MET 310-3.hafta

Seramik Hammaddeleri
SERAMİK BÜNYE NEDİR?
• Kil, Kuvars ve Feldispattan oluşan inorganik bileşenlerin
bulunduğu çamura seramik bünye denilir.
• Kil, seramik parçanın kuruduktan sonra KALICI ŞEKİL ALMASI
İÇİN GEREKLİ PLASTİKLİĞİ sağlar.
• Kuvars, plastik olmayan bir hammaddedir, plastikliğin
ayarlanmasını ve pişirildikten sonra bünye mukavemetini
kazanmasını sağlar.
• Feldispat ergiticiliği sağlayarak kristallerin birbirine bağlanmasını
gerçekleştirir. Ancak yüksek oranda feldispat kullanılması
halinde ürünlerde deformasyon olur.
GELENEKSEL SERAMİK HAMMADDELERİN
SINIFLANDIRILMASI
 Çamur Hammaddeleri
Kil grubu Hammaddeleri
Feldispat
Kuvars
Karbonat İçeren hammaddeler
Öğütücü ortam hammaddeleri
 Sır Hammaddeleri
 Boya Hammaddeleri
•
•
•
•
•
Masse (Çamur) Hammaddeleri
Kil grubu hammaddeler
illitik Killer
Kaolenitik Killer
Karışık yapılı Killer
Bentonitik Killer
Refrakter Killer
Zenginleştirilmiş Kaolen
Halloysid
Feldispat Grubu Hammaddeler
• Potasyum Feldispat
• Sodyum Plajioklaz
• Kalsiyum
• nefelin siyenit
• Granit-Granodiyorit
• Pegmatit
• Riyolit-Dasit
• Feldispatik kumlar
Kuvars Grubu Hammmaddeler
• Kuvars
• Kuvarsit
• Silis Kumu
Karbonat İçeren Hammmaddeler
• Kalsit
• Kalker
• Dolomit
• Magnezit-Hidromagnezit
Diğer Hammaddeler
• Talk,
• Wollastonit,
• Zeolit,
• Sepiyolit,
• Pirofillit,
• Diatomit,
• Disten,
• Kalsiyum Fosfat
Öğütücü Ortam Hammaddeleri:
• Sileks,
• Kalsedon
Ana hammaddeler:
Kaolin: Seramik sağlık gereçleri çamurunda %25-30, seramik kaplama
malzemelerinde (duvarda) %15-20 oranında kullanılır.Çamurun beyazlığını
sağlar.
Kil: Seramik sağlık gereçleri çamurunda %30-35, seramik kaplama
malzemelerinde (yer ve duvarda) %30-55 oranında kullanılır.Çamurun yaş halde
plastikliğini ve kuru mukavemetini verir.
Feldispat: Seramik sağlık gereçleri çamurunda %20-25, seramik kaplama
malzemelerinde(yer ve duvarda) %20-45 oranında kullanılır.Çamurun pişme
esnasında ergimesini, camsı faza geçmesini sağlar.
Kuvars-kuvars kumu: Seramik sağlık gereçleri çamurunda %10-15 seramik
kaplama malzemelerinde(duvarda) %5-15 oranında kullanılır.Pişmiş çamurda
iskelet oluşumunu sağlar.
kaolen
bentonit
Killi bir
oluşum
halloysit
Kristalin ve Amorf Kuvars
KUVARS
• Kuvars SiO2 bileşiminde sertliği 7, özgül ağırlığı 2.85 gr/cm3, ergime sıcaklığı
1785 oC olan, yerkabuğunda en yaygın minerallerden biridir. Saydam veya
mat, renksiz veya beyaz, kırmızı, pembe, mavi, mor gibi çeşitli renklerde
kuvars vardır. Kristallerinin büyüklüğü bakımından iri kristalli olanlar: Dumanlı
kuvars, Morion, Venüs saçı, Ametist, Neceftaşı; kriptokristalin olanlar: Akik,
Kalsedon, Çakmaktaşıdır.
Kuvars jeolojik olarak: 1- Magmatik, 2- Metamorfik, 3- Sedimanter kökenlidir.
Doğada fay ve çatlaklarda bulunur. Ayrıca cevher yataklarında gang minerali (
değersiz mineral) olarak rastlanır.
Ametist (mor kuvars)
Kuvars
• Kuvars kristali granit, gnays (metamorfik bir tür kayaç)
gibi ana kayaların içinde bulunabildiği gibi, bazen de
tek başına, tanecik yapısında olarak damarlar şeklinde
diğer mineraller ile karışmış olarak bulunur.
• Kuvars
kristali elektronik alanda önemli sayılan bir
özelliğe sahiptir: Kristale uygulanan basınç ve çekme
gibi mekanik etkiler, onun elektrik ile yüklenmesine
neden olur. Bu mekanik etkilerin kaldırılması ile elektrik
yükü de ortadan kalkar. Bu olay "piezoelektrik" özellik
denilir.
Kuvarsın kullanım alanları
Süt kuvars ve camsı kuvars, öğütülerek ve hazırlama işlemlerinden
geçirilerek cam, deterjan, boya, seramik, zımpara, dolgu ve metalurji
sanayiilerinde kullanılmaktadır.
•
•
•
Düzgün ve temiz olan kuvars kristalleri optik ve elektronik sanayiinde ve süs
taşı olarak kullanılmaktadır.
Optik ve Elektronik Sanayiinde kullanılan kuvars kristallerinin % 99.99 SiO2
saflıkta olması istenir. Diğer impüriteler istenmemektedir.
Cam endüstrisinde kullanılan kuvarsın tane iriliğinin 500 mikron altında,
temizlik malzemeleri üreten endüstrilerde 74 mikron; altın, boya
endüstrisinde ise 10 mikron altında olması istenmektedir.
Silisyumdioksit seramik çamur ve sırlarında önemli görevler yüklenerek
geniş kullanma alanı bulur. Seramik endüstrisinde SiO2 in en çok kuvars
kumu ve kuvarsit şeklinde olan türleri kullanılır. Doğada bol ve yaygın olarak
bulunan ince taneli kumlar, demir ve diğer zararlı katkıları içermiyorlarsa,
büyük kırma ve masraflarına gerek olmaksızın seramik endüstrisinde
öncelikle kullanılırlar.
Kuvars katkısının seramik çamuruna etkisi:

Çamurun bağlayıcı özelliği ve kuru direnci katkı oranı arttıkça
azalır.
 Pişmiş çamurda gözeneklilik ve su emme artar.

Kuru ve pişme küçülmesi değerlerinde azalma ortaya çıkar. Katkı
oranının artması ile birlikte küçülme yerine büyüme görülür.
Kuvarsın yapısı
β-kuvars (573-870 oC)
Tridimit yapısı
Kristobalit kristal yapısı
Kuvarsit
• Kuvarsit; genel olarak kuvars kumu tanelerinin, silisten meydana gelmiş bir
çimento ile birbirlerine çok sağlam şekilde bağlanmalarıyla oluşmuş bir
kayaç olup, sedimanter ve metamorfik olmak üzere 2 çeşidi mevcuttur.
• Kuvarsitin kimyasal bileşimi, kuvars, kumtaşı ve kuvars kumu gibi SiO2 olup,
ancak kuvarsit içerisinde çeşitli miktarlarda feldspat, mika, kil, manyetit,
hematit, rutil, kireçtaşı v.b. bulunabilir. Bileşiminde % 95'den fazla SiO2
bulunan kuvarsitlere "Ortokuvarsit" denilmekte olup, sanayide genellikle
ortakuvarsitler kullanılmaktadır.
• Kuvarsitler SiO2 içeriği yüksek ve demir içeriği % 0,4'den az olması
durumunda cam ve seramik sanayiinde kullanılabilmektedir. Ayrıca refrakter
(silika tuğla), metalurji (demir ve ferrokrom), inşaat (hafif gazbeton yapı
elemanları üretimi) sanayiinde de çeşitli amaçlarla kuvarsit kullanılmaktadır
Kuvarsitin kullanım alanları
Kuvarsit; cam, seramik, boya, detarjan, dolgu, hafif gazbeton yapı elemanları
(Ytong), silika tuğla ve ferrosilisyum üretiminde, hammadde olarak, ayrıca
ferrokromun ara ürünü olan silika ferrokrom üretiminde ve demir çelik sanayinde
yüksek fırınlarda asit-baz dengesinin sağlanmasında kullanılır.
Kuvars kumu
Kuvars kumları, beyaz renkli, toz şeker görünümlü, ince taneli olup, başlıca silisten
ve az miktarda kil, demir oksit ve kireçten oluşur. Doğada saf olarak bulundukları
gibi istenmeyen impüritelerle karışmış olarak da bulunabilir.
Kuvars kumları başta cam sanayiinde olmak üzere deterjan, boya, seramik ve
metalurji sanayiilerinde kullanılır.
Feldispatlar
Feldispatlar, potasyum, sodyum, kalsiyum, nadiren baryumlu aluminyum silikatlar olup
en önemli mineral grubunu oluştururlar. Bu mineraller, monoklinik ve triklinik sistemde
kristalleşmelerine rağmen tümünün kristal şekilleri, yüzey açıları birbirine benzerdir.
Sertlikleri 6, özgül ağırlıkları 2.55-2.76 ‘dır.
Kullanım alanları: Feldispatlar, genellikle seramik, porselen ( sofra eşyası, elektroporselen, sağlık gereçleri, karo, fayans vb.) sanayi ile cam( kristal, optik, levha-pencere
camı, renkli cam, sofra eşyası) sanayi ile diğer (yumuşak aşındırıcı, sabun, cila, sır, emaye
vb.) alanlarında hammadde olarak kullanılır.
Feldispatlar cam imalinde, hammadde olarak kullanıldığında ergimiş cam kütlesi içinde
Al alkalilerle bir araya gelerek, erimiş cama kolay işlenebilirlik özelliği verir. İşlenmiş
cama kimyasal duyarlılık kazandırır, saydamlığının korunmasına yardım eder.
Seramik bünyelerde, K-feldispatlar aranan feldispat grubudur. K- feldispatın yumuşama
ve ergime sıcaklık aralığı Na-feldispat ve diğerlerine oranla daha geniş olup, ergime
öncesi viskoz davranış gösterdiğinden tercih edilirler. Seramik ürünlerin reçetelerinde
kullanılan feldispat, sinterleme noktasını düşürür.
Feldispat minerallerinin özellikleri
Tablo : Feldispat minerallerinin bazı özellikleri
feldispat
feldispat
vollastonit
Kalsit (CaCO3) kristal yapısı
Kalsit minerali
Magnezit
MgCO3 bileşiminde olup; tabiatta bol miktarda bulunur. Tek başına
ısıtıldığında refrakter olduğundan; refrakter sanayinde erime noktasının
yüksekliği ve curufa dayanıklılık yönünden çok önemli bir hammaddedir. Diğer
maddelerle karıştığında eritken vazifesi görür. Kuvars ile ısıtılırsa magnezyum
silikatı meydana getirir.
Magnezit massenin pişme sırasında sinterleşmesini ve sağlamlaşmasını
sağlar. MgCO3 ‘ün kalsinasyondan sonra MgO şekline dönüştürülmesinden
sonra, magnezyumun yarısı klorür haline dönüşecek şekilde HCl ile
birleştirilirse MgO.MgCl2 bileşiminde su ile çimento gibi sertleşebilen sorel
çimentosu oluşur.
Magnezit kristal yapısı
Magnezit minerali
Dolomit (CaCO3 .MgCO3)
Dolomit, basta demir-çelik sanayi olmak üzere
cam, seramik, boya, gübre, tuğla, çimento ve
inşaat sanayilerinde, tarımda toprak ıslahı gibi
çok geniş bir alanda kullanılmaktadır.
Dolomit kullanım alanları
• En çok kullanıldığı sanayi demir-çeliktir.
• Demir ve diğer minerallerin ergitilmesinde
CaO ve MgO kaynağı olarak
kullanılır.
•
•
Yüksek fırın ve sinterlemede kullanılan dolomitlerde % 18 MgO % 30 CaO
olması gereklidir.
Şişe ve cam yapımında kullanılan dolomitlerde % 19 MgO % 34 CaO olması
gereklidir.
• Isı ve ses izalasyonu için kullanılan dolomitlerde % 10-13 MgO % 16-21 CaO
olması gereklidir.
Dolomit kullanım alanları
• Yol inşaatlarında ve beton yapımında dolgu maddesi olarak.
• Ziraat'te, gübre yapımında dolgu maddesi olarak ve toprak ıslahında.
• Cam ve soda sanayiinde üretimde.
• Boya sanayiinde dolgu maddesi olarak.
• Seramik sanayiinde.
• Kimya sanayiinde beyazlatıcı olarak.
• Suyun filtrasyonunda.
• Kimya sanayiinde Ferrosilikon imalinde.
• Refrakter tuğla ve harçların üretiminde.
• Demir-Çelik sanayiinde demir cevherinin sinterlenmesinde, çelik üretiminde
curuf yapıcı ve refrakter tuğlaları koruyucu olarak.
VOLLASTONİT
• Vollastonit
doğal oluşumlu lifsi yapıda bir kalsiyum metasilikattır
(CaSiO3). Teorik bileşimi % 48.3 CaO ve % 51.7 SiO2'den oluşur.
Doğada, yapısında bulunan kalsiyumun yerine kısmen demir,
manganez, magnezyum yada stronsiyum gelebilir ve yaygın olarak
diopsit, kalsit, epidot (piroksen), kuvars gibi mineraller ile birlikte
bulunur.
Oluşumu:
•
SiO2 + CaCO3 -» CaSiO3 + CO2
(kuvars) (kalsit)
(vollastonit)
Vollastonit kristal yapısı
Vollastonit minerali
Vollastonitin kristal yapısı
Kullanım alanı
•
•
Vollastonit bir endüstriyel hammadde olarak çok kısa bir geçmişe sahiptir.
Başlıca seramik sanayinde kullanılan vollastonit, dolgu malzemesi olarak
boya, plastik, lastik sanayilerinde bunun yanında metalurji, cam
sanayilerinde ve kaynak elektrodu yapımı ile Portland çimentosunda
kullanılmaktadır.
Seramik sanayinde vollastonit çeşitli seramik ürünlerinin (sofra takımı,
çanak-çömlek, elektrik izolatör malzemesi vs.) imalinde, sır yapımında, yer
ve duvar karosu üretiminde; ürünlerin mekanik mukavemetini arttırdığı,
pişme küçülmesini azalttığı, kurumayı çabuklaştırdığı, gaz çıkışı ve
gözenek oluşturmadığı (iğnemsi yapısı ve ateş kaybının düşük olması
nedeniyle), bir defada pişirmeye imkan sağladığı ve şekillendirmede
laminasyonu önlediği için kullanılmaktadır.
TALK
Talk doğada bulunan en yumuşak minerallerden biridir.
Tırnakla kolayca çizilir ve sertligi 1’dir. Talk, magnezyum,
silis ve oksijenden oluşmuş sulu bir silikattır.
Kimyasal formülü Mg3Si4O10(OH)2’dır. Teorik olarak
% 63.5 SiO2, % 31.7 MgO ve % 4.8 H2O içerir. Bu
kompozisyon içinde sınırlı miktarlarda alüminyum,
demir, mangan ve titanyum bulunabilir ve bunların
bileşimine bağlı olarak da talk; beyaz, yeşil, gri
renklerde bulunabilir.
Talk kristal yapısı
Talk minerali
• Ticari talkın çeşitleri şunlardır:
• Sabuntaşı
(Soapstone): Mineral talk içeren masif formun
adlandırılmasıdır. En az % 50 mineral talk içermekte olup, elektriğe ve
asitlere karşı dirençli, ısıya karsı dayanıklı özelliklere sahiptir.
• Steatit: Yüksek saflıkta masif talklar için kullanılan bir terimdir. En çok
kullanım alanı elektrik izolatörleri yapımıdır. Ancak steatit %1.5 den az
CaO ve Fe2O3 ve %4' ten az Al2O3 ihtiva etmelidir.
• Fransız
Tebeşiri: Talkın masif çeşidi olup, boya ve kursun kalem
yapımında kullanılır.
• Talk; seramikte, boya yapımında, çatı kaplamasında, haşarat ilacı üretiminde,
kauçuk ve kağıt sanayiinde, kozmetik ve farmakolojide, asfalt dolgu maddesi
yapımında, hayvan yemi ve gübre üretiminde kullanılır.
• Kullanım amacına göre, yumuşaklığı, yağ absorbsiyonu, nem oranı, erime
noktası, özgül ağırlığı, ısı ve elektrik iletkenliği önemlidir.
• Talkın kullanım alanları, rengine, saflığına ve diğer yapısal özelliklerine göre
çok farklılık gösterir.