاحتفالات القربانية أو أرقام المقابر من المدافن ككنوز وتخزينها في المتاحف أو بيعها بأسعار ضخمة.

shutterstock_1629625306 واسعة

وسام

ويمكن أيضا أن تستخدم الخزف لصنع الكائنات الزخرفية. وتستخدم بعض هذه الكائنات في جميع أنحاء المنزل في حين أن البعض الآخر يمكن أن تكون بمثابة الهدايا التذكارية والهدايا. العديد من الحلي والتمثال المتبادل بين الأمم كانت مصنوعة من الخزف.

الأواني المنزلية

هذا هو واحد من أقدم استخدامات الخزف. وقد استخدمت هذه المواد الخزفية في أوقات لصنع أدوات المطبخ المستخدمة لإعداد وطبق الطعام. تم اكتشاف أن الأواني والأطباق المصنوعة من الخزف كانت منيعة وسهلة التنظيف وإعادة الاستخدام وكانت دائمة عند تسخينها. وقد ذهب استخدامها الآن إلى ما هو أبعد من بضاعت المطبخ إلى صنع الأدوات المنزلية الأخرى مثل الأوزان الورقية وحاملي القلم.

shutterstock_581502496 واسعة

الاستخدام المختبري

بسبب متانة الخزف ومقاومته الكهربائية ، يستخدم الخزف لصنع المواد والمعدات المختبرية. على سبيل المثال ، يتم استخدامها لصنع البضاعت في مختبر كيميائي بسبب قوتها ، ومتانتها ، وقدرتها على مقاومة الهجوم الكيميائي.

موجز

  • الخزف هو مادة خزفية مصنوعة عن طريق تسخين المواد المكونة لها - بما في ذلك الطين والكاولين في كثير من الأحيان - إلى ما بين 1200 و 1400 درجة مئوية في الفرن
  • ومن المعروف مواد الخزف لقوتها، وتسخير وعدم نفاذية بين العديد من الخصائص الأخرى
  • هناك العديد من أنواع الخزف - تعتمد هذه على نوع اللصق المستخدم في صنع السيراميك وما هي الإضافات الأخرى التي قد تحتوي عليها
  • مادة في كل مكان تماما في العالم الحديث، والخزف يجد الاستخدامات من في مواد البناء والعزل الكهربائي من خلال لوحات العشاء وobjets d'art

الخزف هو اسم لمجموعة من المواد الخزفية ذات الصلة بقوة وتستخدم على نطاق واسع التي غالبا ما تحتوي على الكاولين. كشريك صناعي مفضل ، تقوم مصانع Pegmatite الأفريقية بمعالجة وإمدادات أوسع مجموعة من المعادن لصناعة السيراميك - بما في ذلك الكاولين عالي الجودة للتطبيقات الأكثر تطلبا.

فيلدسبار
red_kaolin_clay

مراجع

1 و. إ. لي وآخرون، J. Eur. (سيرام) شركه نفط الجنوب., 2008, 465

2 ج. ف. وايت وآخرون. J. Eur. (سيرام) شركه نفط الجنوب., 1996, 16, 115

3 السيراميك الصناعي، 1989، 843 ، 767

4 F. Singer and S. Singer, السيراميك الصناعي, قاعة تشابمان, لندن, 1963

5 دبليو بيرتون، الخزف: طبيعته وفنه وتصنيعه، باتسفورد ، لندن ، 1906

6 م. شاه وآخرون. IEEE المنتخب. عزل. مجلة., 1997, 13, 5

7 س. بروساد وآخرون، ج. بروسث. طبيب الأسنان., 2009, 101, 20

8 أ. س. فلاسوف وت. أ. كارابانوفا، الزجاج والسيراميك، 1993، 50، 398