مقاله 66 : *** قطعات سرامیکی صنعتی ***

[zeinab68]

-1 معرفي محصول
سراميكهاي صنعتي قطعاتي هستند كه در تجهيزات الكتريكي، وسايل فني مهندسي، ماشين آلات
صنعتي و ادوات آزمايشگاهي به منظور عايق الكتريكي، نسوز، ضد سايش و مقاومت شيميايي مورد
استفاده قرار مي گيرند.

 

[zeinab68]

موارد مصرف و كاربرد
محصولات سراميك صنعتي را عمدتا در سه طيف اصلي زير مي توان متصور بود:
-1 گروه اول را الكتروسراميك گويند مانند مقره هاي سراميكي فيوز، پايه فيوز، تيوپ هاي عايق،
سوكت و ترمينال سراميكي و ....
-2 گروه دوم را قطعات فني مهندسي گويند . مانند نازل مشعل، نازل سند بلاست، ***** سراميكي
(در ريخته گري)، صفحه نسوز هيترهاي برقي و گازي و ...
-3 گروه سوم را ادوات آزمايشگاهي گويند . مانند: قيف ساده، قيف بوخنر، ديسكاتور و همزن و ... كه
خصوصيات و ويژگيهاي فني هريك از گروهها به شرح ذيل است:
الف) قطعات الكتروسراميك داراي خاصيت عايق الكتريكي، مقاومت شوك حرارتي و ثابت ماندن
ضريب دي الكتريك و تخلخل و جذب بسيار كم آب مي باشد.
ب) قطعات فني و مهندسي داراي خاصيت مقاومت مكانيكي، مقاومت سايشي و سختي و ن سوزندگي
بالا مي باشد.
ج) قطعات ادوات آزمايشگاهي داراي مقاومت شيميايي مي باشد.
بعضي از محصولات داراي سطح لعابي و برخي نيز فاقد لعاب مي باشند.
در قطعاتي كه مقاومت مكانيكي و مقاومت شيميايي و مقاومت سايشي حائز اهميت مي باشند از
لعاب استفاده مي گردد، چون باعث ا فزايش مقاومت كششي و فشاري مي شود و اثرات مواد
شيميايي را خنثي مي سازد و سختي بالائي دارد.

 

[zeinab68]

بررسي كالاهاي جايگزين و تجزيه و تحليل اثرات آن بر مصرف محصول كالاهاي جايگزين محصولات اين كالا، چيني و فلز مي باشد كه از لحاظ قيمتي و وزني محصولات سراميكي ارجح مي باشند.

 

[zeinab68]

اهميت استراتژيكي كالا در دنياي امروز
بعد از گذشت نيم قرن، در 10 سال اخير پيشرفت ها در دنياي سراميك هاي تخصصي سرعت و
شدت گرفته اند.
كاربردهاي نوين و بازارهاي جغرافيايي جديدي پيش روي اين سراميك ها گشوده شده اند به طوري
كه در زمينه هايي از قبيل پزشكي، الكترونيك و هوافضا مصرف اين سرامي ك ها استمرار دارد كه
نشانگر رشد سالم اين محصولات است.
رشد سالم در بسياري از بخش هاي بازار سراميك هاي تخصصي يك فضاي مطمئن و بسيار
اميدواركننده را براي آينده اين صنعت رقم زده است. اين امر با وجود روند اخير افزايش بهاي انرژي
و سطوح سخت رقابتي، نه تنها بين شرك تها بلكه بين مواد جايگزين نيز صورت پذيرفته است.
يك محدوده كلي از استفاده رايج مواد سراميكي پيشرفته از قبيل آلومينا، زيركونيا، كاربيد
سيليسيم، نيترات سيليسيم و سيالون وجود دارد كه مي تواند از نظر خواص، قيمت و با همان
كاربردها با مواد ديگر مشابه رقابت كند.
يك حقيقت اساسي در رابطه با اطمينان موجود در صنعت اين است كه اين گونه به نظر مي رسد كه
به طور كلي در شرايط اقتصادي كنوني بسياري از بازارهاي عمده مصرف كننده از قبيل كاربردهاي
پزشكي، تجهيزات الكترونيكي و كاربردهاي هوا و فضا كه نسبت به ديگر بازارها وابستگي كمتري
دارند.
اين رشد منجر به افزايش مصرف مواد معدني، به خصوص براي عيارهاي آلومينا و زيركونيا با خلوص
بالا شده است.
هرچند مصرف مواد معدني در بخش سراميك هاي صنعتي تنها يك سهم اندكي از مصرف كلي را
به خود اختصاص داده است البته با يك ارزش افزوده بالاتر.
روند اصلي براي توليدكنندگان سراميك هاي تخصصي، توليد مجموعه اي از مواد تخصصي تر و با
خصوصيات فني تر است.

 

[zeinab68]

ديگر ويژگي برجسته عرضه مواد معدني مورد لزوم صنعت سراميك هاي تخصصي، در كنار ارزش
افزوده بالا و ظرفيت پايين شان، اين است كه از نظر بازار حامي اين توليدكنندگان بوده و رابطه اي
بين مصرف كنندگان محصولات آنان باشند.
سراميك هاي صنعتي يا پيشرفته يك گروه بزرگ و متنوع از مواد را شامل مي شوند كه براي
كاربردهاي وسيعي جهت مصارف خاص و غالب اوقات سفارشي براي يك هدف معين توليد
شده اند.
اين بدان معني است كه هيچ گونه تعريف مشخصي براي سراميك هاي تخصصي وجود ندارد، بلكه
شامل يك چتري است كه مواد سراميكي بسيار ويژه با خواص مكانيكي، الكتريكي، حرارتي،
بيولوژيكي و شيميايي بسيار بالا را پوشش مي دهد. سپس اين مواد براي استفاده به عنوان اجزاي
سازنده دركاربردهاي هايتك (تكنولوژي بالا) بهينه مي شوند.
سراميك هاي مهندسي اصطلاح ديگري است كه اغلب به طور گسترده اي در مورد سراميك هاي به كار
گرفته شده در صنايع ساختماني، محيطي و فرآيندهاي شيميايي استفاده مي شود و در الكترونيك
چندان كاربردي ندارند.
در سال 2007 كل بازار سراميك هاي مهندسي در اروپا در حدود دو ميليون و 900 دلار بالغ شده و
در همين سال بازار براي سراميك هاي مهندسي در ايالات متحده 2 هزار ميليون دلار بوده و تا سال
2012 مصرف سراميك هاي مهندسي در اروپا متجاوز از چهار ميليون 100 دلار و در ايالات متحده
دو ميليون و 600 دلار تخمين زده شده است.
از نظر جغرافيايي، آلمان بزرگترين مصرف كننده سراميك هاي تخصصي در اروپا است كه بالغ بر 43
درصد ميزان مصرف كل اروپا را به خود اختصاص داده است. همچنين، آلمان در اين زمينه يك
توليدكننده بزرگ نيز به حساب مي آيد كه بيش از مقدار مصرفش توليد مي كند، در حالي كه ايالات
متحده يك واردكننده صرف است.

 

[zeinab68]

به تعدادي از اين بازارها در جدول ضميمه اشاره شده است كه كاربردهاي وسيع صنايع استفاده
كننده سراميك هاي تخصصي به روشني در آن مشخص شده است.

 

[zeinab68]

هوا و فضا
سراميك هاي تخصصي نقش هاي كليدي بسياري را در صنايع هوافضا بازي مي كنند. آلومينا، نيتريد
سيليسيم، و نيتريد آلومينيوم به دليل حفظ پايداري ابعادشان در محدوده هاي دمايي بسيار بالا و
دارا بودن استحكام مكانيكي بالا، در قطعات حساس مورد استفاده قرار مي گيرند. همچنين اين مواد
داراي مقاومت شيميايي و نسبت سفتي به وزن بسيار خوبي هستند.
آلومينا، نيتريد سيليسيوم و نيتريد آلومينيوم در سيستم هاي كنترل و تجهيزات هواپيما،
سيستم هاي هدايت موشك و تجهيزات موقعيت يابي ماهواره اي مورد استفاده قرار مي گيرند . ديگر
كاربردهاي اين مواد شامل چسب هايي براي موتورهاي توربيني گازي، نصب خطوط انتقال سوخت،
سيستم هاي احتراق موتور، سيستم هاي آشكارسازي و اطفاي حريق، صفحات نمايشگر تجهيزات و
سرعت سنج ها است.
همچنين مواد سراميكي الكترونيكي (پيزوالكتريك و دي الكتريك ) نيز در صنعت هوا و فضا در
حس گرهايي براي تعيين لرزش، ژيروسكوپ ها (گردش نما) و حس گرهاي سطح ياب براي مخازن
سوخت مورد استفاده قرار مي گيرند.
در شهر ساوت همپتون كشور انگلستان، Morgan به عنوان مثال كارخانه سراميك هاي تخصصي
در حال حاضر تامين كننده قطعات براي هواپيماي بويينگ 777 با يك تجهيزاتي شامل
پيزوسراميك ها براي 52 حس گر مافوق صوت مخزن سوخت آن و حس گرهاي مشابه كه در
هواپيماهاي جنگنده مورد استفاده قرار مي گيرند، است.
در حال حاضر شركت هاي هواپيمايي تجاري و همچنين برنامه هاي فضايي و دفاعي از نظر كاهش
هزينه ها تحت فشارهاي زيادي قرار دارند و هم زمان ملزم به افزايش كارآيي خود هستند. هرچند با
افزايش تقاضا براي حمل و نقل مسافر و محموله هاي تجاري، فروش آن در بخش هاي نگهداري،
تعمير و بازرسي رونق خوبي گرفته است.
همچنين بخش ساخت هواپيماهاي جديد از قبيل هواپيماهاي عظي م الجثه براي حمل كالا و
جت هاي داخلي نيز با افزايش فروش مواجه شده است.
يكي از كاربردهاي آتي اين مواد در كاوش هاي فضايي است كه توسط بخش سراميك هاي تخصصي
كشور آلمان در دست ساخت است و در رابطه با برنامه توسعه Erlangen واقع در Morgan
فضايي اروپا بوده كه شامل مخازن تخليه بار از جنس آلومينا براي سيستم نيروي محركه يوني
است. موتورهاي يوني مي توانند از نظر وزني يك جايگزين سبك براي موتورهاي شيميايي باشند كه
سفينه ها را قادر خواهند ساخت تا 10 برابر سريعتر حركت كرده و مسافت هاي بيشتري را بپيمايند.

 

[zeinab68]

صنعت خودرو
در حال حاضر در صنايع اتومبيل سازي بيش از 50 كاربرد متفاوت براي سراميك هاي تخصصي
وجود دارد و اين كاربردها به طور روزافزون در حال افزايش هستند. در طي 10 سال گذشته، خواص
قدرتمند حرارتي، الكتريكي و شيميايي، سراميك ها را به طور فزاينده اي به يك جايگزين پردوام
جذاب و ارزان قيمت به جاي فلزات مبدل كرده است.
سراميك هاي تخصصي داراي كاربردهايي براي كاهش سروصدا، كنترل حرارتي، *****اسيون و
سايش در تمامي بخش هاي صنعت حمل و نقل از تراكتورها گرفته تا اتوبوس ها و موتورسيكلت،
هستند.
هم آلومينا (اكسيد آلومينيوم) و هم زيركونيا (اكسيد زيركونيوم ) در دماهاي بالا يك استحكام
مكانيكي بالا و پايداري ابعادي را از خود نشان مي دهند .سختي آلومينا اين ماده را به يك جايگزين
ارزان به جاي فلزات به عنوان درزگير در موتورهاي ديزلي به دليل اينكه بتونه هاي فلزي پوششي
سريعا پوسيده مي شدند و اكثر اوقات نياز به جايگزين داشتند، مبدل كرده است.
همچنين در حال حاضر، صفحات آلومينا در كاميون هاي سنگين براي كنترل سوپاپ هاي هواي
فشرده لازم جهت تنظيم سطح تعليق كابين، شاسي يا صندلي، مورد استفاده قرار مي گيرد.
در پمپ هاب آب نيز، ياتاقان هاي سراميكي جانشين مناسبي براي ياتاقان هايي با محوري از جنس
فولادهاي كربني شده اند. ياتاقان هاي سراميكي در برابر تاثيرات سايشي ذرات موجود در آب مقاومت
بيشتري را نشان داده و در نتيجه ضريب اطمينان را افزايش مي دهند. با توجه به كارگيري از اين
سراميك ها در دستگاه هاي توربوشارژر و ياتاقان ها، رشد استفاده از موتورهاي ديزلي به ويژه در بازار
كاميون با افزايش مواجه شده است.
با توجه به نياز به كنترل مواد آلاينده خصوصاً توسط كاميون هاي سنگ ين، بازار سراميك هاي
تخصصي در مبدل هاي كاتاليكي با رشد همراه بوده است . دكتر جان بريگز اظهار داشت كه
كاربردهاي كاتاليزور در اگزوزهاي اتومبيل هايي با موتور ديزلي به رشد خود ادامه خواهد داد، چون
در ظرف دو تا سه سال آينده در اروپا و ايالات متحده آمريكا مقررات جديد آلودگي هوا به كار
گرفته مي شود.
هم اكنون، در اروپا استفاده از *****هاي ذرات ريز و كاتاليزورهاي اكسيداسيون نسبت به ايالات
متحده آمريكا رواج بيشتري پيدا كرده است. به هر حال يكي از زمينه هاي رشد عمده در هر دو
منطقه است و در آينده در ديگر مناطق نيز به اجرا در خواهد آمد.
در ح س گرهاي ، PZT نظر به اين كه در صنايع هوافضا، خواص پيزوالكتريك سراميك هاي
سطح سنج اولتراسونيك در مخازن سوخت خودروها منجر به ارائه دقت بيشتر مي شود، از اين رو اين
سراميك ها جايگزين گيج هاي شناور متداول شده اند.
نشان داده ان د كه در شرايط بد سوختي بسيار مقاوم هستند . همچنين PZT سراميك هاي
پيزوسراميك ها به شكل قوس هاي موجود در سيستم هاي صندلي هاي راحت در مدل هاي پيشرفته
خودرو به كار گرفته مي شود كه با استفاده از دريچ ههايي ايجاد اثرات ماساژ مي كنند.
پيزوسراميك ها همچنين در سيستم هاي كنترل فشار لاستيك اتومبيل ها به كار گرفته مي شوند كه
در ماه نوامبر سال 2006 در كشور ايالات متحده تبديل به يك استاندارد ايمني مجاز شد. سراميك
در داخل لاستيك اتومبيل قرار مي گيرد و توانايي منحصر به فرد آن براي تبديل انرژي مكانيكي به
انرژي الكتريكي بدين معني است كه هر وقت نيروي مكانيكي بر اثر حركت لاستيك بر روي زمين
بر سراميك اعمال مي شود، سراميك از خود الكتريسيته ساطع مي كند كه بر روي مانيتور خودرو
مشاهده مي شود.
در سمينار اخير، در آينده CeramTec مديرعامل شركت Zimmermann طبق سخنان دكتر
كاربرد سراميك ها در خودروهاي مدرن و پيشرفته افزايش خواهد يافت كه به سراميك هايي با
و كامپوزيت هايي با زمينه فلزي (APU) كارآيي بالا در موتورهاي هيبريدي، باتري هاي سوختي
مي توان اشاره كرد.

 

[zeinab68]

رونق تسليحات دفاعي سراميكي
در طول چهار سال گذشته، هزينه هاي دفاعي در زمينه كاربرد تركيبات سراميكي ا فزايش
چشمگيري پيدا كرده و تسليحات سراميكي سريع ترين رشد را در بازار در كشور ايالات متحده
داشته اند.
تا 11 سپتامبر، هزينه ها با ركود مواجه بود اما جنگ در عراق و افغانستان بازارهاي تسليحات
سراميكي در ايالات متحده را بين سال هاي 2003 و 2006 با ده برابر افزايش مواجه شده و در سال
2006 بالغ بر 550 ميليون دلار شد.
هرچند هزينه ها در آمريكا، به عنوان بزرگترين بازار، به اوج خود رسيده و احتمال مي رود با كاهش
اندكي مواجه شود چون بخش اعظم ارتش ايالات متحده در طي اين دوره دوباره تجهيز شده است.

 

[zeinab68]

تجهيزات الكترونيكي
كاربردها براي سراميك هاي تخصصي در بخش الكترونيك شامل ارتباطات، ليزرها، تكنولوژي هاي
است. به دنبال افزايش چشمگير در تقاضا براي (IT) الكترونيك نوري و سخت افزار فناوري اطلاعات
ذخيره سازي اطلاعات در رايانه هاي خانگي از قبيل ذخيره سازي فاي لهاي صوتي، تصويري و عكس ها
و همچنين در حالت پيشرفت هتر براي بازپخش برنامه هاي تلويزيوني و ضبط آنها، رشد در بازار سخت
سرعت گرفته است. IT افزار
همچنين قطعات ساخته شده از سراميك هاي صنعتي در پيريزهاي لمسي و اتاق هاي پردازش،
تجهيزات پردازش نيمه رسانا و وافرهاي توليد در كارخانه هاي مورد استفاده قرار مي گيرد.
بازار ليزر نيز از مصارف روزافزون سراميك هاي تخصصي بي نصيب نمانده و تعداد كاربردهاي آن
به عنوان قطعات كوچكتر و به صرفه تر از نظر اقتصادي با افزايش مواجه شده است . در اين راستا
رشد بازار شامل تجهيزات دندانپزشكي، ابزار جراحي، وسايل علامت گذاري محصولات و همچنين
ابزار طيف سنجي نيز شده است.
رشد به واسطه افزايش تقاضا براي تجهيزات نقشه برداري در ارتش و كاربردهاي تجاري است.

 

[zeinab68]

پزشكي
قطعات و اجزاي فرعي ساخته شده از سراميك هاي تخصصي به دليل دوام بلندمدت و سازگاري با
شرايط بدن در بسياري از روش هاي رشته پزشكي مورد استفاده قرار مي گيرند.
مهمترين كاربردهاي اين مواد به عنوان اندام مصنوعي و ابزارهايي با قابليت ايمپلنت كه به طور
فزاينده اي پيشرفت كرده اند و همچنين تجهيزات جراحي و عيب يابي است.
در حال حاضر استفاده از اين سراميك ها در مفاصل سراميكي ران يكي از تكنولوژي هاي ايجاد شده
مناسب است و ديگر مفاصل از قبيل زانوها، انگشتان و ايمپلنت هاي نخاعي در مرحله آزمايشات
بيمارستاني است. از ديگر موارد كاربرد اين مواد مي توان به سيستم هاي ليزر و جابه جايي سيالات
اشاره كرد.
با توجه به نسبت جمعيت سالمند در آمريكاي شمالي و اروپا، اين گونه به نظر مي رسد كه بازار
سراميك هاي تخصصي در بخش پزشكي به روند رو به رشد خود ادامه مي دهد. علاوه بر آن حركت
به سوي تكنيك هاي جراحي بسته يك نياز براي توسعه قطعات سراميكي كوچكتر و پيچيد ه تر را
ايجاب مي كند.
ايالات متحده، در مطالعات اخير تعدادي از انواع مواد Coorstek در آمريكاي شمالي واقع در
كه به طور ويژه براي بازارهاي پزشكي طراحي شده و شامل ، CeraPure معدني، با علامت تجاري
آلومينا، زيركونيا و اكسيد زيركونيوم تقويت شده با اكسيد آلومينيوم هستند كه شركت اين
محصولات را به نام نسل آينده معرفي كرده است.

 

[zeinab68]

پاكسازي محيطي
بزرگترين بازار در كاربردهاي محيطي براي سراميك هاي تخصصي، *****هاي مخصوص و
كاتاليزورهاي تقويتي براي وسايل نقليه و كارخانه هاي صنعتي و پوشه ها يا غشا ها هستند. اين موارد
يك دامنه وسيعي از صنايع را در بر مي گيرند كه شامل كاتاليزوره اي سه راهه اتومبيل،
كاتاليزورهاي اگزوز موتورهاي ديزلي، كاتاليزورهاي تقويتي نيروگاه ها و تشعشعات صنعتي و
همچنين در صنايع نفتي و شيميايي است.
با افزايش توليدات جهاني براي پاسخگويي به رشد فزاينده تقاضاي انرژي، فروش در بخش
فرايندهاي هيدروكربني براي حذف آلودگي با افزايش مواجه شده است.
به طور كلي، پيش بيني م يشود تا سال 2009 بازار سراميك هاي سازگار با محيط زيست در اروپا به
1 ميليون يورو و در ايالات متحده به 871 ميليون يورو برسد . برخي از اين آمارها / حدود 361
مورد استفاده در صنايع به ويژه در ايالات متحده آمريكا de-NOx متعلق به كاتاليزور سراميكي
است.

 

[zeinab68]

ديرگدازها
با توجه به تعدد پروژه هاي پتروشيمي و فولادي در كشور چين، كشورهاي خاورميانه و همچنين
هند در طي دو تا سه سال گذشته، دنياي سراميك هاي تخصصي حرارتي، به خصوص ديرگدازها
بسيار سودآور بوده است. همچنين پيش بيني مي شود مصارف ديرگدازهاي با كارآيي بالا در
كشورهاي چين و هند با در ميان مدت رشد مواجه شوند.
در صنايع ديرگداز يك روند رو به رشد در استفاده از آلومينا هاي واكنش پذير( اكسيدهاي آلومينيوم
آسياب شده بسيار ريز) در ديرگدازهاي يكپارچه با كارآيي بالاتر با استفاده از سيمان هاي محتوي
آلوميناي بالاي كمتر، وجود دارد.
همچنين اكسيد آلومينيوم ويژه ب هكار گرفته شده در ديرگدازهاي ريخته گري مداوم ( دريچه هاي
كشويي و مناطق كنترل سيال) و در پاتيل هاي فولادي با رشد مواجه شده است. به همين دليل،
به واسطه افزايش توليد فولاد و علاوه بر آن در نتيجه ارتقاي كيفيت محصولات فولادي شركت ها و
استفاده از ديرگدازها با ارزش افزوده بالا تا حدي رشد وجود داشته است.
در بلندمدت نيز، آلوميناي ويژه مي تواند جايگزين محصولات كم تاثيرتر شود و همچنين به عنوان
يك جايگزين از مشكلات بهداشتي آنها كم كند. با توجه به تجهيزات كوره، بازار براي كئورديريت
در حال تنزل بوده ،در حالي كه بازار كاربيد سيليكون با ارزش بالا در حال رشد است.

 

[zeinab68]

مواد معدني استفاده شده در سراميك هاي تخصصي
مواد معدني استفاده شده در سراميك هاي تخصصي از نظر توليد بسيار پرهزينه هستند، اما اين
موضوع در مقابل درآمد حاصل از تقليل هزينه و خصوصيات بسيار كارامد ارائه شده توسط مواد
تشكيل دهنده اين سراميك ها بي اهميت است.
اين مواد عبارتند از:
•اكسيد آلومينيوم با خلوص بالا
•اكسيد زيركونيوم با خلوص بالا
•كاربيد سيليسيوم
•كاربيد بور و نيتريد كربن

 

[zeinab68]

آلومينا
اكسيدهاي آلومينيوم بالاتر يكي از مهمترين ويژگي هاي سراميك هاي تخصصي صنعتي است و
توليدكنندگان آلومينا در جست وجوي توسعه سريع بازار مصرف توليدات خود هستند به نحوي كه
محصولات به طور مستمر گسترش مي يابند تا پاسخگوي نياز مشتريان باشند.
سراميك هاي با اكسيد آلومينيوم بالا خواصي از قبيل استحكام بالا، مقاومت در برابر ضربه و سختي
را از خود به نمايش مي گذارند و همچنين اين مواد داراي مقاومت حرارتي بسيار بالايي نيز هستند.
يكي از بزرگترين بازارهاي آلومينا، سراميك هاي مقاوم در برابر سايش و ابزار برشي هستند كه بالغ
بر حدود 35 تا 40 درصد از مقدار كل مصرف را به خود اختصاص مي دهند. اين بازار در حدود 60
تا 70 هزار تن در سال در ايالات متحده و همان مقدار در اروپا برآورد مي شود.
پيش بيني مي شود كه اين روند رو به رشد با نرخ 3 تا 4 درصد در هر سال ادامه يابد . قطعات
سراميكي سايشي داراي كاربرد وسيعي در بازار شامل ورق هاي سايشي، ورق هاي تخليه، نازل ها،
قطعات سوپاپ ها يا دريچه ها، قطعات پمپ ها و ديگر اقلام مقاوم در برابر سايش است.
بازار سراميك هاي الكتريكي (عايق ها و شمع ها) از ديگر بازارهاي مهم براي اين مواد هستند . در
حقيقت سراميك هاي عايق موجود در شمع ها محتوي 85 تا 90 درصد آلومينا هستند و از اين رو
يك بازار بزرگ براي اكسيد آلومينيوم تصفيه شده در سراميك هاي تخصصي به شمار مي آيند. البته
بازار براي شمع هاي سراميكي نيز با سرمايه هاي صنايع خودروسازي پيوند خورده است.
از ديگر كاربردهاي الكتريكي سنتي براي مصرف آلوميناي تصفيه شده ، عايق هاي مقاوم در برابر
ولتاژهاي بسيار بالا براي خطوط انتقال برق و نيروگا هها است . اين كاربردها ناشي از خواص دي
الكتريك عالي آلوميناي با كربنات كلسيم پايين و واكنش پذيري بالا است.
اما بازار براي اكسيد آلومينيوم در عايق هاي سراميكي رو به كاهش است. نه تنها آلومينا مي تواند
جايگزين ديگر مواد در عايق هاي سراميكي شود، بلكه به طور كلي عايق هاي سراميكي منسوخ
شده اند و به تدريج جاي خود را به كامپوزيت هاي مواد پليمري بخشيده اند. يكي از دلايل بالا اين
است كه آلومينا توانسته است زمينه را براي جايگزيني كوارتز در عايق هاي رزيني كه داراي وزن
كمتري در مقايسه با عاي قهاي سراميكي سنتي هستند، فراهم نمايد.
همچنين نظر به اين كه زير لايه هاي اكسيد آلومينيوم داراي مقاومت حرارتي بالاتري نسبت به
لايه هاي پلاستيكي هستند از اين رو آلومينا در كاربردهاي الكترونيكي به عنوان يك زير لايه
سراميكي براي قطعات استفاده مي شود.
هرچند افزايش كوچك سازي محصولات الكترونيكي منتج به كاهش سطح مورد نياز مي شود.
كاربر آلوميناي در حدود 20 تا 30 درصد بيش از ديگر كاربردها از قبيل جايگزيني مفاصل،
كاتاليزورهاي خودرو، *****ها، تسليحات نظامي و ابزار برش است.

 

[zeinab68]

زيركونيا
اكسيد زيركونيوم در بسياري از كاربردهاي سراميك هاي تخصصي استفاده مي شود و بازار مصرف
كلي آن سالانه در حدود 12 تا 15 هزار تن برآورد مي شود. بزرگترين بازار آن براي پوشش هاي
سراميكي است كه كل مصرف اروپا و ايالات متحده تا اواخر سال 2008 ميلادي در حدود 3 تا 4
هزار تن در سال بود. اين امر نشان دهنده رشد قابل توجه مصرف اين ماده در طي دهه گذشته
است.
همچنين در حال حاضر كاتاليزورهاي خودرو يكي از بازارهاي مصرف مهم براي زيركونيا محسوب
مي شوند، به طوري كه طراحي موتور و نيازهاي محيطي كاربرد كاتاليزورها را افزايش داده اند.
در زمينه پيزو الكتريك، محصولات با قيمتي كمتر در كشورهاي چين، هند و جنوب شرقي آسيا
توليد مي شوند كه به رشد مصرف زيركونيا در منطقه كمك كرده اند . رشد جديد بازار مصرف
الكترونيك و پزشكي است. ، PZT زيركونيا شامل پيل هاي سوختي و كاربردهاي جديد براي
به طور تاريخي، كشور ژاپن همواره يكي از مهمترين بازارهاي مصرف براي اكسيد زيركونيوم با
خلوص بالا براي توليد مواد الكترونيكي و حسگرها است، ب هطوري كه در سال 2000 سراميك هاي
خالص 50 درصد از بازار مصرف زيركونيا را به خود اختصاص دادند. امروزه تقاضا براي پودرهاي
اكسيد زيركونيوم با خلوص بالا به منظور استفاده در حسگرهاي اكسيژن براي موتور خودروها و
و همچنين سرامي كهاي ساختماني دما بالا و استحكام بالا ،در PZT كوره ها، پودرهاي دي الكتريك
سراسر آسيا و در واقع كل دنيا افزايش پيدا كرده است.
مصرف زيركونيا در ايمپلنت هاي دندانپزشكي به طور فزاينده اي در حال افزايش است . در برخي
موارد به دليل مقاومت بيشتر در برابر شكست و استحكام بالاي آلومينا، اكسيد آلومينيوم ترجيح
داده مي شود. به طور كلي بازار مصرف زيركونيا در اروپا و آمريكا در ايمپلنت هاي دندانپزشكي در
حدود كمتر از 100 تن در سال برآورد مي شود. تاكنون بازار بسيار كمي براي مصرف زيركونيا در
ايمپلنت هاي مفاصل وجود داشته اما، مصرف در اين زمينه منحصر به كشور ژاپن است و انتظار رشد
اندكي مي رود.

 

[zeinab68]

كاربيد سيليسيوم
كاربيد سيليسيوم با ارزش بالا، به طور فزاينده اي در سراميك هاي تخصصي استفاده مي شود و به
مانند آلومينا، مقدار بسيار زيادي از توليد اين ماده در قطعات سايشي سراميكي و درزگير ها مصرف
مي شود. بازارهاي مصرف جديد و در حال رشد اين ماده معدني شامل *****هاي داراي ذرات ريز در
موتورهاي ديزلي و باطري قدرت زاي نوري هستند.
در حقيقت رشد جالب توجه بازار كاربيد سيليسيوم مصرف آن در *****هاي موتورهاي ديزلي است
كه در سال 2007 در اروپا يك بازار مصرف 2 هزار تني در سال را به خود اختصاص داد و تا اواخر
سال 2008 با نرخي برابر با 15 درصد در هر سال به رشد خود ادامه مي داد. در كشور ايالات متحده
آمريكا، بازار مصرف بسيار كوچكتر است و احتمالا در حدود 500 تن در هر سال است، اما اين گونه
به نظر مي آيد كه رشد آن سرعت بيشتري به خود بگيرد، چون مقررات محيطي محكمتري نيز
وضع شده اند. در سال در 2009 استفاده از *****هاي ذره اي ديزلي در تمام خودروهاي ديزلي
موجود در كشورهاي عضو اتحاديه اروپا الزامي خواهد شد.
همچنين ميزان فروش كاربيد سيليسيوم در بازار ديرگدازها در كوره هاي كيلن با افزايش روبه رو
خواهد شد. در حال حاضر اندكي از 4000 تن در سال كاربيد سيليسيوم در كشورهاي اروپايي و
آمريكا در صنايع ديرگداز مورد استفاده قرار مي گيرد.
ميزان فروش كاربيد سيليسيوم در تسليحات نظامي در ايالات متحده بزرگترين بازار بر اي
سراميك هاي نظامي در حدود 1000 تن در سال برآورد مي شود . در طي 4 سال گذشته رشد
مصرف سريع تر شده، اما انتظار م يرود در حال حاضر با عرضه آن برابر شود.

 

[zeinab68]

كاربيد برم
پودر كاربيد برم يكي از عناصر سازنده كليدي در توليد تسليحات نظامي سراميكي سبك است و از
اين رو اين مهمترين كاربرد اين ماده در صنعت سراميك هاي تخصصي است.
اگرچه در سه يا چهار سال گذشته فروش اين ماده با افزايش چشمگيري همراه بوده است، رشد آتي
سريع اين ماده احتمالا ب يصداتر خواهد بود .بازار مصرف كلي براي كاربيد برم در سراميك هاي
نظامي در اروپا و آمريكا در حدود 1000 تن در سال تخمين زده مي شود.
به عنوان يك ماده ساينده گرانقيمت مورد استفاده قرار مي گيرد. مقدار (CBN) نيتريد برم مكعبي
كلي مصرف در اواخر سال 2008 در اروپا تنها بين 5 تا 10 تن در سال بود . پتانسيل رشد براي
در صنايع اتومبيل سازي و كاربردهاي مهندسي مكانيك، براي استفاده در ماشين هاي CBN توليد
آسياب با سرعت بالا در فولاد و سوپر آلياژها است.

 

[zeinab68]

نگاهي به آينده
يكي از توليدكنندگان پيشرو در زمينه سراميك هاي ، CeramTec دكتر زيمرمان، مدير شركت
تخصصي در دنيا، اظهار داشت كه به طور كلي در طي چند سال آينده بخش سراميك هاي تخصصي
داراي يك پتانسيل رشد 6 تا 8 درصدي خواهد بود.
بايد منتظر ماند و ديد كه آيا بازار م يتواند در اين حد رشد داشته باشد و ديگر كارشناسان آن را 3
الي 4 درصد پيش بيني مي كنند كه آن نيز مي تواند چشم انداز خوبي در شرايط كنوني اقتصادي
باشد.
علاوه بر اين دكتر زيمرمان پيشنهاد مي كند كه زمينه هاي رشد ويژه شامل سراميك هاي زير لاي هاي
كيفي براي صنايع الكترونيك، پيزو الكترونيك و قطعات مخصوص با كاربردهايي در صنايع
خودروسازي است.
امروزه نسل هاي جديدي از مواد كشف شده اند. آقاي پروفسور بيل لي اشاره اي به ساختمان سراميكي
5/5 ميليون پوندي در كالج سلطنتي انگليس كرد، كه تحقيقاتي در زمينه كاربيدها، بريدها و
نيتريدهاي مختلف انجام داده كه غالبا غيراكسيدي هستند و بسيار جالب توجه بوده و علاقه زيادي
به توليد آنها وجود دارد.
تحقيقات عمده اين مركز شامل فرايند كامپوزيت ها و غيراكسيد ها در درجه حرارت هاي فوق العاده
بالا و سراميك هاي غيراكسيدي سخت، پوشش هاي نازك و اندودكاري، سراميك هاي متخلخل با
شبكه منفذي قابل كنترل است.
همچنين مقره هاي سراميكي كاربرد وسيعي در صنايع توليد تجهيزات انتقال برق دارند.
مقره هاي سراميكي بعد از نصب مل حقات فلزي بسته به تعداد و نوع آنها به عنوان عايق برق در
خطوط توزيع انتقال پست مورد استفاده قرار مي گيرند و نوع استفاده از آنها ( آويزي يا كششي )
بستگي به نوع طراحي خطوط دارد.

 

[zeinab68]

بررسي اجمالي تكنولوژي و روشهاي توليد و عرضه محصول در كشور و مقايسه آن با ديگر
كشورها
جهت توليد قطعات سراميك صنعتي چهار روش ذيل وجود دارد:
-1 روش ريخته گري سراميك (ريخته گري دوغابه)
-2 شكل دهي با پرس
-3 شكل دهي با جيگر
-4 شكل دهي با اكسترودر
كه در ميان روش روش ريخته گري و شكل دهي با پرس به علت سرمايه گذاري پايين و تنوع در
اشكال قطعات و توليد با كيفيت و ارزان پيشنهاد و تشريح آن به شرح ذيل مي باشد:
ابتدا مواد اوليه جهت توليد به صورت آماده خريداري و در سيلوي مخصوص مواد اوليه ذخيره مي
گردد. در زمان توليد مواد اوليه به نسبتهاي مشخص توزين و وارد ميكسر شده و به آن آب با حجم
معيني كه توسط نشانه اي مشخص مي گردد اضافه مي گردد . پس از يك ساعت فعاليت ميكسر
دوغاب حاصل به بالميل منقل و در آنجا پس از 8 ساعت (بسته به سختي مواد ا وليه و نرمي مواد
لازم) عمل آسياب كامل انجام مي گيرد . سپس دوغاب از داخل بالميل بوسيله پمپ انتهايي آن به
الك و ويبره منتقل مي گردد . در اينجا دوغاب قابل استفاده به زير الك منتقل مي گردد . در اينجا
دوغاب قابل استفاده به زير الك منتقل مي شود و پس از آنجا به داخل بلانجر ريخته مي شود تا با
سرعت مداوم و يكنواخت و آهسته چرخيده و از ته نشيني مواد جلوگيري مي شود.

 

[zeinab68]

شكل دهي
شكل دهي بسته به شكل محصولات از دو فرآيند متفاوت تشكيل مي شود:
الف- روش پرس
اين روش جهت قطعاتي كه توپر بوده بكار ني رود . روشهاي ديگر جهت توليد اقتصا دي نمي باشد .
در اين روش دوغاب تهيه شده توسط پمپ انتهايي بلانجر به اسپري داير منتقل مي گردد . دوغاب
در اين دستگاه توسط پمپ به صورت پودر بوده به قسمت بالا منتقل مي گردد . دوغاب در اين
دستگاه توسط پمپ به صورت پودر بوده به قسمت بالا منتقل شده و در اثر برخورد موا د اسپري
شده با گرماي ناشي از سوختن مشعلهاي دستگاه خشك شده و رطوبت آن به حدود 0,2 كاهش
مي يابد و در ضمن دوغاب به صورت دانه هاي كروي با قطر 0,5 الي 2 ميليمتر در مي آيد . دانه
هاي كروي به لحاظ داشتن وزن حجمي ثابت و خاصيت غلطيدن دانه براي پركردن كليه قسمتهاي
قالب و جلوگيري از گرد و غبار اهميت دارد . محصول به دست آمده از اسپري داير توسط يك تسمه
نقاله به يك الواتر انتقال مي يابد و الواتر آنرا به داخل سيلو جهت ذخيره و مصرف منتقل مي نمايد .
در اين مرحله كنترل ميزان رطوبت از سيلو اهميت دارد، زيرا بر روي كيفيت محصول پرس شده
تاثير مي گذارد. محصول ذخيره شده در سيلو ئارد مخازن پرسها مي گردد تا پرسها را تغذيه نمايد.

 

[zeinab68]

ب- روش ريخته گري
پيش از توضيح اين روش، به يكي از اركان اين روش يعني قالبسازي اشاره مي گردد.
-2 قالبسازي
با توجه به شكل قطعه و ابعاد آن يك مدل گچي ساخته مي شود و از روي مدل يك قالب اصلي كه
چند تكه بوده و به آن قالب منفي هم گفته مي شود تهيه مي گردد . پس از آن قالب مادر ساخته
مي شود كه از اين قالب براي ساخت قالبهاي كار استفاده مي گردد.
ابتدا آب در ظرف اختلاط ريخته مي شود . سپس گچ به آن اضافه مي گردد . مخلوط حاصل بايد 1
تا 3 دقيقه به حال خود گذارده شود بعد از اين مرحله دوغاب گچ و آب جهت خروج حبابهاي هواي
موجود در آن جهت همگن شدن بايد به خوبي هم خورده و يكنواخت گردد . سپس مخلوط كه كمي
سفت شده در داخل قالب ماده ريخته مي شود تا قالب كار تهيه گردد . بعد از شكل دهي آنرا در
محلي در سالن قالبسازي قرار مي دهند تا خشك گردد . دماي هوا بايد 45 درجه سانتيگراد بوده و
نسبتا مرطوب باشد.
اين روش بيشتر در مورد قطعاتي بكار مي رود كه داراي حجم بزرگ و توخالي باشد، از قبيل قيف،
ظروف آزمايشگاهي، دسيكاتور . در اين روش دوغابه داخل قالب گچي ريخته مي ش ود. مقداري از آن
تعليق وارد جداره قالب مي گردد، به تدريج كه آب تعليقي كاهش مي يابد يك جامد نرم به وجود
آمده و شكل قالب را به خود مي گيرد . سيال باقي بيرون ريخته مي شود و سپس شكل حاصل پس
از گذشت تقريبا نيم ساعت از قالب بيرون مي آيد . پيوند در اين لحظه پيوند آ ب و خاك رس است .
قطعه حاصله پس از بازرسي به خشك كن باز مي گردد.

 

[zeinab68]

خشك كردن و پختن
قطعات ريخته گري پس از شكل دهي به داخل محفظه خشك كن انتقال مي يابد . پس از بستن
درب خشك كن هواي گرم و خشك از مجاري تعبيه شده به داخل خشك كن دميده مي شود كه
اين هوا پس از گردش د ر محفظه داخلي از مجاري خروجي به بيرون رانده مي شود و طي اين
جريان رطوبت محصولات گرفته مي شود . البته سرعت خشك كن بسته به ميزان رطوبت، ابعاد،
جنس قطعه، سرعت و حجم هواي ورودي و محيط دارد كه سرعت بيش از حد در خشك شدن
باعث ترك برداشتن قطعات مي شود . پس از خشك شد ن قطعات آماده پخت مي باشد . در اين
مرحله قطعات به دو دسته تقسيم مي گردند: الف) قطعات با لعاب ب) قطعات بدون لعاب
الف) قطعات با لعاب
قطعات توليد شده پس از بازبيني چشمي نمونه برداري شده و آزمايشهاي لازم برروي آن انجام مي
گيرد و پس از تاييد در كارتن ها بسته بندي و انبار مي گردند تا راهي بازار مصرف گردد.
اين قطعات نيازي به لعاب خوردن ندارند و درجه حرارت پخت اين قطعات 1000 درجه سانتيگراد
مي باشد كه پس از چيده شدن برروي قطعات واگن به داخل كوره پخت بدنه كه از نوع شاتلي
مي باشد هدايت و عمل پخت انجام مي گيرد. مدت پخت 24 ساعت مي باشد.
ب) قطعات بدون لعاب
اين قطعات نياز به لعاب خوردن دارند . اين قطعات پس از چيده شدن برروي طبقات واگن در داخل
كوره 1000 درجه سانتيگراد ابتدا بيسكوئيت مي گردند و سپس به روش غوطه وري لعاب زده و
پس از كنترل به كوره پخت لعاب از نوع شاتلي منتقل مي گردد . قطعات در اين كوره به مدت لازم
(با توجه به نوع قطعه زمان لازم جهت پخت فرق مي كند ) و در دماي 1260 درجه سانتيگراد پخته
مي شوند و پس از سرد شدن نمونه از كوره خارج مي گردد.

 

[zeinab68]

لعاب زني
جهت تهيه دوغاب، پودر آماده شده توزين و در بالميل با آب مخلوط و سپس به الك و ويبره منتقل
شده تا ناخالصي و ذرات درشت آن گرفته شود . دوغاب آماده در داخل مخزن لعاب كه داراي يك
همزن مي باشد ريخته شده و سپس مقدار لعاب در داخل پاتيل يا وان ريخته مي شود و قطعاتي كه
آماده لعاب خوردن هستند به روش غوطه وري لعاب مي خورند.

5 بسته بندي