Image Analyses for Porosity Characterization of Porcelain Tiles With Different Thickness

Year 2014, Volume: 14 Issue: 3, 147 - 151, 01.12.2014

Elif Eren Zahide Bayer Öztürk Semra Kurama

Abstract

The physical properties of materials provide some of the most fundamental information regarding the material characterization. Porosity is one of the physical properties which affects the unit density, water absorption, strength, heat and sound insulation of materials. In this study, porcelain tiles with different thickness were sintered at same temperature, after that the cross-section of tiles were inspected with Scanning Electron Microscope (SEM). The porosity percentage and pore size of tiles from SEM images was calculated by using Scandium Image Analysis software. The aspect ratio of pores analyzed using Fiji Image Analyses Program. The minimum porosity percentage was achieved at average thickness. These porosity results were compared with total porosity percentage measured with He pycnometer. The highest percent of spherical pore (aspect ratio equals to 1) was found at the highest thickness but the smallest pore percentage found at the lowest thickness. It was found that the image analysis programs were effective tools for material characterization

Keywords

Porosity; Image analyses; Scanning electron microscope; Microstructure

Farklı Kalınlıklardaki Porselen Karoların Gözenek Karakterizasyonu için Görüntü Analizi Programlarının Kullanılması

Abstract

Malzemelerin fiziksel özellikleri, malzeme karakterizasyonu için gereken temel bilginin büyük bir kısmını sağlamaktadır. Gözeneklilik, malzemenin birim yoğunluğunu, su emmesini, mukavemetini, ısı ve ses yalıtımını etkileyen fiziksel özelliklerden biridir. Bu çalışmada, farklı kalınlıklardaki porselen karolar aynı sıcaklıkta sinterlendikten sonra karoların kesit alanları Taramalı Elektron Mikroskobu ile incelenmiştir. Taramalı Elektron Mikroskobu görüntülerinden karoların por yüzdesi ve por boyutu Scandium görüntü analizi programı kullanılarak hesaplanmıştır. Por boyutlarının a/c oranı ise Fiji görüntü analizi programı kullanılarak analiz edilmiştir. En düşük por miktarına orta kalınlıktaki karolarda ulaşılmıştır. Görüntü analizi ile belirlenen por yüzdesi, Helyum piknometresi ile ölçülen toplam por yüzdesi ile kıyaslanmıştır. a/c oranı 1’e eşit olan küresel porların yüzdesi en kalın karolarda elde edilirken, en küçük gözenek yüzdesi en düşük kalınlıktaki karolarda elde edilmiştir. Görüntü analiz programlarının malzeme karakterizasyonu için etkili araçlar olduğu belirlenmiştir. © Afyon Kocatepe Üniversitesi

Keywords

Por; Görüntü analizi; Taramalı elektron mikroskobu; Mikroyapı

References

• Andreola, F,, Leonelli, C., Romagnoli M. and Miselli, P., 2000. Techniques used to determine porosity. Am. Ceram. Soc. Bull., 79, 49-52.
• Arias, A., Zaera, R., Lopez-Puente, J. and Navarro, C., 2003. Numerical modeling of the impact behavior of new particulate-loaded Composite Structures, 61, 151-159.
• composite materials.
• Callister, W.D., 1994. Materials Science and Engineering: An Introduction. John Wiley and Sons, Inc., New York, A.B.D., 411-415.
• Ece, O.I. and Nakagawa, Z., 2002. Bending strenght of porcelain. Ceramic International, 28, 131-140.
• Griggs, J.A., Thompson, J.Y. and Anusavice, K.J., 1996. Effects of flaw size and auto-glaze treatment on porcelain strength. J. of Dent Res, 75, 1414-1417.
• Ivanchenko, L.A., Falkovska, T.I., Danilenko, N.V., Zirin, A.V., Kobilochna, L.G., Pinchuk, N.D. and Vorobei, V.V., 1999. Structure and properties of a high- porosity glass ceramic containing biological hydroxyapatite. Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 38, 9-10.
• Jordan, M.M., Boix, A., Sanfeliu, T., Rincon, J.Ma. and Romero, M., 1996. Microstructural control of single- fired ceramic tile bodies. Qualicer, 665-670.
• Karamanov, A. and Pelino, M., 2008. Induced crystallization porosity and properties of sintereds diopside and wollastonite glass-ceramics. J. Eur. Ceram. Soc., 28, 555-562.
• Orts, M.J., Amoros, J.L., Escardino, A. and Gozalbo, A., 1993. Kinetic model for the isothermal sintering low porosity floor tiles. Applied Clay Science, 8, 231-245.
• Richerson, D.W., 1992. Modern Ceramic Engineering Properties, Processing,and Use in Design. Academic Press, New York, A.B.D., 169-183.
• Rice, R.W., 1998. Porosity of Ceramics. Marcel Dekker, Inc., New York, A.B.D., 352.
• Stathis, G., Ekonomakou, A., Stournaras, C.J. and Ftikos, C., 2004. Effect of firing conditions, filler grain size and quartz content on bending strength and physical properties of sanitaryware. Journal of the European Ceramic Society, 24, 2357-2366.
• Zanelli, C., Dondi, G., Guarini, G., Raimondo, M. and Roncorati, I., 2004. Influence of strengthening components on industrial mixture of porcelain stoneware tiles. Key Engineering Materials, 264, 1491-1494.