12. PORSELEN 12.1. Porselenin Tanımı ve Özellikleri Porselen sözcüğü, porselene benzeyen bir cins midyenin İtalyanca adı olan porcella kelimesinden türetilmiştir. Bilindiği kadarıyla ilk kez porcella kelimesini, Çin den getirilen bu ürünler için Marco Polo kullanmıştır. Porseleni tanımlamak için değişik ifadeler kullanılabilir. Bu ifadeler şöyledir: Porselen, seramikçilerin elde ettiği en başarılı ürünlerden olup, mukavemetin yanı sıra yarı ışık geçirgenliğinin de sağlandığı, sırlı veya sırsız, teknik veya sanatsal amaçlı kullanılabilen bir seramik malzemedir. Birleşik bir bütün gibi görünmesine rağmen, içyapısında bileşik bir gövde oluşturmaması nedeniyle porselen deyiminin kesin bir bilimsel tanımını yapmak zor olmakla birlikte; genellikle silika, kaolen ve feldispatdan meydana gelen ve üç eksenli seramik (three axial ceramics) olarak isimlendirilen bir seramik malzeme olarak tanımlanabilir. Genel olarak bir porselen yapı % 50 Kaolen, % 25 Kuvars ve % 25 feldsipatdan meydana gelir. Diğer bir ifade ise bisküvi (gövde) ve sır olmak üzere iki kısımdan oluşan bir kitle şeklindedir. Bisküvi; şekillendirilmiş, kurutulmuş veya pişirilmiş ancak henüz sırlanmamış seramik ürünlere verilen isimdir. Bitmiş üründeki çeşitli maddeler, cam veya camla birleştirilmiş diğer kristaller ancak pişirilerek birleşmektedir. Porselen sırı, bileşimi açısından cama benzemektedir. Gövde veya pişirilmiş şekliyle daha anlamlı bir deyim olarak bisküvi yaklaşık % 70-80 oranlarında içine başka çok küçük kristaller eklenmiş olan camdan oluşmaktadır. Sözü edilen cam benzeri hamuru, aynı zamanda porselenin transparan (ışık geçirgenliği) olmasının da nedenidir. Porseleni seramik veya toprak esaslı eşyalardan ayıran özellikleri arasında ışık geçirgenliği, düşük porozitesi, %1 den az olan su emme özelliği, sertliği ve mukavemeti sayılabilir. Porseleni en emin ve en çabuk tanıma yöntemi transparanlık özelliği veya ışığa tutulduğu zaman şeffaflaşmasıdır. Diğer özellikleri ise, yüzeyinin belirgin göze batan parlaklığı, vurulduğunda kulağa gelen hoş çınlama sesi, bugün moda akımları ve teknik gelişim sayesinde mavi beyazdan belirgin bir fildişi rengine kadar değişebilen çok çeşitli tonlardaki temiz rengidir. Porselen kırıldığında kırık yüzey düzgün, sık dokulu ve su geçirmezdir. Porselen, beyaz ve transparan bir malzeme olduğundan porselen üretiminde demir oranı çok düşük, kaolen oranı yüksek plastik killer kullanılır. Kil ve kaolen içerisinde kükürt bulunması porselenin özelliklerini olumsuz etkiler. Sinterleme sırasında kükürdün bünyeden gaz şeklinde uzaklaşması porselen bünyeyi şişirmekte ve pişmiş porselende hava kabarcıkları oluşturmaktadır. Kullanım amaçlarına göre bu özelliklerden bir veya birkaçına daha fazla önem verilerek porselenler üretilebilir. Mesela yumuşak porselenden daha ziyade sofra eşyaları ve süs eşyaları üretilir. Dolayısıyla bu ürünlerde beyazlık, saydamlık ve dekoratif kalite ön plandadır. Sert porselenden ise izolatör, kimyasal porselen, laboratuar porselenleri, çeşitli 156
sanayi porselenleri ve mutfak eşyaları üretilir. Dolayısıyla porselen hangi amaç için üretiliyorsa o özellik dikkate alınarak üretim yapılmalıdır. 12.2. Porselen hammaddeleri Porselen üretiminde kullanılan birincil (ana) hammaddeler ve daha az kullanılan ikincil hammaddeler Tablo 12.1 ve 12.2 de verilmiştir. Tablo 12.1. Porselen üretiminde kullanılan birincil (ana) hammaddeler Tablo 12.2. Porselen üretiminde kullanılan ikincil hammaddeler Daha yüksek mukavemet, saydamlık, elektriksel özellikler ve birçok özellik için çeşitli katkılarla (ikincil hammaddeler) yapı modifiye edilir. Porselenin sinterleme mekanizması viskoz akışla sıvı faz sinterlemesidir (Şekil 12.1). Bu yüzden suyu geçirmez ve çok yoğundur. Katı taneler vitrifikasyonla birbirine bağlanır. 157
Şekil 12.1. Porselenlerde sıvı faz sinterlemesi Porselen hammaddeleri ve bu hammaddelerinin porselen özelliklerine etkileri aşağıda verilmiştir. 12.2.1 Kaolen Beyazlık, şeffaflık daha da önemlisi plastiklik özelliği verdiği için porselenlerin vazgeçilmez bileşeni kaolendir. Minerolojik ve kimyasal yönden plastik kil ve kaolen arasındaki fark çok azdır. Doğada ikisi de kaolinit yapıdadır. İçerdikleri safsızlıklar; en fazla oranda kuvars, en düşük oranda demir ve titanyumdur. En yaygın kaolen minerali kaolinittir [Si 2 O 5 ] -2 ve [Al 2 (OH) 4 ] +2 tabakalarından oluşmuştur. Kaolinitin teorik formülü Al 2 O 3.2SiO 2.2H 2 O şeklindedir. Kaolenler, yaygın bir şekilde montmorillonit ve smektit içerirler. Bu mineraller, porselen bünyenin plastikliği ve reolojisi üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Ball kili, bünyeye yüksek plastiklik sağlayan küçük tane boyutu içerdiğinden plastik kil olarak anılır. Ball kilinde % 35 e varan kuvars safsızlığı vardır. Organik safsızlıklar, beyaz bünye oluşturmak için ısı uygulandığında uzaklaşabilir. Ortalama tane boyutu ball kili ve kaolin için yaklaşık 0,3 ile 0,5 µm dir. Tabakalı silikat yapısı killeri diğer seramik tozlarından ayırır. Tabakalı yapı benzer tane boyutundaki diğer tozlarla karşılaştırıldığında, yüksek yüzey alanına neden olur (18-30 m 2 /g). Yüksek yüzey alanı, kil-su sistemlerinde plastikliği arttırır. 12.2.2 Silika Silika (SiO 2 ) hem viskoz akışla sıvı faz sinterlemesini sağlamak hem de porselenin ana iskeletini oluşturması bakımından ilave edilir, yani camsı faz oluşturur. Genellikle porselen bünyesindeki en kaba taneli (en büyük tane boyutlu) maddelerdir. Kaba taneler, kuruma sırasında çatlama dayanımı sağlar ve pişme sırasında deformasyonu önlemek için ağ iskeleti oluşturur. Kuvars ısıtma sonrası çok uzun sürede soğumaya tabi tutulursa, kuvars dönüşümleri mümkün olurken soğuma hızlı yapılırsa kuvars yüksek sıcaklıktaki haliyle soğur, diğer faza geçecek zaman bulamaz. Fırınlarda hızlı soğutma yapıldığı için fırından çıkan mamulde bütün fazlar bulunabilir. Şekil 12.2 den görüldüğü gibi tridimit 105-160 C de ve kristobalit 200-270 C lerde dönüşüme uğrarlar. Bu arada % 5 kadar da hacmin küçülmesine sebep olurlar. 158
Şekil 12.2. Kuvars, tridimit ve kristobalitin polimorfik dönüşümleri Kuvarsın polimorfları seramik bünyeler için çok önemlidir. Dönüşüm sıcaklıklarında hacim değişiklikleri olacağı için, bu bölgelerdeki ani sıcaklık dalgalanmalarından sakınmak ve bu noktaları yavaş geçmek lazımdır. Aksi halde çatlamalar meydana gelir. Kalsine edilmiş alümina, bünyenin mekanik özelliklerini arttırdığı için, kuvars yerine kullanılabilir. Alüminanın feldispatik camda çözünürlülüğü sınırlı olduğu için, kuvarsa göre çözünme hızı oldukça düşüktür. Ayrıca, alümina kuvarstan daha pahalıdır. 12.2.3 Feldispat Ergitici olarak görev yapan feldispat sinterlemeyi kolaylaştırır. Camsı faz oluşumunu arttırır. Silikaya göre daha düşük sıcaklıkta ergiyerek akışkanlığı arttırır. Potasyum feldispatlar, porselende en çok kullanılan feldspat türüdür. Seyrek olarak saftır, genelde albit (Nafeldispat) ve anortit (Ca-feldispat) mineralleri içerir. Nefelin siyenit, pek çok bünye reçetesinde feldispatın yerini almıştır. Pişme sıcaklığını düşüren ve camsı fazda alkali düzeyini arttıran nefelin siyenitte alkali:silika oranı (4:9) olup feldispatlardan (1:6) yüksektir. 12.3. Porselen Üretim Süreci Porselen üretiminde kullanılan hammaddelerin çok temiz olması gerekir ve pişme renkleri beyaz olmak zorundadır. Doğadan elde edilen hammaddelerde genellikle istenen temizlik ve renk bulunmadığı için hammaddeler temizleme ve zenginleştirme proseslerinden sonra kullanılır. 12.3.1. Hamur hazırlama İlk önce toz halinde olan kuvars ve feldispat gibi hammaddeler ve bir miktar kaolen değirmende öğütülülür. Açıcı mikserlerde açılan yıkanmış kil ve kaolenlere değirmende 159
öğütülen hammaddeler ilave edilir, böylece mikserde sert ve plastik hammaddeler homojenize olur. Daha sonra elek ve mıknatıstan geçirilen çamur filter preslerde suyu alındıktan sonra, vakum presten çekilerek torna hamuru elde edilmektedir. Slip dökümle porselen yapılacak ise; döküm çamuru, doğrudan değirmenlerde hazırlanabildiği gibi filter keklerden de hazırlanabilir. Döküm çamurunda deflokulant olarak genellikle sodyum silikat kullanılmaktadır. İzostatik presleme ile porselen üretiminde, değirmenlerde hazırlanan çamur, püskürtmeli kurutucularda granül haline getirilmektedir. Granüllerin 100 µm ile 500 µm arasında olması ve rutubetlerinin de %2-3 arasında olması istenir. Pres çamurunda ayrıca organik bağlayıcının kullanılması gerekir. 12.3.2. Sır hazırlama Sır hazırlamadan önce bütün hammaddeler değirmende istenilen tane boyutuna gelinceye kadar öğütülür. Elek ve mıknatıstan geçirildikten sonra stoklama havuzlarında kullanıma hazır hale gelir. Burada elek ve manyetikten geçirme işlemi çok önemlidir. Çünkü 1400 C de porselen sırına karışan her türlü yabancı madde leke ve kabarcık yapmaktadır. Porselen sırları için en zararlı yabancı madde, porselen işletmelerinde fırın plakalarında kullanılan SiC tanecikleridir. Bu tanecikler sıra karıştığında sır anormal derecede köpürmektedir. 12.3.3. Şekillendirme Porselen ürünler, geometrik yapılarına ve üretim miktarlarına göre değişik yöntemlerle şekillendirilebilir. Torna, döküm, basınçlı döküm, kuru pres, izostatik pres ile şekillendirme porselen üretiminde kullanılan şekillendirme yöntemleridir. % 5-7 nemlilikte kuru pres çamuru ile küçük elektrik yalıtım parçaları, çeşitli plaka formları, oval ve yuvarlak tabaklar, çeşitli mutfak eşyaları üretilebilir. Pres çamurunun nemliliği % 12-15'e çıkarılarak ve belli oranda kalıp yağı ile karıştırılarak gene elektrik yalıtım parçaları, bu kez daha karmaşık formlarda üretilebilir. İzolatör adını alan diğer elektrik yalıtım malzemeleri, özellikle yüksek gerilim izolatörleri, çoğunlukla ön şekillendirilmesi yapılmış, deri sertliğinde çamurun tornalarda bıçaklar ile şekillendirilmesi ile üretilir. 12.3.4. Kurutma Şekillendirilen parçalar, içinde veya üzerinde şekillendirildikleri alçı kalıplar var ise (özellikle tornalarda şekillendirmede) bunlarla birlikte kurutulurlar. Bu kurutma sıcaklığının alçı kalıplara zarar vermemesi için 60 C nin üzerine çıkmamasına dikkat edilir. Porselenlere uygulanan kurutma şekilleri kontinü ve periyodik çalışan kurutma odaları, kurutma bant ve kanalları olabilir. Kalın olarak üretilen izolatör gibi parçaların kurutmaları kuruma çatlaklarını önlemek amacıyla yavaş ve özenli olarak yapılmalıdır. 12.3.5. Sinterleme (Pişirme) Kurutulmuş ürünler 1400 C ye kadar farklı sıcaklıklarda pişirilirler. Sert porselende bisküvi pişirimi 900-950 C de oksitleyici atmosferde yapılmaktadır. Gözenekleri olan yarı mamüller sırlandıktan sonra yaklaşık 1400 C de indirgeyici atmosferde sır pişirimine tabi tutulmaktadır. Kemik porselen ve vitrifiye Çin porseleninde ise bisküvi pişirimi 1200-1280 C de oksitleyici 160
atmosferde yapılmakta, iyice camlaşmış ve pekişmiş yarı mamüller kurşun ve bor ihtiva eden sırlarla sırlanarak 920-1125 C de yine oksitleyici atmosferde pişirilmektedir. 12.3.6. Dekorlama Dekorasyonun amacı, ürüne estetik bir değer katmaktır. Dekorların asit ve baz etkilerine karşı dayanıklı olması, Pb ve Cd bileşikleri içermemesi, solmaması, mekanik etkilerle silinmemesi, deterjandan etkilenmemesi oldukça önemlidir. Yumuşak porselen türleri sır altı dekorlamaya daha uygundur. Çünkü bisküvi pişirimi yüksek sıcaklıkta (1200-1280 C), sır pişirimi ise düşük sıcaklıkta (925-1125 C) yapılır. Tam pekişmiş camlaşmış bisküviye sır altı dekor uygulamak çok kolaydır. Sert porselen ise sır içi uygulamaya daha uygundur. Çünkü bisküvi düşük sıcaklıkta (900-950 C) piştiği için sır altı uygulama için pek uygun değildir. Dolayısıyla sert porselende sır içi dekorlamayı tercih etmek gerekir. Sır üstü pişirim 750-850 C de yapılırken, sır içi pişirim 1100-1280 C de yapılır. 12.4. Porselen Türleri Kaolen-feldspat-kuvars üçlü sisteminde porseleni sınırlayan bölgeyi, porselenin özelliklerini ve türlerini ilk kez 1928 yılında Gilchrest ve Klinefelter açıklamıştır. Şekil 12.3 deki üçlü diyagramda, sınırları çizilmiş olan A, B ve C bölgeleri, pişmiş porselen çamurunda çamurun bileşimine bağlı olarak ortaya çıkan üç önemli özelliği göstermektedir. Bölgelere göre porselen özellikleri şöyle sıralanabilir. A- Yüksek mekanik direnç, B- Sıcaklık değişikliklerine karşı yüksek direnç ve C- Yüksek elektrik direnci Şekil 12.3. Kaolen-feldspat-kuvars üçlü faz diyagramında Gilchrest ve Klinefelter in porselen alanları sınıflandırması 161
Bileşimlerine göre porselen türleri aşağıda verildiği gibi sınıflandırılabilir: a) Sert porselen b) Yumuşak porselen c) Elektroporselen d) Steatit porselen e) Frit porselen f) Kemik porselen g) Sağlık gereçleri porseleni h) Laboratuar gereçleri porseleni i) Diş porseleni Bu sınıflandırma ayrıca Tablo 12.3 de bileşimleri ve sinterlenme sıcaklıkları verilerek gösterilmiş ve detaylandırılmıştır. Tablo 12.3. Porselen bileşimleri ve sinterlenme sıcaklıkları 12.4.1. Sert porselen Porselen grubunun sert veya yumuşak oluşu, mekanik direncini belirlemeyip, başta pişme sıcaklığı olmak üzere bileşimine verilen addır. Sert porselenler, daha ziyade Avrupa ülkelerinde üretilmekte olup, yumuşak porselene göre daha fazla kaolinit ve Al 2 O 3 içerdiğinden daha yüksek derecelerde pişirilmektedir. Daha yüksek derecelerde pişen sert porselen bünyesinde oluşan kristal yapı, darbelere dayanıklı olup, üzerindeki sır ile tam bir bütünlük sağlar. Alümina sayesinde oluşan fazlar sert porseleni daha dayanıklı yapar. Üzerine kaplanan sır tabakasıyla bir bütünlük sağlayarak sert ve çizilmez üstün özelliklerde bir porselen üretilmiş olur. Aşağıda Şekil 12.4 de Kaolen-feldspat-kuvars üçlü faz diyagramında sert porselenin bölgesi verilmiştir. Ayrıca aynı şekil üzerinde yumuşak porselen, teknik porselen, elektro porselen ve sağlık gereçleri porselenlerinin de bulundukları bölgeler (bileşim aralıkları) görülmektedir. Sert porselenler; son derece beyaz, tam anlamıyla vitrifiye olmuş ve yarı saydam seramik bünyelerdir. % 50 Kaolen, % 25 Kuvars ve % 25 feldsipat karışımından oluşan, 1000 C de bisküvi pişirimi yapılan, tam şeffaf ve toprak alkali içeren sırla sırlandıktan sonra 1400 1500 C de pişirilen bir porselen türüdür. Söz konusu sıcaklıkta sırın altındaki porselen gövde, 162
bir bütün haline gelerek sırla birleşmektedir. Bunun sonucu olarak ta gövde gibi sırında olağanüstü yüzey sertliği ve dayanıklılığı ortaya çıkmaktadır. Şekil 12.4. Kaolen-feldspat-kuvars üçlü faz diyagramında çeşitli porselen bölgeleri Uygun çeşitli metal oksitlerin eklenmesiyle sert porselenin gövdesi ve sırı boyanabilir. Böylece fildişi porselen, kobalt porseleni (mavi boyalı), seladon porseleni (yeşilimsi boyalı), pembe porselen ve hatta siyah porselen de elde edilebilir. Sert porselenin yüksek sır pişirim sıcaklığı sır altı dekorlamasını kısıtlamaktadır. Sert porselenler genellikle mukavemet, refrakterlik ve elektriksel izolasyonun gerekli olduğu uygulamalarda (porselen sofra eşyaları, elektro porselen ürünler, teknik ürünler v.b) kullanılırlar. 12.4.2 Yumuşak porselen Bünyesinde daha az kaolen (daha az alümina) içermesinden dolayı (Şekil 6.4) daha sert porselene göre daha düşük sıcaklıkta sinterlenir. Ancak yumuşakla sert porselen arasındaki tek fark değişik harman yapıları değildir. Yumuşak porselenin sert porselene kıyasla oldukça düşük olan pişirim sıcaklığının sert porselenin mekanik sertliğine; sağlamlığına ve darbe dayanıklılığına ulaşmamasına yol açması doğaldır. Yumuşak porselen Batı Dünyasında özellikle İngiltere'de üretilmekte ve "Bone China " ticari adıyla piyasaya sürülmektedir. Sert porselene göre hamur reçetesi daha fazla feldispat ve daha az kaolinit içerdiğinde daha düşük derecelerde pişirilir. Genelde 900 1000 C arasında bisküvi pişirimi denilen bir pişirmeye tabi tutulduktan sonra yüzeyine sır kaplanarak daha yüksek bir sıcaklıkta sinterlenirler (çoğu bisküvi pişiriminde tamamen camlaşır ve sır pişirimi daha düşük bir sıcaklıkta yapılır). Amaç düşük sıcaklıklarda sırların veya sır altı boya maddelerinin bozulmadan kalmasını sağlamaktadır.saydam ve incedirler. Kalınlıklarının artmasıyla mukavemet de artar. Kullanım yerleri genellikle mutfak porselenleridir. 163
12.4.3. Elektro porselen Bileşim aralığı Şekil 12.4 de verilen elektro porselen, elektrik iletim direklerinde ve yüksek gerilim elektrik hatlarında izolasyon sağlamak amacıyla kullanılır. PTT hatlarında alçak gerilim izolatörleri, elektrik sigortası porseleni, elektrik anahtar ve şalter porselenleri elektrik izolasyon boru ve boncuk porselenleri bu gruba örnek olarak gösterilebilir. Termik, hidroelektrik ve nükleer enerji santrallerinde elde edilen enerjinin dağıtımında kullanılan yüksek gerilim izolatörlerinin izolasyon özelliklerinin yanı sıra dağıtım şebekesi ağını taşıma fonksiyonlarından dolayı çekmeye de dayanımlarının yüksek olması gerekmektedir. Hayati işlevleri olan yüksek gerilim izolatörlerinin hepsi tek tek özel hazırlanmış gerilim test laboratuarlarında kontrol edilmeden kullanılmazlar. 12.4.4. Steatit porselen Daha düşük cam faz içeren steatit porselen elektro porselenlere göre daha yüksek mekanik dayanım ve daha iyi izolasyon özelliğine sahiptir. Bundan dolayı yüksek güç sahalarındaki sigortalarda, sanayi tipi bıçaklı şalter ve sigortalarda, akım kesicilerde, bujilerde ve bıçaklı şalterlerde kullanılır. 12.4.5. Frit porselen Düşük sıcaklıklarda sinterlenebilen, şeffaflığı yüksek ve saydam porselen elde etmek için porselen bileşimindeki feldspata ilave olarak veya yerine frit ilavesi ile üretilen porselenlerdir. Düşük ısıda piştiği için diğer porselenlere göre daha az mekanik sağlamlığa sahip olmalarına rağmen ince ve şeffaflığı iyi olan porselenlerdir. 12.4.6. Kemik porselen Porselen bünyesinde cam faz oluşturan feldispat yerine temizlenerek suda kaynatılmış ve 800-1000 C arasında kalsine edilerek elde edilen sığır kemiklerinin öğütülmüş tozları hammadde olarak kullanılır. Kemikten gelen CaO ve CaP, kaolenden gelen alümina ve silika ile birleşerek kemik porseleni oluşturur. Kemik porselenin bileşiminde % 20-45 kaolen, % 7-30 pegmatit veya cornish Stone adını alan CaF 2 içeren bir tür feldispat ve % 30-60 oranında kemik külü bulunur. Elde edilen ürün diğer porselenlerde rastlanmayacak kadar beyaz ve şeffaftır. Su emme özelliği de çok düşüktür. Saydamlığı, sıratlı renklerinin uygulanmasına elverişli oluşu, sır üstü renklerinin sıra nüfuz edebilmesi ve çarpma mukavemetinin yüksek oluşu diğer avantajlarıdır. 12.4.7. Sağhk gereçleri porseleni Hacimce büyük olan sağlık gereçleri hijyenik olma ve % 1 den daha az su emme özelliğine sahiptirler. Camsı fazı yüksek olduğundan dolayı mikrop ve bakteri barındırmazlar, mekanik dayanımları iyidir. 12.4.8. Laboratuar porselenleri Termal şok ve asitlere dayanıklı kaplardır. Kroze, tüp, kapsül ve pota şeklinde üretilip kullanılırlar. Genellikle yüksek sıcaklıklarda fırınlarda kullanılan kaplardır. 164
12.4.9. Diş porselenleri Diğer tür porselenlere göre bio malzeme olmasından dolayı diğer porselenlerden farklılık gösterir. Diş porselenlerinden beklenen özellikler aşağıda verilmiştir: a) Mukavemet ve tokluk b) Termal şok c) Renk d) Hijyenik olma (mikrop barındırmama, bakterinin yüzeye tutulmaması) e) Korozif ortama dayanıklılık (tükürük salgısının dişlerle reaksiyona girmemesi) f) Biyouyumluluk Diş porselenlerinde feldispat miktarı yüksek, kuvars ve kaolen miktarı düşüktür. Bünye kendiliğinden sırlanır, ayrıca bir sırlama uygulanmaz. Uygulamada çiğneme basıncı az olan yerlerde ful porselen, yüksek olan yerlerde de metal destekli porselen olarak kullanılır. 12.5. Porselenlerin Özellikleri Porselenler önemli olan birçok üstün niteliklere sahip malzemelerdir. Bu özellikler aşağıda verilmiştir: Yüksek yoğunluk ve düşük porozite (Camsı faz boşlukları doldurur ve poroziteleri azaltır). Düşük elektrik iletkenliği ve dielektrik mukavemet (Elektroporselen olarak yüksek gerilim hatlarında kullanılır. Camsı faz yalıtkanlık yapar ve iletkenliği düşür. Camlar elektriği en az ileten malzemelerdir) Düşük darbe direnci (Camsı faz dayanıklı değildir, kırılgandır). Düşük su emme (Porselenlerde açık porozite çok azdır, gaz ve sıvıları geçirmez). Hijyenik ve dekoratif kalite (Su emmesi çok düşük olduğu için hijyenik ve dekoratiftir, mikrop barındırmaz). Beyazlık, yarı saydamlık (içerdiği camsı fazdan dolayı porselenin yüzeyi camla kaplanır). Sertlik ve ısıya mukavemet (İçerdiği mullit kristalleri mekanik özelliklerini iyileştirir). Asitlere karşı yüksek korozif direnç (HF hariç diğer asitlere karşı oldukça dayanıklıdırlar, ancak sürekli fosforik asit ve alkalilere maruz kalan porselenlerin sırsız seçilmesi gerekir.) 165
12.6. Porselen mikroyapıları Ticari porselenlerin mikroyapılarında, genellikle saf silika camı içerisine gömülmüş iri kuvars tanecikleri görülür (Şekil 12.5). Bununla birlikte porselen mikroyapılarında mukavemet verici faz olarak mullit de bulunur (Şekil 12.6-12.8). Sinterleme sırasında, kübik formdaki düşük sıcaklıkta oluşan yapıya birincil müllit adı verilir. Feldispatça zengin eriyik içerisinde uzamış iğnemsi kristallerden oluşan müllite ise ikincil müllit denir ve pişme esnasında daha yüksek sıcaklıklarda oluşur. Müllitin porselen bünyelerde gözlenen ve dolgu görevi gören tipine de üçüncül müllit adı verilir. Bu yapı, dolgu malzemesi olan alüminanın çözünmesiyle oluşan aluminaca zengin eriyikten çökelerek oluşur, ancak çok az miktarda gözlemlenir. Şekil 12.5. Silika camı içerisine gömülmüş iri kuvars tanecikleri içeren ticari porselen mikroyapısı Şekil 12.6. Porselen mikroyapısı. (P) birincil müllit, (S) ikincil müllit ve (Q) kuvars taneleri 166
Şekil 12.7. Müllitin 3 tipini içeren porseleninin SEM mikroyapı görüntüsü Şekil 12.8. İğnemsi mullit (ikincil mullit) yapısını içeren porseleninin SEM mikroyapı görüntüsü Müllit miktarı arttıkça mukavemet artar. Çünkü iğnemsi müllit taneleri birbirlerine kilitlenir. Yüksek sıcaklıklarda müllit iğneleri kalınlaşır ve az sayıda kalın iğnemsi taneler oluşturur. Bunlar birbirlerine çok iyi kilitlenemedikleri için mukavemet düşüşüne sebep olurlar. Öyleyse istenilen mukavemete ulaşabilmek için uygun boyutta ve sayıda müllit kristalleri oluşturmak ve pişme sıcaklığını ayarlamak gerekmektedir. Dahası, sahip oldukları morfoloji ve daha küçük iğne çaplarıyla ikincil müllitler, birincil müllitlere göre mukavemeti daha çok arttırırlar. 167