19341

۱۹۳۴۱

بررسي اثر تركيب و فرايند در ساخت و خواص شيميايي و فيزيكي ميناي نقره

كارشناسي ارشد

سراميك

۹۶-۹۷

۱۳۹۷/۲/۲۲

دكتر بيژن افتخاري يكتا

مواد و متالورژي

چكيده ميناي تزييني مي‌تواند روي فلزاتي مانند مس، نقره، طلا و تيتانيم، اعمال شود. در اين ميان نقره به دليل ظاهر درخشان و زيباي خود مورد توجه هنرمندان است. عليرغم اين‌كه ميناكاري روي فلزت تزييني بسيار آسان‌تر از ميناكاري روي فولاد، چدن و ساير آلياژهاست، اين هنر به دليل محدوديت‌هايي كه با آن مواجه است در ايران كمتر توسعه پيدا كرده است. اول اينكه رنگ‌هاي مينا خانه‌بندي عموماً از كشورهايي مانند آلمان و آمريكا وارد مي‌شوند و در نتيجه گران هستند و دسترسي به آن تا حدي مشكل است. همچنين سختي كار و زمان‌بر بودن آن از دلايلي است كه باعث شده‌اند تا هنرجويان كمتر به سراغ اين هنر اصيل بروند. از اين رو در اين پروژه تصميم به ساخت ميناي نقره گرفته شد. هدف اوليه از پروژه حاضر ساخت ميناي بدون سرب، قابل استفاده براي قطعات هنري ساخته‌شده از نقره بود كه به‌صورت تك لايه‌اي اعمال مي‌شوند. در اين راستا ابتدا چند مينا با تركيب‌هاي شيميايي متفاوت تعريف شدند. از بين اين تركيب‌ها، ميناي مادر (تركيب C) بر اساس شكل ظاهري اعم از رنگ، سطح صاف و جلاي مناسب، چسبندگي مناسب به فلز پايه و نبود عيوب ظاهري مثل ترك، جوش، پوسته‌شدن و غيره انتخاب شد. در ادامه كار براي بررسي اختلاف ضريب انبساط حرارتي مينا و فلز، از اين تركيب آزمون ديلاتومتري گرفته شد. طبق نتايج حاصل از نمودار ديلاتومتري، تركيب مادر داراي ضريب انبساط حرارتي 1⁄(°k) 6-10 × 66/17 بود. همچنين طبق همين آزمون تركيب C داراي دماي نرم شوندگي ديلاتومتري ℃8/531 و دماي انتقال به شيشه ℃ 9/484 بود. در ادامه براي حل مشكل تغيير رنگ در ميناهاي داراي تيتانيم، از اكسيدكننده نيترات پتاسيم استفاده شد و در نهايت تركيب D به دست آمد. در مورد اين تركيب نيز ضريب انبساط حرارتي 1⁄(°k) 6-10×4/18، دماي نرم شوندگي ℃ 3/523 و دماي انتقال به شيشه ℃ 6/448 به دست آمد. ميناي C و D تحت آزمون‌هاي مختلفي مانند مقاومت شيميايي، مقاومت به شوك حرارتي، آزمون ضربه و ريز سختي سنجي قرار گرفتند. در نتيجه اين آزمون‌ها مشخص شد كه عليرغم اينكه افزودن مقادير اضافي قليايي در تركيب D باعث افت مي‌شود اما اين تغييرات اندك است. به طور مثال كاهش وزن در اثر حمله اسيد در تركيب C، 87/0% و در مورد تركيب D، 01/1% بود. همچنين مقاومت به ترك در مقابل شوك حرارتي در هر دو تركيب ℃265 بود. انرژي لازم براي كنده شدن مينا در هر دو تركيب مذكور 319/0 ژول به دست آمد. در نهايت نيز ريز‌سختي در تركيب C، 31/18±09/566 و در تركيب D، 9/8± 55/515 بود. در بخش آخر نيز سطح مشترك مينا و فلز بررسي شد. طبق نتايج SEM مي‌توان گفت كه عامل اصلي اتصال مينا و فلز نقره، انحلال يون‌هاي موجود در مينا و فلز هستند.

1397/06/24

Investigation on the Effect of Composition and Process in Production of Silver Enamel and its Physical-Chemical Properties

9/15/2018 12:00:00 AM

Decorative enamels can be applied to metals such as copper, silver, gold, and titanium. Among these metals, silver is considerable because of its bright and beautiful appearance. Enameling of precious metals in comparison to steel, cast iron, and other alloys enameling is very easy. However, it has been developed poorly in Iran due to its limitations. First, metal enameling powders mostly are entered from foreign countries like Germany and the United States, and thus they are expensive and slightly difficult to access. Second, being hard and time-consuming has made this art less interesting for enamellers who work in such ancient field. Therefore, the primary aim of this thesis is to produce a lead-free enamel which is suitable for silver made articles and applied as a single layer enamel. To reach this aim, several enamels with different chemical compositions were introduced. After applying these compositions, one of them was selected as the main composition(C) based on its apparent features namely color, smoothness, brightness, acceptable adherence to the substrate, and having no apparent defects such as cracking and peeling. Then, to estimate the thermal expansion coefficient of the main enamel, dilatometry method is used. According to its results, thermal expansion coefficient, dilatometry softening point, and glass transition temperature of main enamel were computed 17.66×〖10〗^(-6) 1⁄(°k), 531.8 ℃, and 484.9℃ respectively. Then, the potassium nitrate is used as an oxidizing agent for dissolving of the discoloration problem in Titania enamels, which led to D composition. In this case, thermal expansion coefficient, dilatometry softening point, and glass transition temperature of enamel were calculated 18.4×〖10〗^(-6) 1⁄(°k), 523.3 ℃, and 448.6℃ respectively. Acid resistance, thermal shock resistance, impact resistance and micro hardness are the tests that are carried out on C and D composition. These tests showed that although adding alkali oxides to the D composition results in reducing of properties quality, this reduction is not considerable. For example, losing weight as the result of an acid attack in C and D compositions were %0.87 and %1.01, and also crack resistance under thermal shock for both composition was 265℃. Required energy for pulling off the enamel in two mentioned compositions was obtained 0.319j. Finally, C and D composition micro hardness were calculated 566.09±18.31 and 515±8.9 respectively. In the last part of the thesis, the enamel-silver interface was surveyed. According to the SEM results, it can be mentioned that the solution of silver and enamel ions are the essential reason for their bonding.