کاربرد اکسید آهن در تهیه کاشی و سرامیک

اکسید آهن‎‎یک ماده‌ی شیمیایی پر کاربرد با اسامی دیگری مانند Iron oxide، آهن اکسید، Ferrous oxide می‌باشد. آهن اکسید در صنایع مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرد که از جمله‌ی آنها استفاده در تهیه‌ی کاشی و سرامیک است. در این مقاله علاوه بر بررسی و معرفی انواع آهن اکسید کاربرد آن در تهیه کاشی و سرامیک مورد بحث قرار می‌گیرد.

آهن اکسید 16 نوع مختلف دارد که سه نوع آن بیشتر از بقیه تولید می‌شود و کاربرد دارد. نوع اول اکسید آهن(II) است که فرمول شیمیایی آن FeO2 است. نوع دوم اکسید آهن (III) است که دارای فرمول شیمیایی Fe2O3 می‌باشد. اکسید آهن (II) یک اکسید آهن دو ظرفیتی ترکیبی شیمیایی با شناسه پاپ کم 14945 است. شکل ظاهری آن به صورت بلورهای سیاه است. اکسید آهن (III)، یک اکسید آهن سه ظرفیتی یک ترکیب شیمیایی با شناسه پاپ کم 518696 می باشد. شکل ظاهری آن به صورت جامد قهوه ای – قرمز است.

نوع سوم آهن اکسید، با نام اکسید آهن (II,III) شناخته می‌شود. این نوع از آهن اکسید دارای شناسه پاپ کم 16211978 و شکل ظاهری این ترکیب، پودری سیاه رنگ است. فرمول کلی اکسید آهن (II,III) Fe3O4 است.

اکسید آهن‎‎ از گذشته‌های دور در صنعت مورد استفاده قرار می‌گرفته است به گونه‌ای که تاریخ استفاده از آن به چهار هزار سال پیش از میلاد بازمی‌گردد. در آن زمان ساکنان فلات ایران از آهن اکسید برای رنگ کردن ظروف سفالی و نقاشی دیوارهای خانه‌ها استفاده می‌کردند. خاک سرخ یکی از اشکال آهن اکسید است که برای رنگ آمیزی ظروف سفالی و ساختن لعاب مورد استفاده قرار می‌گرفته است. شاید این مقدمه‌ی استفاده از اکسید آهن‎‎در تهیه‌ی کاشی و سرامیک بوده است.

اکسید آهن‎‎ در تهیه کاشی و سرامیک کاربرد دارد. این ماده‌ی شیمیایی برای تولید لعاب‌های رنگارنگ در صنعت کاشی و سرامیک مورد استفاده قرار می‌گیرد. با استفاده از اکسید آهن‎‎می‌توان انواع لعاب‌های متنوع مانند، لعاب کدر یا اپک، لعاب مات، لعاب نیمه مات یا اطلسی، لعاب درشت بلور یا ماکرو کریستالین، لعاب دلربا و لعاب رنگین کمانی تولید کرد. برای تولید انواع لعاب‌ها در صنعت کاشی و سرامیک فقط کافی است دمای پخت و ترکیبات اکسید فلزی موجود در لعاب‌ها را در درصد بسیار کم تغییر دارد. آهن اکسید لعاب‌های کاشی و سرامیک را در محیط پخت اکسیدی به ترتیب به رنگ زرد و سپس به رنگ قرمز مایل به قهوه‌ای و رنگ قرمز شرابی و نهایتاً به رنگ قهوه‌ای تغییر می‌دهد. این تغییر رنگ را می‌توان با تغییر دمای پخت سرامیک حاصل کرد. همین اکسید در محیط پخت احیائی رنگهای دیگری مانند خاکستری مایل به آبی تا خاکستری تیره به وجود می‌آورد. در صورتی که اکسید آهن‎‎ بیش حد به لعاب اضافه شود و موجب اشباع شدن لعاب از آهن اکسید شود، در سطح آن حالت فلزی ظاهر نمی‌شود و فقط موجب مات شدن سطح لعاب خواهد شد. این بر خلاف فلز منگنز است که در صورتی که بیش از حد به لعاب اضافه شود در سطح لعاب به صورت شوره‌ی فلز ظاهر خواهد شد.

یکی از مواد استفاده از آهن اکسید تولید رنگ‌های قرمز و قهوه‌ای است. اکسید آهن‎‎ را با ترکیبات دیگر مخلوط کرده و طیف‌های متفاوتی از رنگ قرمز تولید می‌شود. علاوه بر اضافه کردن ترکیبات دیگر برای تغییر دادن طیف‌های رنگ قرمز می‌توان با تغییر دمای پخت و درجه‌ی حرارت رنگ حاصله را تغییر داد. در تولید رنگ‌های سرامیکی، آهن قرمز تا حد زیادی انعطاف پذیر است و رنگ‌هایی که میتوان با آن تولید کرد، در درجه حرارت‌های مختلف، تغییر می‌کند. با اضافه کردن پتاسیم به آهن اکسید می‌توان رنگ آبی آسمانی در سرامیک تولید کرد. یکی دیگر از مثال‌های تولید رنگ با اضافه کردن ترکیب دیگری به اکسید آهن‎‎، اضافه کردن باریم است. با اضافه کردن باریم به آهن اکسید می‌توان در سرامیک رنگ زرد تولید کرد. ترکیب اکسید آهن قرمز با کلسیم، می‌تواند رنگ زرد روشن و یا سبز روشن تولید کرد. برای تغییر این رنگ از زرد روشن به سبز باید دمای پخت سرامیک را تغییر داد.