มีดเซรามิกคืออะไรและวิธีการลับคมมันอย่างไร

เครื่องมือที่รู้จักกันในประวัติศาสตร์ซึ่งมีลักษณะคล้ายมีดแรกเริ่มคือการแยกตัวของมูก ที่ทำจากแก้วภูเขาไฟ กล่าวคือ ผลิตภัณฑ์ที่ทำจากแก้วภูเขาไฟถูกใช้โดยบรรพบุรุษของมนุษย์เมื่อหลายแสนปีที่ผ่านมา และหลังจากที่มนุษย์ได้เดินทางไกลในด้านโลหะวิทยา มนุษย์ก็กลับคืนมาใช้เซรามิกในตอนท้ายของศตวรรษที่ 20 ในปี 1985 บริษัทญี่ปุ่น Kyocera เริ่มผลิตมีดเซรามิกที่มีพื้นฐานจากออกไซด์ของเซอร์โคเนียม มีดเหล่านี้เป็นผลจากเทคโนโลยีที่ทันสมัยที่สุดในขณะนั้น จนถึงปัจจุบัน มีดเหล่านี้ได้กลายเป็นที่แพร่หลายอย่างมากในราคาที่ต่ำมาก

มีดเซรามิกทำจากอะไร มีดเซรามิกทำจากออกไซด์เซอร์โคเนียม (ZrO2) ซึ่งได้มาจากการประมวลผลแร่เซอร์โคเนียมอย่างพิเศษ เซอร์โคเนียม (ZrSiO4) เป็นวัสดุที่อยู่ในกลุ่มแร่เกลือกรดซิลิกา ซึ่งถูกค้นพบโดยนักเคมีชาวเยอรมัน M.G. Klaproth ในปี 1789 เซอร์โคเนียม (ละติน: Zirconium; มีสัญลักษณ์ Zr) เป็นวัสดุในระบบตารางธาตุ โดยมีหมายเลขอะตอม 40 มันเป็นโลหะที่มีเงางาม สีเทาเงิน มีความเหนียวสูงและทนต่อการกัดกร่อน สารประกอบของเซอร์โคเนียมมีการกระจายอยู่กว้างขวางในลิโธสเฟียร์ ในธรรมชาติ สารประกอบของมันมีเพียงออกซิเจนในรูปแบบของออกไซด์และซิลิเกต แม้ว่าจะเป็นองค์ประกอบที่มีการกระจาย แต่มีแร่ประมาณ 40 ชนิดที่มีเซอร์โคเนียมในรูปของออกไซด์หรือเกลือ แร่ที่พบบ่อยในธรรมชาติมักจะเป็นเซอร์โคเนียม (ZrSiO4), แบดเดลิไลท์ (ZrO2) และแร่ซับซ้อนต่างๆ

เซอร์โคเนียมเป็นแร่เซอร์โคเนียมที่พบทั่วๆไป มันเกิดขึ้นในก้อนหินทุกประเภท แต่ส่วนใหญ่จะพบในแกรนิตและไซโอไนต์ ในจังหวัดเฮนเดอร์สัน รัฐนอร์ธแคโรไลนา สหรัฐอเมริกา พบผลึกเซอร์โคเนียมที่มีความยาวหลายเซนติเมตรในเพกมาไทต์ และยังพบผลึกที่มีน้ำหนักหลายกิโลกรัมในมาดากัสการ์ แบดเดลิไลท์ถูกค้นพบในปี 1892 ในประเทศบราซิล แหล่งสำคัญของมันอยู่ในแถบโพซุส ดี คัลดาสของบราซิล แหล่งเซอร์โคเนียมที่ใหญ่ที่สุดตามขนาดอยู่ในสหรัฐอเมริกา ออสเตรเลีย บราซิล และอินเดีย

วัตถุดิบในการผลิตเซอร์โคเนียมคือความเข้มข้นของเซอร์โคเนียมที่มีสัดส่วนของออกไซด์เซอร์โคเนียมไม่ต่ำกว่า 60-65% ซึ่งได้มาจากการทำให้แร่เซอร์โคเนียมบริสุทธิ์ ปริมาณการผลิตเซอร์โคเนียมที่มากที่สุดมาจากออสเตรเลีย (40%) และแอฟริกาใต้ (30%) วิธีหลักในการได้เซอร์โคเนียมโลหะจากความเข้มข้นคือกระบวนการคลอไรด์ ฟลูออไรด์ และด่าง

เซอร์โคเนียมถูกใช้ในอุตสาหกรรมตั้งแต่ทศวรรษ 1930 แต่ค่าใช้จ่ายที่สูงจำกัดการใช้งานของมัน เซอร์โคเนียมโลหะและโลหะผสมของมันถูกใช้ในพลังงานนิวเคลียร์ เซอร์โคเนียมมีปริมาณการดูดซับนิวตรอนความร้อนต่ำมากและมีจุดหลอมเหลวสูง อีกหนึ่งการใช้งานคือการผสมโลหะ ในโลหะวิทยามันถูกใช้เป็นวัสดุผสม มันถูกใช้เป็นสารลดออกซิเจนและเพื่อลดไนโตรเจน การผสมเซอร์โคเนียมกับเหล็ก (ไม่เกิน 0.8%) จะช่วยเพิ่มสมบัติทางกลและการประมวลผลของเหล็ก ในอุตสาหกรรมจะใช้เซอร์โคเนียมออกไซด์ในการผลิตวัสดุทนไฟที่มีฐานเซอร์โคเนียม เซรามิก อีนาเมล และแก้ว มันถูกใช้ในทันตกรรมสำหรับองค์ประกอบฟัน มันถูกใช้เป็นวัสดุที่มีความแข็งสูง เซอร์โคเนียมออกไซด์สามารถนำไฟฟ้าเมื่อมีอุณหภูมิสูง ซึ่งบางครั้งใช้ในการผลิตองค์ประกอบความร้อนที่มั่นคงในอากาศที่อุณหภูมิสูงมาก เซอร์โคเนียมที่ถูกความร้อนสามารถนำไอออนออกซิเจนในฐานะอิเล็กโทรไลต์แข็ง ซึ่งคุณสมบัตินี้ถูกใช้ในวิเคราะห์อ็อกซิเจนอุตสาหกรรมและเซลล์เชื้อเพลิง สิ่งที่ทำให้เซรามิกเซอร์โคเนียมแตกต่างจากวัสดุอื่นคือความต้านทานความร้อนและความแข็งที่ยอดเยี่ยม ซึ่งมักจะไม่ต่ำกว่า 80 HRC นอกจากนี้ เซอร์โคเนียมออกไซด์ยังไม่ตอบสนองต่อกรด เบส และสารเคมีอื่น ๆ ส่วนใหญ่

เซอร์โคเนียมออกไซด์ได้มาจากเซอร์โคเนียมโดยการประมวลผลทางเคมีด้วยสารเติมแต่ง ผงที่ได้จะถูกผสมกับสารเติมแต่ง มีสารเติมแต่งสำหรับการอัดขึ้นรูป ซึ่งมีผลต่อคุณสมบัติในการอัดขึ้นรูปและคุณภาพของเซรามิกที่สำเร็จรูป และสารเสริม ซึ่งช่วยในกระบวนการขึ้นรูป ดังนั้น แม่พิมพ์เซอร์โคเนียมจะถูกผลิตโดยเทคนิคต่างๆ โดยเฉพาะ สามารถผสมเซอร์โคเนียมออกไซด์กับออกไซด์ที่มีโครงสร้างผลึกแบบลูกบาศก์ ออกไซด์ที่ใช้บ่อยที่สุดสำหรับวัตถุประสงค์นี้คือออกไซด์ของธาตุ – แคลเซียมและแมกนีเซียม รวมถึงโลหะ – เหล็ก แมงกานีส โครเมียม นอกจากนี้ เซอร์โคเนียมออกไซด์มักจะถูกผสมกับอลูมิเนียมออกไซด์ ออกไซด์ที่ใช้ในการผสมสามารถเปลี่ยนสีของเซรามิกจากสีขาวเป็นสีดำ (สีดำสามารถได้จากการปฏิบัติตามพิเศษ) ตัวอย่างเช่น นี่คือการใช้ในการทำฟิอานิท – เพชรสังเคราะห์ที่มีพื้นฐานจากเซอร์โคเนียมออกไซด์แบบลูกบาศก์

เซอร์โคเนียมออกไซด์มีความแข็งสูง ซึ่งวัดโดยใช้มาตราส่วนความแข็งของโมห์ (Mohs) ความแข็งของเซอร์โคเนียมออกไซด์บนมาตราส่วนโมห์อยู่ที่ประมาณ 8.5 หน่วย ขณะที่ความแข็งของเหล็กบนมาตราส่วนนี้ ขึ้นอยู่กับการอบความร้อน อยู่ระหว่าง 4 ถึง 7 หน่วย คอรันดัมอยู่ที่ประมาณ 9 หน่วย และเพชรอยู่ที่ 10 หน่วย ดังนั้น วัสดุที่ทำจากเซรามิกมีดนั้น ในด้านความแข็งใกล้เคียงกับเพชร เซรามิกเซอร์โคเนียมยังใช้ในอัญมณี อุตสาหกรรมการบินและเครื่องจักรกล และในทันตกรรม เซอร์โคเนียมออกไซด์มีความต้านทานต่อการสึกหรอมากกว่าเหล็กมากกว่า 80 เท่า

วิธีการทำมีดเซรามิก

กระบวนการทางเทคนิคในการสร้างใบมีดเซอร์โคเนียมมีดังนี้: การได้ผงออกไซด์เซอร์โคเนียมที่ผสม การเตรียมองค์ประกอบการกดและการกด อบที่อุณหภูมิสูง (1350C+ ในบางกรณีสูงถึง 1700C) การกดที่อุณหภูมิและความดันสูง

กระบวนการทำมีดเซรามิกค่อนข้างใช้แรงงานมาก สำหรับการผลิตใบมีดเซรามิก ผงเซอร์โคเนียมออกไซด์ต้องถูกกดภายใต้แรงกด 300 ตันต่อตารางเซนติเมตร จากนั้นทำการอบที่อุณหภูมิ 1600-2000 องศาเซลเซียสในเตาที่พิเศษนาน (จากสองถึงหกวัน) ในขณะเดียวกัน จะเกิดกระบวนการการอัดตัวของผลึกเซอร์โคเนียมออกไซด์และกระบวนการก่อตัวของแม่พิมพ์ กว่าผลิตภัณฑ์จะอยู่ในเตานานเท่าไร ก็จะยิ่งแข็งแรงขึ้น ขึ้นอยู่กับลักษณะเฉพาะของกระบวนการทางเทคโนโลยี เซรามิกสีดำหรือสีขาวจะถูกผลิตขึ้น เซรามิกสีดำจะทำโดยการเพิ่มสีดำพิเศษและเก็บสิ่งของในเตาอบเป็นระยะเวลานานขึ้น ทำให้แข็งแรงขึ้น คุณภาพของมีดเซรามิกมีความแปรปรวนสูง เนื่องจากขึ้นอยู่กับความสามารถทางเทคโนโลยีของผู้ผลิตและการปฏิบัติตามกระบวนการทางเทคโนโลยีที่ซับซ้อน

[wpcc-iframe width=”560″ height=”315″ src=”https://www.youtube.com/embed/EvooB12VF4k” title=”YouTube video player” frameborder=”0″ allow=”accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture; web-share” allowfullscreen=””]

ข้อดีและข้อเสียของมีดเซรามิก

คุณสมบัติของเซรามิกซีลิโคนขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีที่ใช้ในการผลิต ช่วงตั้งแต่ความบริสุทธิ์ของผงเซรามิกที่เริ่มต้น ระบบผสม เทคโนโลยีผง การอัดขึ้นรูปและการเผา

ในด้านคุณสมบัติทางกล เซรามิกเซอร์โคเนียมมีความด้อยกว่าสเตนเลสที่ใช้ทั่วไป โดยเฉพาะในด้านความแข็งแรงจากการดัด ซึ่งด้อยกว่าประมาณสองเท่า และในด้านความแข็งแรงจากการกระแทกด้อยกว่าหลายครั้ง นี่ทำให้ความสามารถในการใช้งานของมีดเซรามิกจำกัด เนื่องจากความเปราะบางส่วนใหญ่ ผู้ผลิตจึงแนะนำให้ไม่ใช้มีดเหล่านี้สำหรับเนื้อที่มีกระดูก อาหารแช่แข็ง และทำงานบนพื้นผิวที่แข็ง (แก้ว เซรามิก) เป็นต้น อย่างไรก็ตาม ควรสังเกตว่าเซรามิกมีคุณสมบัติที่ไม่เหมือนใครที่เหนือกว่าเหล็กในด้านความต้านทานการกัดกร่อนและความไม่เป็นอันตรายต่ออาหาร

การลับมีดเซรามิก

เนื่องจากความเปราะบางของขอบการตัด มีดเซรามิกจึงต้องการมุมการลับที่ค่อนข้างใหญ่ โดยทั่วไปแนะนำให้ลับให้มีมุมรวมระหว่าง 30-40 องศา มุมแหลมต่ำกว่า 20 องศาไม่เหมาะสมกับมีดเหล่านี้ เพราะความเปราะบางของขอบการตัดในมุมลับนี้มีความสูงมาก การลับมีดเซรามิกมีความซับซ้อนเพราะไม่มีการสร้างเบอระและต้องควบคุมมุมด้วยอุปกรณ์พิเศษ โดยเฉพาะมิเตอร์มุมอิเล็กทรอนิกส์ ดังนั้นการลับมือของมีดเซรามิกโดยไม่ใช้อุปกรณ์ลับ ต้องการทักษะระดับสูงจากคนที่ลับ

ไม่ใช่วัสดุทุกชนิดที่สามารถลับมีดเซรามิกได้ หินขัดราคาถูกทำจากซิลิคอนคาร์ไบด์และอลูมิเนียมออกไซด์ไม่สามารถใช้กับมีดเหล่านี้ได้ คุณภาพของผงขัดและการเชื่อมมีบทบาทสำคัญที่นี่ หินลับ Boride CS-HD ของอเมริกามีประสิทธิภาพสูงในการลับมีดเซรามิก ขนาดเกรนของหินไม่ควรมีความหยาบมากนัก โดยเฉพาะหิน Boride CS-HD สำหรับลับเซรามิกควรเริ่มต้นด้วยหินเม็ด 320 เพราะวัสดุขัดที่หยาบกว่านั้นจะทำให้เกิดรอยแตกที่ขอบตัด ชัดเจนว่าความต้องการนี้เกิดจากคุณภาพที่สูงมากของผงซิลิกอนคาร์ไบด์และการเชื่อมเซรามิกที่ใช้ในผลิตภัณฑ์ของผู้ผลิตชาวอเมริกันนี้

หินเพชรที่มีการเคลือบและหินเพชรที่มีการจัดองค์กรก็ทำงานได้ดีเมื่อใช้ในการลับมีด์ เช่นเดียวกับหินโลหะผสมเบอลอน ซึ่งมีความคล่องแคล่วในการลับน้อยลงซึ่งไม่สามารถทำให้ชั้นเซอร์โคเนียมถูกลบออกได้เร็วเท่าเพชร อย่างไรก็ตาม วัสดุขัดทั้งหมดนี้เหมาะสำหรับการลับและทำให้ขอบการตัดอยู่ในสภาพดี