مطالعه تاثیر استفاده از دولومیت

چکیده

پرسلان آنورتیتی با استفاده از بالکلی، کوارتز، آلومینا، فلدسپار و سه منبع مختلف CaO به عنوان مواد اولیه تهیه گردید. تأثیر منابع CaO مانند دولومیت، ولاستونیت و کلسیت بر خواص مکانیکی، حرارتی و زیبایی پرسلان آنورتیتی بررسی شده و مطالعات پراش پرتوی اشعه ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) نیز برای آنالیز فازی و آنالیز ریزساختار انجام شد. آنورتیت به عنوان فاز اصلی در تمام نمونه‌ها که در دماهای مناسب پخته شده بودند ( 1200، 1215 و 1230) دیده شد. استحکام خمشی بیشینه‌ی (MPa110 ) در نمونه‌ی حاوی ولاستونیت به دست آمد که به طور عمده به ریزساختار مطلوب نسبت داده شد. آنورتیت به عنوان تک فاز بلورین در نمونه‌ی حاوی کلسیت یافت شد و این نمونه پایین‌ترین ضریب انبساط حرارتی و بالاترین سفیدی را نشان داد که در ظاهر شبیه به چینی استخوانی بود.
محمدرضا پهلوان شمسی* ۱، غلامرضا امامی۲ علی امیر ارجمند ۳
۱-  دپارتمان مهندسی مواد سرامیک- آموزشکده امام خمینی (ره) میبد- دانشگاه فنی و حرفه ای استان یزد- ایران
۲-  دپارتمان مهندسی مواد سرامیک- آموزشکده امام خمینی (ره) میبد- دانشگاه فنی و حرفه ای استان یزد- ایران ۳-مدیر شرکت دانش بنیان فراپویان ایساتیس، یزد، ایران

۱- پیش‌گفتار

چینی استخوانی از نظر ظاهری یک محصول بسیار تخصصی است، سفیدی و زجاجیت استثنایی آن باعث شده که گران‌قیمت‌ترین نوع از ظروف سفره باشد . ترکیب اسمی چینی استخوانی حاوی حدود 50 درصد وزنی خاکستر استخوان حیوان، 25 درصد وزنی کائولن و 25 درصد وزنی سنگ کورنیش یا فلدسپار است . پس از تفجوشی، فازها در بدنه‌ی پخته شده عموماً از 40% وزنی بتا-تری کلسیم فسفات (-Ca۳(PO۴)۲) ᵝ،30درصدوزنی آنورتیت (CaO.Al۲O۳.2SiO۲) و 30درصدوزنی فاز شیشه‌ای کلسیم آلومینوسیلیکات تشکیل می‌شود. بنابراین، چینی استخوانی یک بدنه‌ی سفیدپخت با تبلور بالا (70% ) است که مقاومت خوبی را نسبت به لب پر شدن و استحکام خمشی بالای MPa100  را نشان می‌دهد .

با این حال، لعاب اعمالی روی چینی استخوانی به دلیل قلیایی زیاد،   به آسانی خراشیده می‌شود و به علت عدم تطابق ضریب انبساط حرارتی مقاومت به شوک حرارتی بدنه‌ی پخته ضعیف است. فاز بلورین بتا-تری کلسیم فسفات تأثیر منفی بر پایداری حرارتی چینی استخوانی دارد. این در حالی است که آنورتیت ضریب شکست حدود ۵۸/۱ داشته که به فاز شیشه‌ای (۵/۱) نزدیک است . پس فاز بلورین آنورتیت باعث افزایش زجاجیت بدنه شده و می‌تواند پایداری حرارتی و کیفیت دکور ظروف را افزایش دهد .

۲- مطالعات تجربی

۲-۱- مواد اولیه

بالکلی و فلدسپات و کوارتز به عنوان مواد اولیه و از دولومیت، ولاستونیت و کلسیت به عنوان منابع مختلف CaO استفاده شدند..مقدار بالای CaO گرانروی فاز مایع در دماهای بالا را کاهش می‌دهد. برای مقاومت در برابر دفرمگی دماهای بالا، مقدار کمی آلومینا  برای افزایش ویسکوزیته فاز مذاب افزوده می‌شود. جدول 1 ترکیب شیمیایی مواد اولیه را نشان می‌دهد.

جدول ۱- ترکیب شیمیایی مواد اولیه.

۲-۲- آماده‌سازی نمونه
ترکیبات براساس ترکیب استوکیومتری تخمینی آنورتیت با منابع مختلف CaO (دولومیت، ولاستونیت و کلسیت) آماده و به ترتیب A، B و C مطابق جدول شماره 2 کد گذاری شدند. این پودرها با آب مخلوط شده و در یک آسیاب سیاره‌ای با گلوله‌های زیرکونیایی به مدت 6 ساعت آسیاب شدند. توزیع‌های اندازه‌ی ذره در دوغاب آسیاب شده توسط دستگاه  Particle Sizeآنالیز شده و نتایج آن در شکل 1 نشان داده شده است. با توجه به شکل مشخص است که همه‌ی نمونه‌ها نتایج  نرمال مشابهی با اندازه‌ ذرات  کمتر از 10 دارند.

جدول2- ترکیب نمونه‌های بررسی شده A، B و C (درصدوزنی)

از روش ریخته‌گری دوغابی برای شکل‌دهی استفاده شد که نتیجه آن تولید بدنه‌ی خام با استحکام بالا بود . نمونه‌های خام با اندازه‌ی  (mm55× mm5× mm5) تهیه شده و در یک کوره‌ی الکتریکی در دماهای 1200 تا 1230 به مدت یک ساعت پخت شدند.