صب الخزف

يسار|300px| الخزف

**عملية الصب المائلة** من أكثر الطرق التقليدية لإنتاج اشكال متغيرة ومعقدة جدا وتتشكل في (مواد صحية وصهر للمواد وتقنية جيدة للسيراميك. هذه الطريقة تتكون من صب المائل داخل قوالب يسهل اختراقها وتكون مصنوعة من الجص وتكون على هيئة انتقال السائل في مسام القالب نتيجة التشكيل لطبقة موحدة من الجزيئات على سطح القالب.

من أهم مميزات عملية الصب المائلة:-

1-إنتاج العديد من الاشكال المعقدة.

2-قلة التكلفة.

3-الاستخدام الصحيح للقطع المتفرقة التي تستخدم في عملية تقنية خزف مما يجعلها كثيفة ومتجانسة مجهريا.

ولكن العيب الكبير في هذه الطريقة هو قلة كفاءة الإنتاج
ويعد التعليق المائى هي الطريقة الأكثر شيوعا واستخداما من أكاسيد ونيتريدات وكربيدات.
امثلة: أكسيد الماغنسيوم وأكسيد الكالسيوم ومن غير الاكاسيد مثل كربيد السيليكون ونيتريد السيليكون ونيتريد الالومنيوم ويتم سبك كل هذا داخل بيئة عضوية باستخدام الكحول والكيتون.
* سطح المواد الغير مؤكسدة يمكن ان يكون (هيدروفوباتد) باستخدام عامل منشط الذي يسمح بتعليقهم في الماء.وفي حالة صب الهواء يكون الشكل الخارجى لهذه القطع التي تحدد بالقالب نفسه ويتم ذلك بتوحيد السمك.
بعد عملية التجفيف يجب ان يكون هناك تماسك بشدة لكى تتم عملية التفريغ.
ويعمل التجفيف المنخفض على سهولة هذه المرحلة وتكون جميع جدران السطح رفيعة وذات سمك محدد وثابت.

## القوالب

وتعتبر شبكة المثقب داخل القالب ذو اهمية ضرورية لضبط معدل وهيئة الجزء الأخضر.وتكون القوالب الأكثر استخداما مصنوعة من الجبس وهو عبارة عن (جزيئين ماء وكبريتات الكالسيوم)التي تتشكل بتفاعل كبريتات الكالسيوم مع الماء. ولكى نحدد مادة القالب وطبقات الجلد المخفاه يجب اتصال مادة الجبس وطبقاته لكى تمنح المادة الية القوى المحركة. وتسمح طبقات اللصق بتقليل التكلفة لتصنيع القوالب المعقدة ذات السطح عالى الجودة.ويتراوح حجم الثقب الكبير من (40-50%) وتكون حجم مادته الخام أقل من 5 ميكرومتر، وعلى الجانب الآخر اللصق الذي يملك مقاومة احتكاك كبيرة وقابلية ذوبان عالية في الماء ويملك هذا الجانب أيضا هبوط في الخصائص الميكانيكية بسبب وصول نسبة الجفاف إلى إلى أكثر من 40 درجة سيليزية وتحدد هذه الخصائص أهمية الجفاف بين السبيكتين وذلك لزيادة الوقت المطلوب، ومن الأفضل أيضا تغطية سطح القالب وذلك لكى يتم تسهيل ال (وتقليل الهجوم الذي يقوم به الحمض المعلق (السيليكا) أو بواسطة العضوية مثل الكحول أو يتم هذا لحظيا بواسطة الجينات أو باستخدام جيد للجرافيت). هناك مواد أخرى تستخدم في إنتاج قوالب السباكة بواسطة القوى الالية المحركة والشدة.
وتكون حالة (ممتلئة أو غير ممتلئة بواسطة ما يسمى بمسحوق السيراميك).

## الضبط خلال القوى المحركة

بينما عملية السباكة للسيراميك تعتبر عملية ترشيح بواسطة ترسب المواد التي تم تشكيلها وبصفة عامة تكون القوى المحركة مقيمة ومحددة باستخدام قانون (دارسى)، وباعتبار ان الخصائص الريولوجية لبقايا الاجزاء المتعلقة ثابتة اثناء عملية الترشيح مما يؤدى إلى عدم وجود ترسيب، وإذا تم وجود ترسب لبعض المواد يكون غير منضغط، ويمكن ان نعبر عن السمك بالقانون التالى:

e= 1/(ϕd.ρp@.)[(〖(〖Rm/Rd)〗^2+(2ΔΡϕs.ϕd.ρp)/ηRd(ϕd-ϕs) t))〗^0.5-Rm/Rd]

حيث أن ϕd هو حجم الاجزاء الثابتة التي يتم تفتيتها داخل السائل المعلق أو المواد التي تم ترسيبها.
ρp تعتبر هي كثافة الجزيئات التي تم تفتيتها داخل المادة المترسبة، وتعبر ΔΡ هي اختلاف الضغط دخل السائل من خلال الترسب،η تعتبر اللزوجة للسائل المتصل (Rm،Rd وهما الاتصال الذي يتحدد بالتوالى داخل السائل الذي يقاوم تآكل القالب والمادة المترسبة معا).
وتعد المرحلة المحددة في ضبط القوى المحركة للمادة المعلقة التي تحتوى على جزيئات قليلة ذات قطر صغير هي الاتصال داخل السائل من خلال هيكل المثقب المستخدم في عملية الترسيب.
ويتم تقييم القوالب بصفة عامة باهمال مقاومة تحريك الايونات داخل السائل من خلال هيكل المثقب داخل القالب، ولكن يجب مع ذلك استيعاب الضغط الهابط من خلال الطبقة الجامدة إلى امتصاص الضغط داخل القالب.وينتج عن اللصق بين الطبقتين ضغط ممتص من 0.1الى 0.2 ميجا باسكال وبالتالى تكون المعادلة 5.21 على الصورة التالية:

e^2=2ΔΡ/(ηRd.ϕd.ρp)* ϕs/((ϕd-ϕs)) t

وبالتالى تكون جميع معدلات الضبط عالية جدا بينما تكون نفاذية الطبقة المترسبة (Rd تزداد وتحدد بصفة عامة بواسطة نموذج كارمان (CAR56) الذي يعبر عن المقاومة طبقا لمسامية المادة المترسبة وتعتمد على (حجم المثقب، سطح المسام على وحدة الحجوم).
وتكون المعادلة العامة على الصورة:

Rd= (T〖Sv〗^2 〖ϕd〗^2)/〖(1-ϕd)〗^3

ويكون هناك أيضا تأثير مباشر على ضبط القوى المحركة باستخدام هيكل المثقب للطبقة الجامدة وحجم الحبوب لمسحوق السيراميك (الحجم والتوزيع) وأيضا تعتمد على حالة التشتت للمادة المعلقة داخل السائل.
ويعبر هذا النموذج ان جميع المسام تأخذ نفس الطريقة بداخل السائل المتتابع ويكون هيكل المثقب له شكل ونمط واحد الذي لا يكون بصفة عامة له نفس الحالة ومن خلال جميع الجوانب تعتبرعملية السباكة من العمليات التقليدية والجيدة في تقنية السيراميك.
ويكون المثقب بين الكتل سوف يشكل الطرق الصحيحة للتوصيل داخل السائل، بالإضافة إلى ان المادة المترسبة تكون منضغطة بواسطة إعادة الترتيب للمواد بواسطة المثقب أثناء عملية السباكة.
ويمكن زيادة أو تقليل دقائق قليلة إلى لتغير الوقت الصحيح وذلك ليتم إنتاج جدار رفيع بواسطة تجزئ الخزف المعلق ويتم خلال اقل من ساعة واحدة عملية التفريغ الصحيح والمناسب للجزيئات المعلقة.
وتكون مدة هذه العملية تتراوح من 6-7 أيام لسباكة الاجزاء العاكسة التي تحتوى على جدار سميك.

## معلقات الصب:-

الحصول على قطع من السيراميك، مع خصائص مرضية أثناء إعادة إنتاجة عن طريق عملية الصب المائلة فهى تتطلب الاختيار الجيد لحجم الحبيبات والتحكم في جزيئات السطح.السلوك الريولوجى وكثافة المعلقات تعتمد على حجم حبيبات المسحوق والتفاعلات الجزيئية وحجم الزرات.
يختلف توزيع حجم حبيبات المسحوق والذي سوف يؤثر على ترتيب الجزيئات خلال عملية التثبيت تبعا لنوع الخزف ووالخواص النهائية المطلوبة.وهناك تركيز كبير من الجسيمات الدقيقة ضرورية للتحكم في الريولوجيا والترسيب. في حالة الخزف الفنى تكون كثافة الجزيئات منخفضة للتأكيد على نشاط عملية التلبد وتجانس الجزيئات المجهرية. وعلى الجانب الأخر في حالة الخزف التقليدى يتكون الخليط من صفائح الطين وكذلك من بضع عشرات من الميكروميتر من جزيئات السيليكا والفلسبار.
معلقات الطين التقليدى والفنى تختلف بأختلاف درجة تشتت الجسيمات.
الخزف التقليدى يتلبد جزئيا بلزوجة أعلى من اللزوجة الصغرى. هذا التخثر الجزئى يجعل معدل الأعداد ممكنا بفضل حجم وقطر المسامية في الطبقة المتشكلة. وعلاوة على ذلك سيعطى لارتفاع الماء لهذة الطبقة الخضراء لدونة لمعالجتها بعد التشكل.
كما ان التراكيب التقليدية تعمل على تطوير المرحلة الزجاجية أثناء التلبيد.والطبقة المجهرية الخضراء التي حصلت عليها عن طريق حالة التكتل الجزئى لا تحتوى على اى تأثير محدد على الخواص النهائية. في حالة الصب في صناعة الخزف الفني، والهدف من ذلك هو مختلف جدا، ألا وهي الحصول على كثافة عالية مع بناء مجهرى متجانس. وبالتالي المعلقات تكون مشتتة تماما مع الحد الأدنى من اللزوجة وتركيز الجسيمات العالي.وهذة المعلقات يتم وضعها مع سلوك القص واللزوجة أقل من 1 (باسكال.ثانية) عن معدل القص.والذي يتراوح بين 1 و10 (1/ثانية) اثناء عملية السباكة. وعادة ماتحتوى هذة المعلقات على 40-60% من حجم المواد المعدنية ومن 0.2 إلى 1% من الكتلة مشتتة على أساس المادة الجافة. واللزوجة العالية في معدل القص المنخفض و/ أو إجهاد الخضوع عالية بما فيه الكفاية مواتية لتجنب ترسب الجسيمات قبل عملية الصب ولكن خصوصا في القالب خلال عملية الأعداد.

## تفريغ القوالب:-

يجب على القوة الموحدة ان يكون لديها القوة الميكانيكية الكافية حتى لاتتدفق مع التعليق اثناء تفريغ القالب والسماح لها بالتشكل.في نظم التجمد الجزئى تحتوى على الطمى (الخزف التقليدى)، وقوى التجمد تعطي تماسك كاف على كل قطعة. ويمكن زيادة تماسك القطع من خلال إضافة (الاضبارات، السليلوز، الأمونيوم أو الجينات الصوديوم)والتي يمكن أن تسهم أيضا في التشتت.وإضافة المجلدات لا يمكن ان يقدم عيوب زيادة وقت الضبط من خلال زيادة لزوجة المعلقات والتقليل من نفاذية الطبقة الموحدة.

## العيوب:-

العيوب الرئيسية التي ظهرت في الجزء الأخضر والتي حصل عليها زلة الصب نتجت من عملية الصب المائلة مثل وجود المسامات (الثقوب الكبيرة) بسبب سوء التفريغ للمعلقات والمثال الثانى هو التوجية المميز للجزيئات الخطية (الطمى، الصفائح، الميكا) إلى أدنى مستوى سمك على سطح القطعة والذي يؤدي إلى الأختلاف في الأنكماش وبالتالي في الضغوط أثناء التجفيف والتلبيد، المثال الثالث وحدات البناء المجهرية الغير متجانسة بسبب ترسب الجسيمات الخشنة.

## الصب بالضغط:-

المعادلة [5.22] تبين أن الإمداد بضغط إضافي، مقارنة بانخفاض الضغط الشعري للقالب (
* Ceramics Materials Processes، Properties and Applications, edited by Philippe Boch and Jean-Claude Niepce


تصنيف:صناعة الفخار
تصنيف:مواد خزفية