Materialet Qeramike

Qeramika paraqet masë pak a shumë të zbutur plastike inorganike në temperaturën e dhomës të cilën kur e lagim mund t’i japim formën e dëshiruar në gjendje të ftohtë. Me procesin e pjekjes, këto përzierje fortësohen duke e zhvilluar në atë rast reaksione kimike. Pas pjekjes, përfitohet materiali final që i humb veçoritë plastike. Për përfitimin e masave qeramike, më së shumti përdoren këto material:

kaolina (silikati i aluminit $Al_{2}O_{3}*2SiO_{2}*H_{2}O$ ),
kuarci ( $SiO_{2}$ ),
feldspati( $K_{2}O*Al_{2}O_{3}*6SiO_{2}$ ),
silikati i magneziumit i koncentruar ose i zbutur, ( $3-4MgO$ , $4-5SiO_{2}$ , $1-1$ , $5H_{2}O$ ),
dioksidi i cirkoniumit ( $ZrO_{2}$ ),
dioksidi i titanit ( $TiO_{2}$ ),
titanati i magneziumit etj.

Për shkak se lënda e parë për të përfituar qeramikën kushton relativisht lirë dhe veçorive të mira izoluese që ka, këto materiale kanë përdorim të gjerë në teknikën e izolimit. Veçanërisht qeramika përdoret në elektroteknikë si material i mirë izolues. Ngase deri më sot janë përfituar më se 10000 lloje të materialeve qeramike, është shumë vështirë të bëhet klasifikimi i tyre. Sipas standardit DIN.40685, masat qeramike ndahen në shtatë grupe kryesore:

Masat qeramike me bazë të silikatit të aluminit – porcelani (grupi 100)
Masat qeramike me bazë të silikatit të magneziumit – steatitet (grupi 200)
Masat qeramike me sasi të mëdha të titan dioksidit – rutilet (grupi 300)
Masat qeramike me koeficient të vogël të bymimit linear me përbërje të konsiderueshme të hidrosilikatit të magneziumit (grupi 400)
Qeramike okside poroze (grupi 500)
Qeramika okside (grupi 600) dhe
Masat qeramike me përbërje të oksideve (vetëm prej oksideve )(grupi 700)

Procesi tekonologjik i përfitimit të masave qeramike, skematikisht është paraqitur në figurë.

Procesi teknologjik i përfitimit të masave qeramike

Gjatë procesit të pjekjes së lëndës së qeramikës zhvillohen disa procese fizike dhe kimike, me anën e të cilave masat qeramike e formojnë strukturën përfundimtare dhe përbërjen kimike. Gjatë pjekjes, masat qeramike tkurren gjer 20%. Masa e pjekur e qeramikës, zakonisht, ka sipërfaqe të vrazhdë. Në atë sipërfaqe lehtë sedimentohen papastërti të ndryshme. Për këtë shkak sipërfaqet e materialeve qeramike lyhen me shtresë të hollë materiali të njejtë. Mbas lyerjes së masës qeramike me këtë shtresë, përsëri futet në furrë dhe piqet në temperaturë rreth 800°C. Veçoritë e materialeve qeramike në masë të madhe varen prej përbërjes dhe procesit të përfitimit. Disa prej tipareve të materialeve qeramike janë konsideruar më të mirë me veti si: rezistencë të lartë të temperaturës, deformimi i vogël nën veprimin e forcave, rezistencë korozioni, rezistencë abrasive(akumuluese) dhe përqueshmëri elektrike e cila mund të kontrollohet. Nën kushte të caktuara materialet qeramike mund të jenë edhe të forta dhe transparente.

Porcelani (Grupi 100 i materialeve qeramike)

Izolatoret nga Porcelani

Përfitohet nga:

kaolina 40-55%
kuarci 20-40%
feldspati 15-25%

Këto komponente kanë ndikim të madhë në veçoritë e përgjithshme të porcelanit. Sasia e feldspatit e rritë soliditetin dieleketrik, kuarci i përmison veçoritë mekanike, ndërsa kaolina ndikon në veçoritë termike të porcelanit. Porcelani më shumë përdoret për përfitimin e izolatorëve të tensionit të lartë. Ka veçori të mira mekanike dhe elektrike.

Steatiti (Grupi i 200 i masave qeramike)

Steatiti

Steatiti u përket materialeve të grupit 200 të qeramikës. Steatiti, kryesisht përbëhet prej silikatit të magneziumit, me sktrukturë kristalike e cila i mundëson të ketë veçori të mira dielektrike se porcelani. Steatiti përdoret për mbarimin e disa pjesëve të izolatorëve, të cilat i referohen ndikimit të madh të sforcimeve mekanike, termike. Në këto kushte pune, pjesët prej steatit i ruajnë veçoritë e mira izoluese. Prej këti materiali përpunohen shtepizat e siguresave shkrirëse, pjesë të ndërprerësve në aparate elektrike, elementet nbajtës izolues etj. Grupin e materialeve të steatitit e përbëjnë një numër i madh materialesh qeramike me veçori që ndryshojnë në mes veçori. Kështu, llojet e steatitit: Frekventi dhe Kaliti të cilat karakterizohen me humbje faze të vogla dielektrike, përdoren për mbarimin e kodensatorëve, por edhe si izolatorë në aparate të frekuencave të larta.

Masat qeramike merutile(Grupi i 300 i masave qeramike)

Masat qeramike me rutile

Këto masa qeramike përbëhen prej oksideve të pastërta metalike, nga të cilat më të rëndësishmet janë dioksidi i titanit ( $TiO_{2}$ ) dhe dioksidi i cirkoniumit ( $ZrO_{2}$ ). Rutilet kanë forma të shumta unike kristalore , me ngjyra te llojë-llojshme dhe me veti dhe përdorime të ndryshme. Veçori kryesore e këtyre materialeve është permetiviteti i madh dielektrik në drejtim të boshtit të kristaleve , vlera relative e të cilit mund të arrijë gjer në 175 në drejtimin normal mbi boshtin e kristaleve, permetiviteti relativ ka vlerë shumë më të vogël, por ende është vlerë e madhe (rreth 85). Përveç disa veçorive të dobëta elektrike, ky material do të ishtë shumë i përshtatshëm për kodensatorë të frekuencave të larta. Mirëpo është i papërshtatshëm për përpunim. Pikërisht për këtë i shtohet rreth 10% silikat i magneziumit, me ç’rast vlera e permetivitetit relative i bie në 80. Duke i shtuar rutileve masa të konsiderueshme materialesh tjera, mund të përfitohen masa qeramike, permetiviteti relativ i të cilave nuk varet nga temperature. Masat qeramike me përbërje të mëdha rutilesh janë Kerofoli dhe Kondezi. E metë e këtyre materialeve është se kanë humbjë të mëdha dielektrike.

Varësia e permetivitetit relativ prej sasisë së rutileve në material

Materialet qeramike të grupit 400

Veçoritë elektrike dhe mekanike këto materiale i kanë të ngashme me porcelanin, por kanë disa përparsi në pikëpamje termike, ngase karakterizohen me koeficient të vogël të bymimit termik, pa u prishur mund të durojnë temperature të larta. Janë të qëndrueshme edhe në ndryshime të temperaturës. Zakonisht përdoren në vende ku rritet temperature, si me rastin e shndërrimit të energjisë elektrike në termike, efekti i Xhulit. Zakonisht vendoset si material në furrat elektrike, mbajtës të ndryshëm termik etj.

Materialet qeramike të grupit 500

Karakteristikë e këtyre materialeve është poroziteti i madh. Si rezultat i kësaj gjendjeje, veçoritë mekanike të këtyre materialeve janë shumë të këqija në krahasim me steatitin. Për shkak të porozitetit, këto material e shumë e thithin ujin. Zakonisht përdoret si mbajtës të trupave të nxehtë te aparatet elektrike edhe në furrat elektrike, si material mbrojtës ndaj veprimit të harkut elektrik në gypat elektrik etj.

Materialet qeramike të grupit 600

Karakteristikë e këtyre materialeve është se kanë përçueshmëri të mirë të nxehtësisë, janë mjaft të qëndrueshëm ndaj temperaturave të larta dhe ndkimit direkt të flakës dhe kanë veçori të mira mekanike. Zakonisht përdoren në ato vende ku aparatet duhet të punojnë në kushte të vështira termike dhe sforcime mekanike p.sh., për kandela, gypa izolues dhe mbrojtës të termoelementë etj.

Materialet qeramike të grupit 700

Këto material e përfitohen prej oksideve të pastërta (oksidit të aluminit, cirkoniumit, magneziumit etj.) dhe dallohen për qëndrueshmëri të madhe mekanike, përçueshmëri termike dhe rezistencë të madhe të brendshme. Kanë përdorim të njejtë si materialet qeramike të grupit 600.

Disa veçori themelore të materialeve qeramike të grupeve të ndryshme

Referimet

Dr. Alajdin Abazi, Dr.Jusuf Krasniqi, Materialet Elektroteknike, botimi i dytë, Prishtinë,1997,pp.190-194
William D. Callister, Jr. , Materials Science and Engineering, An Introduction, Seventh Edition, Content 12, Structures and Properties of Ceramics
Steatiti, http://www.morgantechnicalceramics.com/products-materials/about-ceramics/advanced-ceramics/steatite/^{[lidhje e vdekur]}
Masat qeramike me rutile, http://www.minerals.net/mineral/rutile.aspx