مقاله شماره 5:افزودنى ها و شكل دهى سراميك:(ADDITIVES)

[samadi-ceram]

افزودنى ها و شكل دهى سراميك:​

در شكل دهى سراميك ها از افزودنى هاىمعينى استفاده مى شود و گاهى اوقات جزئى از درصد وزنى هستند كه اغلب براى كنترل خصوصيات مواد و رسيدن به شكل دهى مطلوب و همچنين رسيدن به تراكم و يكنواختى در بدنه خام لازم است.در روش هايى مانند ريخته گرى نوارى و مدلهاى تزريقى انتخاب افزودنى مناسب جهت شكل دهى يكى از مهم ترين قسمتهاى فرايند شكل دهى محسوب مى شود .افزودنى ها به دو نوع آلى ومعدنى تقسيم مى شوند .افزودنى هاى آلى به صورت تركيبات طبيعى و مصنوعى وجود دارند كه در حقيقت در شكل دهى سراميك هاى مدرن به كار مى روند زيرا تقريبا ً به طور كامل در مرحله پخت تجزيه شده واز بدنه خارج مى شوند .درصورتيكه از بدنه خارج نشوند تاثير نامطلوبى بر روى ريز ساختار نهايى خواهند داشت.همچنين افزودنى هاى آلى مى توانند با محدوده وسيعى از مواد تركيب شوند و تعداد زيادى از تركيب هاى شيميايى را براى كاربرد هاى تخصصى ايجاد كنند
افزودنى هاى معدنى عموما ً نمى توانند بعد از مرحله فرم دهى خارج شوند به همين خاط اين افزودنى ها در صنايع سراميك هاى سنتى كاربرد دارند يعنى جايى كه باقى ماندن آنهاتاثيرى بر روى خواص بدنه نهايى ايجاد نمى كند .
افزودنى ها را به دليل تنوع كاربردى خاص مى توان به چهار گروه اصلى تقسيم كرد :
1.حلالها
2.ديسپرسنت ها (كه به عنوان عامل دفلوكولنت هستند.)
3.چسب ها
4.پلاستيسايزرها
ممكن است دربعضى از روش هاى شكل دهى به افزودنى نياز باشد از كاربرد هاى ديگر افزودنى ها روانسازى و ترشوندگى است .اصول شيميايى و رهنمود هاى كاربردى به منظور انتخاب افزودنى ها براى فرايند ها را مى توان فرمول بندى كرد .اگر چه به خاطر رنج وسيعى از روش هاى شيميايى قابل استفاده و همچنين ناقص بودن علم در ارتبط با ساختار شيميايى و مكانيزم انجام فرايندها معمولا يك راه براى اننتخاب افزودنى ها براى يك سيستم وجود ندارد .موفق ترين روش پيدا كردن افزودنى مناسب به روش آزمون و خطا انجام مى شود.
حلال ها :
دو كاربرد مهم مايعات عبارت است از :
1. ايجاد روانسازى براى پودر ها در حين شكل دهى .
2. به عنوان حلال براى انحلال افزودنى ها به منظور يكنواخت كردن پودر در حين آماده سازى يا پراكندن افزودنى ها در سراسر پودر.
در انتخاب يك يك درگيرى در بين انتخاب آب و يك مايع آلى است. حلال هاى آلى معمولا ً داراى فشار بخار بالاتر ، گرماى نهان تبخير پايين تر ، نقطه جوش و كشش سطحى كمترى نسبت به آب مى باشند.
عموما ً چندين حلال آلى با ويسكوزيته كمتر از آب وجود دارند .معمولا ً براى انتخاب دقيق يك مايع براى كاربرد معين در يك تركيب بايد به نكات زير توجه كرد:
1.توانايى حل كردن افزودنى هاى ديگر
2.سرعت تبخير سطحى
3.توانايى تر كردن پودر ها
4.ويسكوزيته
5.واكنش پذيرى با پودر
6.ايمنى
7. قيمت .
معمولا ً قابليت انحلال يك جامد در مايع در صورتيكه عوامل شيميايى وابسته والبته گروه هاى وابسته نظير [poly(vinyl alcohol) و گروه هاى OH آب] و مولكول هاى قطبى نظير [poly (vinyl butyral) واتانول] وجود داشته باشد آسان مى گردد.

سرعت تبخير سطحى يك فاكتور مهم صنعتى در ريخته گرى نوارى است ، جايى كه ريخته گرى نوارى است خشك شدن و مانند پوسته از روى نوار هاى حمل كنده وبلند شدن براى انبار كردن به صورت پيوسته انجام مى شود.حلال هاى سريع خشك تلوئن و اتيل متيل كتون معمولا ً براى ريخته گرى نوارى به خصوص نوارهاى ضخيم استفاده مى شوندو گاهى اوقات ازآب براى نوارهاى نازك استفاده مى شود .سرعت تبخير سطحى يك مايع به وسيله گرماى نهان تبخير آن تعيين مى شود اما گاهى اوقات از نقطه جوش به عنوان يك راهنما استفاده مى شود.

تر شوندگى يه جامد توسط به وسيله يك مايع به زاويه اتصال θبستگى دارد كه θ از فرمول زير محاسبه مى شود :​

​

: كشش سطحى بين فاز جامد – بخار
: كشش سطحى بين فاز جامد - مايع
: كشش سطحى بين فاز مايع – گاز​

تر شوندگى مناسب (θ كم )به صورت تجربى وبا تمرين به دست مى آيد (6-6) .مقدار θ با كاهش lvγ درصورتى كه slγ به طور قابل ملاحظه اى تغيير نكند افزايش مى يابد كه معمولا ً با استفاده از يك حلال آلى يا با اضافه كردن surfactant ها به آب براى كاهش كشش هاى سطحى lvγ كم شود .شيمى مواد فعال در سطح (surfactant)ومكانيزم عملكرد آن ها در فصل بعد توضيح داده مى شود.
تر شوندگى كم(poor wetting) مى تواند تاثير نامطلوب مانند پف كردن مايع در طى آسياب كردن و افزايش ويسكوزيته سوسپانسيون داشته باشد.كشش سطحى بيشتر از آب رهايى حباب ها را از سطح بسيار مشكل مى سازد ،بنابراين وقتى كه استفاده از مايعات آلى با دوغاب هاى آبى مقايسه شود ميبينيم كه آن ها تمايل بيشترى به پف كردن در طى آسياب دارد.
گير افتادن حباب هاى هوا تاثير زيان آورى در بدنه ها دارند .عموما ً سببب ترك در بدنه خام مى شوند ، كاهش lvγ به وسيله روش هاى گفته شده در بالا مى تواند اين مشكل را كاهش دهد .آب در مقايسه با زمانى كه از يك روان ساز آلى مانند تلوئن استفاده مىشود ويسكوزيته بالايى دارد و تمايل باند هاى هيدروژن آن با گروه هاى هيدروكسيل بر سطوح پودرهاى اكسيد مى تواند بر شيب غلظت ذرات در ويسكوزيته دوغاب تاثير گذارد كه معمولا ً نتيجه اش يك كاهش در حجم جامدات سوسپانسيون با بيشترين ويسكوزيته قابل كاركرد است …