GİRİŞ
Seramik, geleneksel bir anlatım dili ile şu şekilde tanımlanır: ;Organik olmayan malzemelerin oluşturduğu bileşenlerin, çeşitli yöntemler ile şekil verildikten sonra, sırlanarak veya sırlanmayarak sertleşip dayanıklılık kazanmasına varacak kadar pişirilmesi bilim suni yapı malzemelerin (seramik) üretimi ve özellikleri ve teknolojisidir.
Halk dilinde seramik, pişmiş toparak esaslı malzeme anlamına gelir. Uygulamada çok kullanılan cam, tuğla, kiremit taş, beton, aşındırma tozları, porselen yeraltı suyu drenajı ve refrakter malzemeler bu sınıfa girerler.
Bu tanımlamanın yanı sıra seramik, aynı zamanda bir sanat dalıdır.
Günümüzde seramik tanımlaması şöyle de yapılabilmektedir: Metal alaşımları dışında kalan, inorganik sayılan tüm mühendislik malzemeleri istinat yapıları ve bunların ürünlerinden olan herşey seramiktir.
1. Seramiğin Tarihçesi
Seramiğin ateş ile olan ilintisi çok önemli olduğundan, ancak ateşin bulunup kullanılmasından sonraki tarihlerde seramik yapılabilmiştir. İlk seramiğin, yapılan incelemeler sonucu, MÖ onuncu inşaat sektöründe toplam kalite yönetimi ve dokuzuncu binlerde üretildiği saptanmıştır. En eski aydınlatma tasarımında temel kurallar ve önemli seramik buluntuları Türkistan� ın Aşkava bölgesinde (MÖ 8000), Filistin� in Jericho bölgesinde (MÖ 7000), Anadolu� nun çeşitli hüyüklerinde (örneğin Hacılar, MÖ 6000) tuğla ve ahşap kaplamalar ve Mezepotamya olarak adlandırılan Dicle-Fırat nehirlerinin arasında kalan bölgede rastlanmıştır.
Seramiğin ilk ham maddesi, balçık adı ile tanınan, çok ince taneli, koyuca kıvamlı çamur birikintileri; ilk seramik kaplar da, balçık ile sıvanmış sepetlerdi. Bu balçık sıvalı sepetlerin ateş ile buluşup sertlik kazanmaları sonucu oluşan seramik kaplar, kullanışlı kap-kacakları oluşturmuşlardır. Balçığa karıştırılan daha az özlü toprak deprem parametreleri ve nehir kumları ile seramik çamurlarının özsüzleştirilmesi depremin oluş nedenleri ve böylelikle ateşten daha başarılı bir sınavla ile çıkması da sağlanmıştır.
Seramik eşyalarının sıra kavuşması, odun binalarda enerji performansı direktifi uyumlaştırma çalışmaları ve benzeri organik malzemelerin küllerinin seramik çamurları üzerimdeki etkilerinin gözlenmesi sonucu keşfedilmiştir. Bu devir MÖ 5.-6. bine rastlamaktadır.
Seramiğin tarihçesinde seramiğin dekorlanması, seramik sırının bulunmasından çok daha önceki devirlere kadar uzanır.
Konvansiyonel temel seramik ham maddesi olan killerin bileşim ts 825 � binalarda ısı yalıtım kuralları � standardı ve son gelişmeler ve yapılarının anlaşılmaya başlanması binalarda enerjinin verimli kullanılması � erzurum ilinde uygulama projesi ve bunlardan bilimsel bir teknoloji ile kullanılabilme özellikleri belirgin seramik malzemeler üretim aşamasına ulaşılması, içinde bulunduğumuz bilimsel seramik düzeyine erişmekte ilk adımları teşkil etmişledir. Bu bilgilerle doğadaki oksit, silikat, karbonat, kromat, nitrat, fosfat, klorür barajlar ve hidroelektrik santrallerde malzeme etütleri ve sülfat halinde bulunan ham madde olarak kullanılarak yeni kaya zemin mekaniği deneyleri ve daha üstün kalitede seramik malzemeler yapılmaya başlanmıştır. Cevher hazırlama tekniklerindeki gelişmelerin uygulanması ile daha saf ham maddeler elde edilebilmiş barajlar ve hidroelektrik santrallerin harita çalışmaları ve üretimde bunların kullanılmasıyla yeni seramik ürünler ortaya çıkarılmıştır. Ayrıca bu saf ham maddeler geliştirilen sentezlerle yeni cem barajlar ve hidroelektrik santrallerde havza planlama ( master plan) çalışmaları ve kristal bileşikler oluşturmuşlardır. Karbürler, nitrürler, silisitler, berilidler, alüminidler, titanat, zirkonat, sülfid hidroelektrik santral projeleri istikşaf ( ön inceleme) çalışmaları ve tellüridler bunlardan bazılarıdır. Genel fiziksel araştırma tekniklerinin olanakları ile bunların fiziksel, elektrik barajlar ve hidroelektrik santrallerin dizaynı ve elektronik, refrakter, nükleer radyasyon özellikleri ortaya çıkarılmıştır. Bu çalışmalr sayesinde geleneksel seramikler hidroelektrik santrallerde proje değerlendirme teknikleri ve modern veya diğer bir deyimiyle çağdaş seramikler, daha önceden hayal edilemeyen alanlarda kullanılmaya başlanmıştır. Bu yeni seramik malzemeler yeni teknolojiler, modern makine hidroelektrik barajların planlama düzeyinde projelendirme kriterleri ve aparatlar üretim alanları ortaya çıkmıştır. Böylece seramik malzemeler metalurji, inşaat, makine, elektrik, elektronik, enerji, telekominikasyon gibi hayatımızın bugünkü olanaklarını sağlayan bilim hidroelektrik santral projeleri planlama çalışmalarının aşamaları ve endüstri alanlarının başlıca ve ana girdileri olmuşlardır.
2. Seramiklerin Yapısı
Genel olarak katı hal kimyasında �yapı� kristal yapısına karşılık gelir. Bununla beraber seramiklerde �yapı� çok geniş bir anlam aralığına sahip olup bu aralık Angostrom ile ifade edilen tek bir elektron yörüngesinden, tane boyutunu ifade eden mikrometreler mertebesinde değişmektedir.
Seramik mineral ve fazlar çoğunlukla metallerde olduğu gibi kristal yapılı, bazılarında amorf yapılıdırlar. Ancak seramik kristallerinde atomların dizilişleri çok daha karışıktır. Örneğin basit bir kil olan Al2Si2O5(OH)4� ün kristal yapısında Al, Si, O ve OH kökü olmak üzere dört değişik tür yapısal birey vardır. Bazı seramiklerin kristal yapısı, mikada olduğu gibi, dıştan gözlenebilir, nitekim mika belirli kristal düzlemleri boyunca ayrılarak kolayca kırılır.
Yapı bireylerinin dizilişi değişik biçimde olabilir. Bazılarında üç boyutlu uzayda düzenli (kristal), bazılarında bir düzlem boyunca, bazılarında da yalnız bir zincir boyunca düzenli, bazılarında ise tamamen düzensiz (amorf) diziliş vardır. Bazı seramiklerde polimorfizm özelliği görülür. Örneğin silisin (SiO2) düşük sıcaklıkta tridimit, yüksek sıcaklıkta kristobalit olmak üzere üç polimorfu vardır.
Seramiklerin yapısı karmaşık ve bağları kuvvetli olduğundan faz dönüşümleri oldukça yavaştır. Bu nedenle soğuma hızının iç yapı oluşumuna etkisi büyüktür. Sıvı halde amorf olan cam normal soğuma süresince amorf yapıyı koruyarak katılaşır. Eğer cam çok yavaş soğutulursa kısmen kristallenme görülür.
Refrakter özelliğe sahip karbür ve nitrürlerde metasel ve kovalen bağlar karışık haldedir. TİC, SİC, BN ve ZrN gibi seramik bileşiklerin yapı özellikleri metallerle seramikler arasındadır Silikatlar yapı ve özellikleri nedeniyle inorganik polimerler sayılırlar. Soğuma süresince hacmin sıcaklıkla değişimi yönünden polimerlerle camlar arasında bir benzerlik vardır. Kristal yapı oluşumunda olduğu gibi katılaşma sabit sıcaklıkta oluşmaz ve katılaşırken ani hacim azalması görülmez.
Seramiklerde kristal yapılar aşağıda görüleceği gibi üç ayrı türe ayrılabilir.
AX türü kristaller: En basit seramik bileşiklerde eşit sayıda metasel ve metasel olmayan eleman vardır. A türü atomlarla B türü atomlar arasında düzenli ilişkiler kurarlar. Koordinasyon sayıları 4, 6 veya8 olabilir. 6� lı koordinasyona sahip yüzlerce seramik bileşik vardır. Bunlara örnek olarak NaCl� ün kristal yapısı şekilde verilmiştir. Yüzey merkezli kübik kafesin köşelerinde ve yüzey merkezlerinde birer Cl iyonu, kenar ortalarında da birer Na iyonu bulunur. Buna göre bir birim hücrede 4 Na ve 4 Cl atomu vardır. Birim hücrenin bir kenarı Na iyonu ile Na iyonunun iyonsal çaplarının toplamına eşittir. MgO ve FeO� te bu tür kristal yapıya sahiptir.
Am Xp türü kristaller: Bu tür kristaller oluşturan elemanların oranı ½ veya 2/3 şeklindedir. Bunlara örnek olarak CaF2 ve Al2O3 gösterilebilir. CaF2 yüzey merkezli kübik, Al2O3 hegzegonal sık düzenli birim hücreye sahiptir.
AmBnXp türü kristaller: İkiden fazla tür eleman içeren bu çok elemanlı bileşiklerin yapısı çok daha karışıktır. Bu türün en ilginç örneği baryum titanattır (BaTiO3). Yüzey merkezli kübik birim hücrelerinin köşelerinde Ba2+ iyonları, yüzey merkezlerinde O2- iyonları ve merkeze yakın bir yerde Ti4+ iyonu bulunur. Ti4+ iyonunun asimetrik konumu nedeniyle piezoelektrik özelliğe sahip baryum titanat mekanik titreşimleri elektriksel büyüklüğe dönüştürür, bu nedenle pikap iğneleri üretiminde kullanılır.
Bu grubun diğer bir ilginç örneği MFe2O3 bileşikleridir. Burada M ikideğirli bir katyondur. Ferrit türü seramikler denen bu malzemler manyetik özelliğe sahiptir. Bu tür seramik mıknatıslar manyetik özelliğe sahşp oldukları gibi elektriksel yalıtkandırlar, bu nedenle elektrik elektronik endüstrisinde genil ölçüde kullanılırlar.
3. Silikatlar
Seramiklerin büyük bir çoğunluğu çeşitli türde silikatlar içerirler. Doğada bol miktarda bulunan silikatlar bazı üstün özellikleri nedeniyle geniş ölçüde seramikl malzeme üretiminde kullanılırlar. Beton, tuğla, kiremit, cam ve porselen yapı malzemeleri temel bileşimleri silikatlardır.
Silikatların temel yapı bireyi SiO44 dörtyüzlüsüdür. Bu dörtyüzlünün merkezinde bir silisyum atomu, köşelerinde birer oksijen atomu bulunur. Si ile O atomları arasındaki bağ kovalan türde olup çok kuvvetlidir. Köşelerdeki O atomunun valans kabuğunda bir boş enerji düzeyi vardır. Bu oksijen atomları ya komşu dörtyüzlünün Si atomu ile bir çift elektron paylaşarak veya bir metal atomundan bir elektron alarak valans elektronlarının sayısını sekize tamamlarlar ve böylece çok kararlı bir yapıya sahip olurlar. Şekilde oksijen atomlarının komşu dörtyüzlülerinin Si atomları ile oluşturduğu sürekli kovalen bağ ağı görülmektedir. Bu şekilde birbirleriyle bağlanan dörtyüzlüler uzayda düzensiz dizilirse amorf silis, eğer düzenli dizilirse kuvars oluşur. Her ikisinin de kimyasal bileşimi SiO2� dir.
Silikat dörtyüzlüleri iki değerli metal iyonu ile bağ kurarsa Şekildeki gibi sürekli bir yapı elde edilir (Mg2SiO4 gibi). Diğer taraftan oksijen atomları bir değerli metal iyonları ile bağ kurarsa Şekilde görüldüğü gibi zincir şeklinde bir silikat yapısı oluşur (NaSO4 gibi). Bu durumda zincir boyunca sürekli kovalen bağ, yan atomlarda iyonsal bağ bulunur. Yukarıda açıklanan iç yapı oluşumları göz önüne alınacak olursa silikatların polimerlerde olduğu gibi zincir ve uzay ağı yapılara sahip olduğu görülür. Bundan başka bazı silikatların tabakalı yapısı vardır. Zincir yapısına örnek asbest lifleri, uzay ağı türü yapıya örnek kuvars ve tabakalı yapıya örnek mika gösterilebilir. Bu yapısal benzerlikleri nedeniyle seramiklere bazen inorganik polimerler de denir.
4. Seramik Türleri
Endüstride geniş kullanım alanına sahip seramikler kullanım amaçlarına, üretimlerine, yapısal özelliklerine v.b. bir çok faktöre bağlı olarak sınıflandırılabilirler. Bununla beraber seramikler iki gruba ayrılarak incelenebilirler.
4.1 Camlar
Günümüz yaşantısında, özellikle binalarda çok değişik gereksinimler karşılanmasında cam yapı malzemelerinin yeri ve önemi büyüktür. Cam ve cam�dan türetilen malzemeler mimari ve yapısal birçok temel gereksinimin karşılanmasında olduğu kadar, çağdaş yaşamın ortaya çıkardığı birçok sorunun çözümünde başlıca malzemelerden birini oluşturmaktadır. �mikroskoptan teleskoba, bardaktan, yapılara kadar her alanda cama gereksinim duymaktadır. Cam o kadar geniş bir alanı kapsamakta ve günlük yaşamın içinde öylesine geniş bir yer almaktadır ki; çevremizdeki doğal varlıklar kadar da yadırganmıyor�(1). Camın böylesine yaygınlaşmasında bilimsel gelişmelerin getirdiği yenilikler ve buluşların yanısıra hiç şüphesiz çağdaş üretim teknolojilerinin de büyük payı vardır.
Cam malzemeler yapılarda ışık geçirme , ses yalıtımı, iç ve dış duvar kaplamaları, çatı örtüsü oluşturmak gibi temel bazı işlevlerin karşılanmasında olduğu kadar,
- Işık geçirme + Isı yalıtımı
- Işık geçirme + Görüntü gösterme
- Işık geçirme + Görüntü gösterme + Isı yalıtımı
- Işık geçirme + Görüntü gösterme + Güvenlik sağlama
- İstenilen ışınları geçirme + Görüntü gösterme
ve benzeri daha birçok basit ve birden fazla işlevin aynı zamanda karşılanması gibi karmaşık işlevlerin çözümlenmesinde kullanılan nadir malzemelerden birisidir.
Cam asit bir erime noktası olmayan amorf bünyeli bir siltikat bileşimi olarak tanımlanmaktadır. Ana maddelerin ısıtılarak eritilmesi, biçimlendirilmesi ve biçimlendirilen hamurun kristalleşme olmaksızın soğuması sonucunda cam elde edilmektedir. Erime derecesi, bileşime ve bileşime giren maddelere göre değiştiği için belirli sıcaklıkta eriyen metal ve benzeri malzemeler gibi camın sabit bir erime sıcaklık derecesi mevcut değildir.
Malzemeciler camı aşırı soğutulmuş bir sıvıya benzetirler. Gerçektende cam ısıtılmaya başladıktan sonra sıcaklığın artmasına paralel olarak önce yumuşar ve daha sonra da akıcı hale gelir. Bu hali ile adeta bir sıvı gibidir.
4.1.1 Camın Tarihçesi, Gelişimi Ve Ülkemizdeki Durum:
Camın ilk kez milattan önce üç bin yıllarında Mezopotamya ve Mısırda üretildiği biliniyor. Denizci bir kavim olan Fenikelilerin ilk camı ürettikleri bu bilgiler arasındadır. Aslında M.Ö. 4000 yılından beri doğuda cam biliniyordu . Bugünkü anlamada cam üretimi ve yapıda kullanılmasi çok eskilere dayanmamaktadır. Evlerde pencerelere cam koyma düşüncesinin Romalılardan geldiği sanılıyor. Nitekim, Pompei antik kentinde bulunan bronz pencerelere yerleştirilmiş bulunan 30 / 60 cm boyutundaki camlar bunu kanıtlamaktadır.
Yeterince büyüklükte levha cam yapılması ancak 11 yy. şişirilmiş silindir yöntemiyle gerçekleştirilebilmiştir. Bu yöntemde demir boru ile alınan erimiş cam, borudan hava üflenerek ve döndürülerek silindir haline getiriliyor; silindirin alt ve üst kısımları kesilip alındıktan sonra silindir ayratı boyunca kesiliyor ve düzlem bir zemin üzerinde düzeltilerek levha haline getiriliyordu. Levha cam elde edilmesine karşın bu yöntemde elde edilen cam levha yeterli büyüklükte elde edilmediği gibi yüzey olarakta çok düzgün olmuyordu. Bu amaçla 16 yy.�da Plateau yöntemi denilen daha basit bir yöntem denensede elde edilen camların kenarları ince, ortaları kalın; ancak yüzeyleri daha düzgün oluyordu. Bu yöntem sakıncaları nedeniyle kısa sürede terk edildi.
Silindir yöntemi dahada geliştirilmiş olarak 19. yy�da ABD�de endüstriyel ölçekte uygulandı. Bu yöntemde cam eriyiğinde düşey olarak çekilen cam perde içine hava üfemk suretiyle 75 �80 cm çapında ve 10 - 12 metre yükseklikte cam bir silindir oluşturuluyor ve daha sonrada bu silindir yarılarak levha cam elde ediliyordu. Bu yöntem ile makine başına günde 1000 m2 dolayında levha cam yapılabilmiştir. Daha sonraları bulunan modern üretim yöntemlerinin devreye girmesiyle bu yöntemde terk edilmiştir. Levha cam üretimi dışındaki cam üretimi ise değişik yöntemlerle yapılagelmiştir.
Levha cam üretiminde büyük aşama 20. yy başlarında uygulanan yeni teknolojilerle gerçekleşmiş, nitelik ve nicelik olarak daha üstün levha camlar elde edilmiştir.
Ülkemizde cam üretimi Selçuklular döneminde başlamış, Osmanlılar döneminde büyük bir gelişme göstermiştir. 19. yy�da Beykoz�daki Kristal Cam Fabrikasının ürünleri büyük beğeni kazanmıştır. Bu fabrikanın ürettiği birçok ürün müzelerde önemli köşelerde sergilenmektedir.
Cumhuriyet döneminde 1937 yılında ilk olarak Paşabahçe�de Türkie Şişe ve Cam Fabrikası açılmış bunu 1964 yılında Çayırova� da üretime başlayan pencere camı fabrikası takip etmiştir. Son olarak 1983 � 84 yılında üretime başlayan Trakya Cam Fabrikası ile bu zincir tamamlanmıştır.
4.1.2 Camı Oluşturan Ana Madde ve Cam Türleri
4.1.2.1 Ana Maddeler
Camı oluşturan ana maddelerden söz edildiğinde adi camın bileşimine giren üç grup madde akla gelmektedir. Bunlar cam haline gelebilen oksitler, eriticiler ve stabilizatörler denilen maddelerdir. Adi camın bileşimine giren bu maddeler bir başka şekilde Kum � Soda � Kireç üçlüsü olarak da ifade edilebilir. Adi camın bileşimine giren maddelerin dışında cama önemli özellikler kazandıran ve üretiminde önemli yararlar sağlayan � Yardımcı Bileşenler� (İkincil bileşenler) de bir grup olarak ele alınmaktadır. Bu bölümde camı oluşturan ana maddeler ve yardımcı bileşenler incelenecektir.
4.1.2.2 Camlaşıcılar
Camlaşma özelliği olan bu ana maddeler genelde ağ (iskelet) oluşturan bazı oksitlerdir. Doğal cam olarak nitelendirebilecek olan kuvars kumuağ oluşturan oksitlerin başında gelmektedir. Ağ oluşturan oksitler içinde en önemlileri SiO2, B2O3 ve P2O5 dir.
4.1.2.3 Eriticiler
Bağ oluşturan ve cam haline gelebilen oksitlerin erimelerini kolaylaştırmak amacı ile cam bileşimine tılan maddelere �Eriticiler� adı verilir. Eriticiler denilen gruptaki maddeler camlaştırıcıların erime sıcaklık derecesini düşürerek onların erimelerini kolaylaştırırlar. Özelliklede 1713 0C eriyen silisin erime derecesi 1500 0C dolayına indirilebilir.
Eriticiler ağ içine girerek onu değiştirdiği için eriticilere �modifikatör� de denilmektedir.
Eritici olarak adlandırılan maddelerin başlıcaları Na2O, K2O ve Li2O�dur.
4.1.2.4 Stabilizatörler
Eriticiler gibi stabilizatörler de özellikle camın kimyasal dayanımı, kırma indisi, dielektrik özellikleri üzerinde etki yapan maddelerdir. Formülüne stabilizatör ilave edilmiş bir cam su karşında stabil değildir. Bu tür camlara �Su camı� adı verilir.
Stabilizatör olarak adlandırılan maddelerin başlıcxaları CaO, BaO, PgO, MgO ve ZnO�dur.
CaO kireçtaşının (CaCO3), MgO ise dolomit (MgCO3) cam formülüne katılması ile sağlanmış olur. Zira CaCO3 ve MgCO3�ün ısıtılaması ile bünyelerindeki CO2 çıkar ve geriye CaO ve MgO kalır.
4.1.3 Yardımcı Bileşenler (İkincil Bileşenler)
Yardımcı bileşen ya da ikincil bileşen olarak adlandırılan maddeler genelde adi camın formülüne girmeyen, ancak çoğunlukla değişik camlarda değişik etkiler sağlamak üzere kullanılan oksitlerdir.
İkncil bileşenler ve sağladıkları etkiler aşağıda gösterilmiştir.
| Arsenik | As2O3 | Renk verici. Saflaştırıcı |
| Fluorin | CaF2 | Opaklaştırıcı |
| Sülfür | Na2SO4 | Redükleyici |
| Fosfor | P2O5 | Sodyum , Kalsiym camları opaklaştırıcı |
| Kobalt | CO2O3 | Renk verici, renk giderici |
| Zirkonyum | ZrO2 | Viskozite arttırıcı |
4.1.4 Cam Türleri
Silikat camlarının çok değişik türleri vardır. Bu camların kimyasal bileşimlerini gösteren aşağıdaki tablodan da görülebileceği gibi hepsinin bileşiminde az ya da çok SiO2 vardır. Bu nedenle de bu camlara SİLİKAT CAMLARI adı verilmektedir.
| No | Alüminosilikat Camı | %SiO2 | %B2O3 | %Al2O3 | %CaO | %MgO | %BaO | %PbO | %Na2O | %K20 |
| 1 | SODAKALSİK CAMI | 73.3 | - | - | 5.2. | 3.6. | - | - | 16.0 | 0.6 |
| 2 | KURŞUN CAMI (Normal Tenör) | 56.6 | - | 1.4 | - | - | - | 30.0 | 4.0 | 8.0 |
| 3 | KURŞUN CAMI (Yüksek Tenör) | 6.0 | 13.0 | - | - | - | - | 81.0 | - | - |
| 4 | BOROSİLİKAT (Pyrex) | 80.5 | 12.9 | 2.2 | - | - | - | - | 3.8 | 0.4 |
| 5 | BOROSİLİKAT (Tungsten) | 67.3 | 24.6 | 1.7 | - | 0.2. | - | - | 4.6 | 1.0 |
| 6 | BOROSİLİKAT (Kovar) | 68.9 | 21.4 | 2.3 | - | - | - | 0.2 | 2.8 | 4.4 |
| 7 | ALÜMİNOSİLİKAT CAMI | 57.0 | 4.0 | 20.5 | 5.5 | 12.0 | - | - | 1.0 | - |
| 8 | SİLİS CAMI (%96) | 96.3 | 2.9 | 0.4 | - | - | - | - | 0.2 | 0.2 |
| 9 | SİLİS CAMI (%99) | 99.3 | - | - | - | - | - | - | - | - |
4.1.4.1 Sodakalsik Camı
Tüm dünyada üretilen camların %90�1 sodakalsik camıdır denilebilir. Ucuz olması, kolayca eritilebilmesi gibi önemli niteliklerine karşın ısıl şoklara mukavemet ve kimyasal stabilite (kararlılık) gerektirmeyen haller dışında hemen hemen her yerde kullanıılan cam türdür.
Bileşim türleri pek fazla olan bu cam türü normal elektrik ampülü, floresan ampüller, pencere camları ve benzeri malzemelrin üretiminde kullanılır. Ayrıca bu cam viskozite karakteristikleri nedeniyle hava � gaz karışımı şalumo alevinde kolaylıkla çalışma olanağı verir.
4.1.4.2 Kurşun Camı ( Kristal Cam)
Sodakalsik camındaki kireç yerine PbO geçtiğinde geniş bir uygulama alanı olan kurşun camı elde edilmiş olur. Soda kalsik camında %15 oranı ile sınırlı olan CaO yerine geçen PbO % 80 oranının bile bazı hallerde üstüne çıkabilir. PbO, camın erime noktasını düşürerek yumuşama noktasını CaO�li camlarınkininde altına düşürür. Ayrıca cama kolay işlenebilme ışığı yansıtma ve yayma özelliği kazandırır. Bütün bu nedenlerle 300 yıldan fazla bir zamandan beri kurşun camları sanatsal cam üretiminde kullanılmaktadır.
4.1.4.3 Borosilikat Camı
Borosilikat camlarının nispeten yüksek bir yumuşama noktası vardır. Buna karşın ısıl şoklara karşı büyük bir mukavemet sağlayan büyük bir genleşme katsayısı, su ve asitlere karşı çok iyi mukavemet göstermesi ve üstün elektriksel özellikleri ile dikkat çekicidir. Bu tür özellikler borosilikat camların laboratuvar cam eşyası, mutfak eşyası, büyük boyutlu astronomik aynaların yapımında kullanılmaktadır.
4.1.4.4 Alüminosilikat Camı
Tabloda 7 no�lu bileşende görüldüğü gibi bu camlar %20 den biraz fazla alümin, az miktarda bor, bir miktar kireç ve manyezit ile çok az alkali içerir. Bazı hallerde, alkali formüle girmeyebilir. Ancak alkali bulunmaması durumunda bu camların eritilmesi ve işlenmesi borosilikat camlardan daha güç hale gelir
Yumuşama noktasının yüksek ve dilatasyon katsayısının küçük olması bu camların termometre, yanma tüpleri ile alevle doğrudan temas edecek her türlü paçanın yapımında özellikle kullanılmasını sağlamaktadır.
Boşluk tekniğinde, yumuşama noktasının yüksekliği nedeniyle proeksyon ampulleri ve saydam fosforlu katot tüplerinde, ayrıca yüksek sıcaklıkta dielektrik kayıplarının küçüklüğü ve yine yumuşama noktasının yüksekliği nedenleriyle kullanılmaktadır. Diğer bir kullanım alanı ise yüksek güçlü verici lambalarıdır.
4.1.4.5 Silis Camı (%96 SiO2)
Özellikle yönlerinden saf silis camına benzeyen %96 silis içeren bu cam fabrikasyon tekniği yönünden büyük hüner gerektirir. Geleneksel camların bir kısmı ile gerçekleştirilebilen presleme ve üfleme yöntemleri ile şekillenirme bu camlara da uygulanır. Dilatasyon katsayısı yukarıda belirtilen diğer camlara göre daha küçüktür. Ancak %99.3 lük silis camından biraz daha büyüktür. Boşluk tekniğinde bu cama ilgi gösterilmesi, bu camın ateşe dayanıklılığına dilatasyon katsayısının küçük oluşuna ve malzeme seçiminden kaynaklanan üretim olanaklarına bağlı bulunmaktadrı. Bu cam çok saydam oluşu nedeniyle U.V. ışınlarını çok iyi geçirir. Bu nedenle U.V. lambaları ile mikrop öldürücü olarak kullanılan özel lambaların üretiminde kullanılır.
4.1.4.6 Silis Camı (%99 SiO2)
Bu cam, çok saf kuvars kumunun herhangibir eritici madde olmadan eritilmesiyle elde edilir. Bu camın üretilmesi ve özellikle biçimlendirilmesi çok yüksek sıcaklıkta (yaklaşık 17000C) çalışmayı gerektirdiği için çok zordur. Bu güçlük nedeniyle üretilecek nesnelerin şekilleri ve boyutları sınırlı olmak zorundadır. Bu camın genleşme katsayısının çok küçük olması, yumuşama noktasının çok yüksek oluşu ve U.V. ışınlarını çok iyi geçirmesi gibi çok olumlu özellikleri vardır. Dielektrik özelliklerinin çok iyi olmasına karın fiyatının yüksekliği nedeniyle elektronikteki uygulamaları oldukça sınırlıdır.
Bu cam mevcut camlar içinde ısıl şoklara karşı mukavemeti en yüksek olan camdır.
4.1.5 CAM MALZEMELERİNİN ÜRETİMİ
Cam malzeme üretimi ardışık dört evreden oluşmaktadır. Bu evreler sırasıyla;
- Ana maddelerin hazırlanması
- Eritme
- Biçimlendirme
- Tavlama evreleridir.
4.1.5.1 ANA MADDELERİN HAZIRLANMASI
Camın bileşimene girecek ana maddelerin herşeyden önce yabanc maddelerden arındırılıp iyi bir şekilde öğütülmeleri gerekir. Öğütülen ana maddeler üretilecek cam türüne göre belirli miktarlarda ( cam bileşimine giren oranlarda) alınıp karıştırıldıktan sonra eritilmek üzere fırına sevk edilir. Ana maddenin hazırlanma evresi ve buna ilişkin alt işlemler yönünden cam üreten tesisin farklılık göstermesi doğaldır. Tesisin tek tip yada birden fazla cam türü üretmesi hallerinde bu farklılıklar gündeme gelir.
Tek tip cam üreten tesislerde öğütülmüş ana maddeler silolarda depolanır ve siloların alt taraflarındaki kapakları açılmak suretiyle istenen miktarlarda malzeme bir dekovil üzerine yerleştirilmiş terazili bir arabaya alınır. Tek tip cam üreten tesislerde silo sayısı çeşit yönünden daha azdır. Değişik türlerde cam üreten tesislede ana madde sayısı artacağınnda silo sayısıda buna bağlı olarak daha fazladır.
4.1.5.2 Eritme
Cam malzeme üretiminin ikinci evresi eritmedir. Yüzyıllar boyunc ısıtıldığı zaman camlaşabilen malzemelerin eritilmesi odun ile ısıtılan fırınlarda yapılmıştır. Günümüzde eritme işlemi, kapasitesi max. 2 ton olan krozelerden kapasitesi 1000 ton dolayındaki havuz fırınlara kadar değişebilen farklı yöntem ve olanakalarla yapılmaktadır. Fırınların yapımında kullanılan ateşe dayanıklı malzemeler silis, alümin, zirkon gibi yüksek nitelikli refrakterler olmaktadır. Bu işlemlerde kullanılan fırnlar ise Havuz Fırın ve Potalı Fırındır.
4.2 Pişmiş Kil Ürünleri
Genel olarak, tarihsel gelişimin etkisiyle seramik denince akla sadece bu gruba giren malzemeler gelir. Halbuki en başından belirtildiği gibi seramik malzeme grubu çok geniş anlamdadır ve büyük bir malzeme topluluğunun genel adıdır.
Alışılmış inşaat malzemelerinden yapı tuğlaları, yüzey tuğlaları, kaldırım tuğlaları, yeraltı künkleri, kiremit, boşluklu tuğla blokları, drenaj boruları, yer ve duvar karoları ve diğer fayans ve gre ürünler pişmiş kil ürünleri içerisinde yer alır.
4.2.1 Tuğla ve Kiremit
Tuğla ülkemizde önemli yeri bulunan yapı malzemesidir, konut sorununun çözümünde özellikle kırsal kesimde, bu malzemeden vazgeçmemiz imkansızdır. Ancak ülkemizde fabrikalar dışında üretilen tuğlalar düşük niteliklidir, farika tuğlaları ise pahalıdır ve son zamanlarda daha çok dolgu duvarlarında kullanılma amacıyla üretilen boşluklu tuğlalardır. Delik oranı %15� in altında kaldığı sürece tuğla, dolu tuğla olarak kabul edilir. Günümüzde betonarme karkas yapılarda bölme duvarlarında kullanılan ve taşıyıcı fonksiyonu bulunmayan �boşluklu modüler tuğlalar� üretilmektedir. Bazı yapı sahipleri duvarın daha hızlı örülmesine imkan veren bu tuğlaları kagir yığma yapılarında da kullanmaktadırlar. Bu duvar taşıyıcı bir eleman olduğundan, boşluklu tuğla kullanımı yanlıştır ve güvensizdir. TS 705, farika tuğlalarını normal 190x90x50 mm, veya modüler 190x90x85 mm olarak ikiye ayırır. Ayrıca DOT (Dolu tuğla), DDT (Düşey delikli tuğla), YDT (Yatay delikli tuğla), DKT (Dolu klinker tuğla), DEK (Delikli klinker tuğla) deyimleri de kullanılmaktadır. DOT için birim ağırlık 1,80 kg/dm3, DDT için 1,20 kg/dm3, YDT için ise 0,8-0,5 kg/dm3 mertebesindedir. Öte yandan bunların basınç dayanımları da değişiktir: DOT için 20-6,5 N/mm2, DDT için 15-4,5 N/mm2, YDT için 3,6-2,0 N/mm2 değerlerindedir. Tuğlalardan beklenen teknik özellikler, yeterli bir basınç dayanımı, boyutlarda az değişme, şekil düzgünlüğü, hafiflik, dış etkilere dayanıklılıktır. Tuğlaların elastisite modülleri basınç dayanımlarına dayanılarak tahmin edilebilir, standartlar;
E = 1000 fc bağıntısını önermektedir. fc tuğlanın basınç dayanımıdır. Poison oranı ise tuğlalar için 0,18-0,25 arasındadır.
Tuğlaların ilkel maddeleri büyük ölçüde saflıklar içerirler ve bunun sonucu olarak da tuğla tam camlaşmış bir seramik değildir. Esasen u zaten istenmez. Az pişmiş harman tuğlalarında camlaşma yetersiz kaldığından, bunlar toprak görünüşlü, büyük ölçüde boşluk içeren malzemelerdir. Yüksek su emmeleri vardır, hatta azıları su emerek tekrar toprağa dönüşebilirler. Tuğla aşırı pişmişse mor-siyah bir renk alır. Bu da iyi değildir, çünkü su emmesi az olduğundan duvar harcıyla bağlantı kuramaz, düşük aderanslı olurlar. 1 dakikada 1 dm2 alandan emilen (kapiler yolla) gr cinsinden su miktarına �özgül su emme� denilir. Duvar tuğlalarında bu değerin 12-15 gr/dm2.dak olması gerekir.
4.2.2 Kil Esaslı Malzemelerin Üretimi
Kil esaslı seramiklerin şu aşamalardan geçilir: Ham maddenin çıkarılması (çürütme değimi kullanılır), karıştırılması, şekillendirilmesi, kurutulması, pişirlmesi. Kurutma ve pişirme aşamalarında daima rötre oluşur. Bunların nedenleri faklıdır ancak miktarları çok yüksektir.
Pişirmede oluşan aşamalar:
| AŞAMA | SICAKLIK SINIRLARI | CİSİMDE OLUŞAN DEĞİŞİMLER |
| Kuruma | 100oC� ye kadar | Plastisite suyunun kaybı Kil rijitleşir, ancak kırılgandır |
| Dehidratasyon | 100oC-700oC | Kristalizasyon suyunun kaybı, Kaolinit için bu kayıp 450oC ile 510oC arasında meydana gelir. |
| Oksitlenme | 550oC-900oC | Demirli gayrı saflıklar Fe2O3� e dönüşür, karbonlu bileşenler ise yanarak kaybolur. (800oC) |
| Camlaşma | 950oC� dan yukarı | Müllit (3Al2O3.2SiO2 veya Al6Si2O13) kristalizasyon başlar, sıcaklık arttıkça müllit kristalleri büyür ve camsı fazlar büzülür ve rötreye sebep olur. Tuğlalarda ateşe dayanıklılığı sağlayan bu müllit kristalleridir. |
Kil esaslı seramikler silis camı ile birleşmiş müllit kristallerinden oluşur.
4.2.3 Tuğla, Kiremit ve Porselenlerde Şekillendirme Yöntemleri
4.2.3.1 Presleme
Toz halinde veya uygun plastik kıvamdaki kil� in özel kalıplar içinde basınç altında sıkıştırılmasıdır. Daha sonra pişirilipi sinterleme yapılır. Yüksek mukavemetli ateşe dayanıklı tuğlalarda, izalotör finacanları, otomobil bujilerinde, manyetik seramiklerde kullanılır.
4.2.3.2 Ekstrüzyon
Filiyerden çıkarılma, profili olan boru, boyuna delikli tuğlalarda kullanılır. Kıyma makinası gibi sonsuz vidadan geçirilen kilin başlığı bu aşamada alınır.
4.2.3.3 Döndürme
Çömlekçilerin geliştirdiği ve bugün endüstrileşmiş olarak da kullanılan bu yöntemde santrifüj kuvvetten yararlanılır, kil plastik kıvamdadır.
4.2.3.4 Kalıplama
Alçı kalıpları (nadiren ahşap metal kalıpları) içine kil hamurunu koymak ve sıkıştırmak suretiyle yapılır.
4.2.3.5 Dökme
Kil süspansiyon haline getirilir ve içine dağıtıcı öğeler (deflokülan) konulur. Böylece süspansiyon kararlı olur. Yavaşça alçı kalıplara (parçalı) dökülür, alçı suyu emer ve çepere kil yapışır, sıhhi tesisat evyeleri, çaydanlıklar böyle yapılır. Deflükülan maddeler sodyum karbonat, sodyum silikat gibi maddelerdir.
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder