بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
بررسی آنالیز حرارتی و فازی لعاب متالیک سرب دار حاوی مس، قلع، آهن و منگنز
چکیده:
هدف از این پژوهش، بررسی آنالیز حرارتی و فازی لعاب متالیک خود احیا قابل استفاده برای کاشی دیواری پخت سریع میباشد (Self reduction metallic glaZe). برای نیل به این هدف یک فریت سرب و بوردار مبنا قرار گرفت. ابتدا جهت تشخیص تاثیر درصدهای مختلف اکسیدهای قلع، مس، آهن و منگنز بر جلای فلزی لعاب انتخابی، تعدادی لعاب متالیک ساخته شد. انتخاب لعابهای متالیک مطلوب تر بر اساس تغییر درصد اکسیدهای موثرتر بر جلای فلزی صورت گرفت. در نهایت بهترین نمونه که رفتار انعکاس نور مناسبی جهت لعاب مورد نظر داشت، انتخاب گردید. بررسی آنالیز حرارتی همزمان STA، چندین پیک گرمازا و گرماگیر را در محدوده دمایی ۸۰۰ تا ۱۲۰۰ درجه سانتیگراد نشان می دهد. بررسی های آنالیز فازی (XRD) نمونه پخته شده در دماهای ۱۰۵۰ و ۱۱۲۰ درجه سانتیگراد تشکیل مس فلزی و آلیاژ مس - قلع را نشان داد در حالی که در دمای ۱۱۸۰ درجه سانتیگراد ضمن
محو فازهای تشکیل شده ظهور فاز آهن فلزی مشاهده گردید.
واژههای کلیدی: لعاب متالیک، خود احیاء، کاشی دیواری، جلای فلزی.
۱ مقدمه
لعابهای احیایی لعابهایی هستند که در آن ها تغییر ظرفیت اکسید عامل ایجاد رنگ می باشد و باعث تغییر رنگ لعاب می شود.
برای به وجود آوردن شرایط احیایی، ۲ روش عمده وجود دارد:
روش اولی: ایجاد اتمسفر احیایی در هنگام پخت
روش دوم: ایجاد شرایط خود احیا برای لعاب (Self reduction)
در این روش با افزودن موادی به داخلی لعاب که خاصیت اکسید شدن دارند شرایط احیای سایر اکسیدها فراهم میگردد. برای مثال می توان به پودر برخی از فلزات، از قبیل سیلیسیم، آلومینیم، SiC و به طور کلی اکسیدهای عناصر واسطه که دارای چند حالت اکسایشی هستند، اشاره نمود ۱].
در بعضی از لعابها واکنش احیایی، به ویژه در سطح به وجود میآید. در این حالت در سطح لعاب قشر یا پوسته بسیار نازک شیشه احیا شده معمولی به وجود می آید که رنگ قوس و قزح به خود می گیرد. کارهای اخیر نشان داده است که ماده جلا دهنده از لایه ای مرکب از فلز- شیشه ناهمگن با صدها نانومتر ضخامت تشکیل شده است و ترکیبات آن شبیه ساختار شیشه - فلز مدرن است. به وجود آوردن چنین اثرات هنری زیبایی تنها با ایجاد شرایط احیایی از طریق اتمسفر پخت امکان پذیر خواهد بودا ۵و۲.
۲ روش تحقیق چون هدف بررسی نقش اکسیدهای به وجود اورنده رنگ متالیک در یک لعاب سرب و بوردار بود لذا فریتی با فرمول زگر امده در جدول ۱ انتخاب گردید.
آمیز لعابی که ماده اولیه اصلی تشکیل دهنده آن را فریت انتخابی تشکیل می دهد در جدول ۲ مشاهده می شود. با متغیر قرار دادن نوع و مقدار اکسیدهای FeO ،CuO MnO و SnO که عامل ایجاد رنگ متالیک در لعاب می باشند، در آن تعداد ۲۰ لعاب متالیک حاصل شد.
به کلیه دوغاب لعابها ۰/۱ ٪ TPP و ۰/۱ ٪ CMC افزوده شد. دانسیته آنها روی ۱/۶۰ "g/cm و زمان عبور روی ۱۶ ثانیه از ویسکوزیمتر ریزشی تنظیم گردید.
جدول ۳ آنالیز شیمیایی مواد اولیه مصرفی را نشان میدهد.
اکسیدهای فلزی مصرفی نیز همگی از نوع تجاری و محصول کشور چین بودند که خلوص آنها به قرار زیر می باشد:
- SnO با خلوص ۹۵ درصد که بقیه درصد آن را رطوبت تشکیل میدهد.
-l CuО, FeO خلوص بالای99 در صد
با خلوص ۹۵ درصد که بقیه آن به صورت MnO میباشد.
تمامی لعابها روی بدنه خام کاشی منوپروزا محصول یک واحد صنعتی کاشی جهت تست اعمال شدند. برای فراهم شدن بهتر شرایط مقایسه انها مقدار لعاب خشک ۵ گرم بر روی بدنه با سایز ۱۰ ×۵ سانتیمتر مربع انتخاب گردید. قطعات لعابدار در دمای ۱۰۰ درجه سانتیگراد خشک شدند. پخت لعابها در شرایط صنعتی و بر اساس منحنی پخت شکل ۱ انجام شد. ماکزیمم دمای پخت کوره ۱۱۱۰ درجه سانتیگراد با سیکل پخت حدود ۵۰ دقیقه در اتمسفر تقریبا خنثی متمایل به اکسیداسیون بود.
بر اساس بررسی های کیفی چشمی نتیجه شد که برای رسیدن به نتیجه مطلوب نیاز به ساخت چهار لعاب متالیک با درصد بهینه اکسیدها می باشد. درصدهای بهینه اکسیدها از قرار زیر است:
سپس بررسی های کمی و کیفی انجام گرفته نشان داد که از بین چهار لعاب بهترین پدیده متالیک را نمونه M دارا می باشد. آمیز لعاب M در جدول ۴ آورده شده است.
به منظور بررسی رفتار حرارتی لعاب و جهت تعیین دمای جوانهزنی و تبلور از دستگاه آنالیز همزمان (STA ۴۰۲ PC) ساخت شرکت NET ZSCH آلمان استفاده شد. نمونه پودر بهترین لعاب از لحاظ ظاهری به وزن ۷۰ میلی گرم با سرعت گرمایش ۲۰ درجه بر دقیقه (مشابه با سرعت عملیات حرارتی مربوط به پخت نمونه ها داخل کوره صنعتی) از دمای محیط تا دمای ۱۲۰۰ درجه سانتیگراد در بوته آلومینایی و اتمسفر هوا حرارت داده شد.
جهت تشخیص فازهای بلوری روی سطح لعاب پخته شده آنالیز XRD انجام شد. برای انجام این کار مقداری از فریت پودری مورد نظر روی یک تکه کاشی پخته شده به صورت یکنواخت و با ضخامت کم قرار داده شد و سپس داخل کوره الکتریکی جا داده شد. سرعت گرمایش کوره نیز همانند آنالیز حرارتی ST A انجام شده، ۲۰ درجه بر دقیقه انتخاب گردید.
