เซรามิกเป็นวัสดุอนินทรีย์ที่ไม่ใช่โลหะประกอบด้วยการรวมกันขององค์ประกอบโลหะและไม่ใช่โลหะซึ่งมักเกิดขึ้นผ่านการประมวลผลอุณหภูมิสูง (การยิง/การเผา) องค์ประกอบของพวกเขาแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับประเภทของเซรามิก (ดั้งเดิมหรือขั้นสูง) นี่คือรายละเอียดขององค์ประกอบหลักของพวกเขา:
1. ส่วนประกอบเคมีหลัก
เซรามิกส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับออกไซด์ของโลหะคาร์ไบด์ไนไตรด์หรือซิลิเกต องค์ประกอบทั่วไป ได้แก่ :
* ออกซิเจน (O) - พบในออกไซด์ (เช่นAl₂o₃, Sio₂, Zro₂)
* SILICON (SI) - กุญแจในซิลิเกต (เช่นดินเหนียว, มัลไลต์, Cordierite)
* อลูมิเนียม (อัล) - อยู่ในอลูมินา (al₂o₃), mullite (3al₂o₃·2Sio₂)
* แมกนีเซียม (MG) - ใช้ในแมกนีเซีย (MGO), Cordierite (2mgo ·2al₂o₃·5Sio₂)
* Zirconium (ZR) - พบในเซอร์โคเนีย (Zro₂)
* คาร์บอน (C) & ไนโตรเจน (N)-ในเซรามิกที่ไม่ใช่ออกไซด์ (SIC, Si₃n₄, Tic, BN)
2. เซรามิกดั้งเดิม (อิงดิน)
โดยทั่วไปแล้วจะเป็นไปตามซิลิเกตและรวมถึง:
* แร่ดินเหนียว (kaolinite, montmorillonite) - ให้พลาสติกเมื่อเปียก
* ซิลิกา (Sio₂) - เพิ่มโครงสร้าง (เช่นควอตซ์, หินเหล็กไฟ)
* เฟลด์สปาร์ (Kalsi₃o₈, Naalsi₃o₈) - ทำหน้าที่เป็นฟลักซ์เพื่อลดอุณหภูมิหลอมละลาย
* Chalk (Caco₃) - ใช้ในพอร์ซเลนและ Whiteware
ตัวอย่าง: Porcelain = Kaolin (Clay) + Silica + Feldspar
3. เซรามิกขั้นสูง (วิศวกรรม)
เหล่านี้เป็นเซรามิกส์สังเคราะห์ที่มีความบริสุทธิ์สูงที่มีคุณสมบัติที่เหนือกว่า:
ประเภทเซรามิก ส่วนประกอบหลัก คุณสมบัติสำคัญ
อลูมินา (al₂o₃) อลูมิเนียม + ออกซิเจน ความแข็งสูงฉนวนไฟฟ้า
เซอร์โคเนีย (Zro₂) เซอร์โคเนียม + ออกซิเจน ความทนทานสูงความต้านทานการสึกหรอ
ซิลิกอนคาร์ไบด์ (SIC) ซิลิกอน + คาร์บอน ความแข็งสุดขีดการนำความร้อน
ซิลิกอนไนไตรด์ (Si₃n₄) ซิลิกอน + ไนโตรเจน ความแข็งแรงสูงความต้านทานแรงกระแทกด้วยความร้อน
Boron Nitride (BN) โบรอน + ไนโตรเจน น้ำมันหล่อลื่นการนำความร้อน
Cordierite (2mgo ·2al₂o₃·5Sio₂) mg, al, si, o การขยายตัวทางความร้อนต่ำ
4. สารเติมแต่งและส่วนประกอบรอง
เซรามิกมักจะรวมถึงสารเติมแต่งเพื่อแก้ไขคุณสมบัติ:
* binders (เช่น PVA, Wax) - ช่วยในการสร้างก่อนการยิง
* โรคเอดส์ซินเตอร์ (เช่นy₂o₃ในzro₂) - เพิ่มความหนาแน่น
* เม็ดสี (เช่นFe₂o₃, COO) - สำหรับสี
* ตัวควบคุมพรุน - เพื่อสร้างเซรามิกที่มีรูพรุน (เช่นตัวกรอง)
5. เฟสแก้ว (ในบางเซรามิกส์)
* เซรามิกดั้งเดิมมักจะมีเฟสแก้ว (ซิลิกาน้ำโขก) ที่เกิดขึ้นระหว่างการยิงซึ่งผูกอนุภาคเข้าด้วยกัน
6. การจำแนกตามองค์ประกอบ
หมวดหมู่ ตัวอย่าง ส่วนประกอบหลัก
เซรามิกออกไซด์ al₂o₃, zro₂, mgo โลหะ + ออกซิเจน
เซรามิกที่ไม่ใช่ออกไซด์ sic, si₃n₄, ดีบุก โลหะ + คาร์บอน/ไนไตรด์
เซรามิกซิลิเกต พอร์ซเลนอิฐ Clay + Sio₂ + ฟลักซ์
เซรามิกคอมโพสิต al₂o₃-sic, zro₂-toughened เซรามิกผสม
บทสรุป
เซรามิกทำจากการรวมกันขององค์ประกอบโลหะและไม่ใช่โลหะโดยมีคุณสมบัติของพวกเขาที่กำหนดโดยองค์ประกอบและการประมวลผล
* เซรามิกดั้งเดิมพึ่งพาดินเหนียวซิลิกาและเฟลด์สปาร์
* เซรามิกขั้นสูงใช้ออกไซด์ที่มีความบริสุทธิ์สูงคาร์ไบด์หรือไนไตรด์เพื่อประสิทธิภาพที่เหนือกว่า