در فرآیند پخت سرامیک، توجه به نقاط بحرانی پخت سرامیک اهمیت بالایی دارد. این نقاط شامل محدوده‌های دمایی خاص هستند که در آن‌ها واکنش‌های کلیدی مانند تبخیر آب، سوختن مواد آلی، گذار کوارتز، زینترینگ و تشکیل مولایت رخ می‌دهد. رعایت دقیق دما و زمان در هر مرحله از بروز ترک، حباب یا مشکلات لعاب جلوگیری می‌کند و کیفیت نهایی قطعه را تضمین می‌کند.
| دما (˚C) | مرحله / رخداد | توضیح / نکات مهم |
|---|---|---|
| زیر 100 | تبخیر آب فیزیکی | آب آزاد در خاک رس به بخار تبدیل می‌شود. تا تبخیر کامل آب، دمای کوره را زیر 100˚C نگه دارید تا از انفجار قطعه جلوگیری شود. |
| 100–300 | خشک شدن ادامه‌دار | آب باقی‌مانده و رطوبت جزئی تبخیر می‌شوند. |
| 300–800 | سوختن مواد کربنی | ناخالصی‌های کربنی و موادی مثل کاغذ و موم می‌سوزند. هوای کافی در این مرحله ضروری است تا بعداً در زینترینگ، مواد نسوخته باعث بادکردگی یا سیاهی هسته نشوند. |
| 480–700 | خروج آب شیمیایی | آب شیمیایی (دود آب) از خاک رس خارج می‌شود. |
| 573 | واژگونی کوارتز | بلورهای کوارتز از ساختار α به β تغییر می‌کنند. تغییرات دما باید آهسته باشد تا ترک نخورد. |
| 800–900 | آغاز زینترینگ (Sintering) | ذرات خاک رس شروع به به‌هم‌چسبیدن می‌کنند و ماده سخت بیسک (bisque) شکل می‌گیرد. |
| 1100–1200 | تشکیل مولایت و کریستوبالیت | ذرات شروع به ذوب و تشکیل بلور می‌کنند، مواد منقبض و متراکم می‌شوند. نگه‌داشتن دما (Soaking) باعث افزایش مواد به‌هم‌جوش‌خورده و واکنش شیمیایی بین گدازآورها و مواد دیرگداز می‌شود. |
| پس از پخت / خنک شدن | انقباض کریستوبالیت | کریستوبالیت در دمای ~220˚C ناگهان منقبض می‌شود. خنک کردن سریع در این مرحله باعث ترک می‌شود. |
مراحل پخت بیسکوییت (ارتن‌ور)
- تبخیر رطوبت فیزیکی (100–200°C): در این مرحله، رطوبت سطحی و باقی‌مانده در بدنه تبخیر می‌شود. عبور سریع از این دما می‌تواند باعث ترک یا شکستگی شود. توصیه می‌شود ۳۰–۶۰ دقیقه نگه‌داری انجام شود.
- خروج آب شیمیایی و سوختن مواد آلی (350–450°C): آب شیمیایی موجود در ساختار کانی‌های رسی آزاد می‌شود و مواد آلی می‌سوزند. عبور سریع می‌تواند موجب ایجاد ترک یا حباب در بدنه گردد. استپ کوتاه در این محدوده دمایی توصیه می‌شود.
- گذار کوارتز (573°C): در دمای حدود 573°C، کوارتز تغییر فاز می‌دهد و بدنه در معرض انبساط ناگهانی قرار می‌گیرد. کنترل سرعت و نگه‌داری کوتاه در این محدوده برای جلوگیری از ترک ضروری است.
- تجزیه کربنات‌ها و تکمیل احتراق (850–950°C): کربنات‌ها و مواد باقی‌مانده تجزیه می‌شوند و بدنه شروع به کسب استحکام می‌کند. استپ کوتاه برای خروج کامل گازها توصیه می‌شود.
- دمای نهایی (1000–1060°C): بدنه به دمای پخت نهایی می‌رسد و استحکام مکانیکی کامل می‌شود. نگه‌داری کوتاه ۱۰–۲۰ دقیقه در دمای نهایی برای تثبیت ساختار بدنه توصیه می‌شود.
- سرد شدن طبیعی: بدنه باید به آرامی سرد شود، به ویژه در محدوده 600–200°C، تا از شوک حرارتی و ترک‌های سطحی جلوگیری گردد.
مراحل پخت لعاب (ارتن‌ور)
- خروج رطوبت باقی‌مانده (100–200°C): رطوبت سطحی و آب باقی‌مانده در لعاب تبخیر می‌شود. نگه‌داری کوتاه ۱۰–۲۰ دقیقه توصیه می‌شود تا از ترک و پوسته شدن لعاب جلوگیری شود.
- سوختن مواد آلی (350–600°C): مواد آلی و سولفات‌ها می‌سوزند و آب شیمیایی لعاب آزاد می‌شود. عبور سریع می‌تواند باعث ایجاد حباب در لعاب گردد. استپ ۲۰–۳۰ دقیقه در حوالی 550–600°C مفید است.
- پیش‌ذوب لعاب (900–950°C): لعاب شروع به نرم شدن و ذوب جزئی می‌کند. استپ کوتاه ۱۰–۱۵ دقیقه در این محدوده باعث خروج کامل گازها و کاهش حباب‌ها می‌شود.
- دمای نهایی (1000–1060°C): لعاب به ذوب کامل می‌رسد و سطح صاف و شفاف ایجاد می‌شود. نگه‌داری ۱۰–۲۰ دقیقه توصیه می‌شود.
- سرد شدن طبیعی: سرد کردن آهسته به ویژه از 600°C به پایین برای جلوگیری از ترک حرارتی یا crazing ضروری است.
رعایت این مراحل و نقاط بحرانی پخت سرامیک باعث انتخاب برنامه پخت مناسب برای بدنه‌ها و کاهش خطاها می‌شود. با دانستن نقاط بحرانی پخت سرامیک و دماهای کلیدی، و بررسی اتفاقاتی که در هر دما رخ می‌دهد، می‌توان به برنامه پخت بهینه رسید. برای مشاهده جزئیات و نمونه برنامه پخت می‌توانید به برنامه پخت سرامیک مراجعه کنید.
منابع:
-
“Critical firing temperatures” – Ceramic Arts Daily Forum. Ceramic Arts Daily Community
-
“Complete Guide to Kiln Firing Temperatures” – KilnControl. SDS Industries
-
“Ceramic Firing Temperatures Analysis: High vs Low Fire” – LinkCeramics. linkceramics