Svojstva keramičkih materijala, tipovi, upotreba, karakteristike

keramički materijali sastavljene su od anorganskih krutina, metalnih ili drugih, koje su bile izložene toplini. Njegova baza je obično glina, ali postoje različiti tipovi s različitim sastavima.

Glina je keramička pasta. Također, crvena glina je vrsta keramičkog materijala koji među svojim komponentama ima aluminijske silikate. Ovi materijali nastaju mješavinom kristalnih i / ili staklastih faza.

Ako su konstituirani s jednim kristalom, oni su monofazni. Oni su polikristalni kada su sastavljeni od mnogih kristala.

Kristalna struktura keramičkih materijala ovisi o vrijednosti električnog naboja iona i relativnoj veličini kationa i aniona..

Što je veći broj aniona koji graniče s središnjim kationom, to će biti stabilnija rezultirajuća krutina.

Keramički materijali mogu se naći u obliku guste krutine, vlakana, finog praha ili filma.

Podrijetlo riječi keramika nalazi se u grčkoj riječi keramikos, čije je značenje "spaljena stvar".

gonjenje

Prerada keramičkih materijala ovisi o vrsti materijala koji se namjerava dobiti. Međutim, proizvodnja keramičkog materijala obično zahtijeva sljedeće procese:

1. Miješanje i mljevenje sirovina

To je proces u kojem su sirovine ujedinjene i nastoji se homogenizirati njihova veličina i distribucija.

2 - Konformacija

U ovoj fazi se daje oblik i konzistencija masi koja se postiže sirovinama. Na taj se način povećava gustoća smjese, poboljšavajući njezina mehanička svojstva.

3. Oblikovanje

To je proces kojim se kreira prikaz ili slika (u trećoj dimenziji) bilo kojeg stvarnog objekta. Za oblikovanje obično se provodi jedan od ovih procesa:

pritiskom

Sirovina se utisne u kalup. Suho prešanje se često koristi za izradu vatrostalnih proizvoda i elektroničkih keramičkih komponenata. Ova tehnika omogućuje brzo proizvodnju nekoliko komada.

Oblikovanje u barbonitu

To je tehnika koja omogućuje stotinu puta proizvodnju istog oblika bez grešaka ili deformacija.

istiskivanje

To je proces tijekom kojeg se materijal gura ili izvlači kroz kalup. Koristi se za generiranje objekata s jasnim i fiksnim poprečnim presjekom.

4. Sušenje

To je proces koji se sastoji u kontroli isparavanja vode i kontrakcija koje proizvodi u komadu.

To je kritična faza procesa, jer ovisi o održavanju forme.

5 - Kuhanje

Iz te faze dobivate "biskvit". U tom se procesu kemijski sastav gline mijenja tako da je lomljiv, ali porozan u vodi.

U ovoj fazi toplina mora polako rasti dok se ne postigne temperatura od 600 ºC. Nakon ove prve faze se stvaraju ukrasi, kada se žele napraviti.

Važno je osigurati da se komadi razdvoje u pećnici kako bi se izbjegle deformacije.

nekretnine

Iako svojstva tih materijala u velikoj mjeri ovise o njihovom sastavu, oni općenito dijele sljedeća svojstva:

• Kristalna struktura Međutim, postoje i materijali koji nemaju takvu strukturu ili ih imaju samo u određenim sektorima.
• Oni imaju približnu gustoću od 2 g / cm3.
• Bavi se materijalima s izolacijskim svojstvima električne i toplinske energije.
• Oni imaju nizak koeficijent ekspanzije.
• Imaju visoku točku taljenja.
• Oni su obično vodootporni.
• Nismo zapaljivi ili oksidabilni.
• Oni su tvrdi, ali krhki i svjetli u isto vrijeme.
• Otporne su na kompresiju, habanje i koroziju.
• Oni imaju ozebline, ili sposobnost da izdrže niske temperature bez pogoršanja.
• Imaju kemijsku stabilnost.
• Oni zahtijevaju određenu poroznost.

klasifikacija

1. Crvena keramika

To je najzastupljenija vrsta gline. Ima crvenkastu boju koja je posljedica prisutnosti željeznog oksida.

Kada se kuha, sastoji se od aluminata i silikata. To je najmanje obrađeno od svih. Ako se slomi, rezultat je crvenkasta zemlja. Propusna je za plinove, tekućine i masti.

Ova se glina obično koristi za opeke i podove. Temperatura kuhanja se kreće od 700 do 1000 ° C, a može se prekriti kositrovim oksidom kako bi se dobilo posudno posuđe. Talijanske i engleske pločice izrađuju se s različitim vrstama gline.

2 - Bijela keramika

To je čišći materijal, zato nemaju mjesta. Njegova granulometrija je više kontrolirana i obično ostakljena na vanjskoj površini kako bi se povećala nepropusnost.

Koristi se u proizvodnji sanitarije i posuđa. U ovu grupu unesite:

Porculan

To je materijal koji se proizvodi od kaolina, vrste vrlo čiste gline kojoj se dodaje feldspat i kvarc ili kremen..

Kuhanje ovog materijala vrši se u dvije faze: u prvoj fazi kuha se pri 1000 ili 1300 ° C; i u drugoj fazi može doseći 1800 ° C.

Porculan može biti mekan ili tvrd. U slučaju meke, u prvoj fazi kuhanja doseže se 1000 ° C.

Zatim se uklanja iz pećnice kako bi se nanijela caklina. Zatim se vraća u peć za drugu fazu gdje se primjenjuje minimalna temperatura od 1250 ° C.

U slučaju tvrdog porculana, druga faza kuhanja se izvodi na višoj temperaturi: 1400 ° C ili više.

A u slučaju da će se ukrasiti, dekoracija je definirana i ide u pećnicu, ali ovaj put na 800 ° C.

Ima višestruku primjenu u industriji za izradu objekata komercijalne uporabe (primjerice, pribor za jelo) ili za objekte više specijalizirane uporabe (kao izolatori u transformatorima).

3 - Vatrostalni

To je materijal koji može izdržati vrlo visoke temperature (do 3000 ° C) bez deformiranja. To su gline koje imaju velike količine aluminijevog oksida, berilija, torija i cirkonija.

Oni se kuhaju između 1300 i 1600 ° C i moraju se postupno ohladiti kako bi se izbjegli kvarovi, pukotine ili unutarnja naprezanja.

Europski standard DIN 51060 / ISO / R 836 navodi da je materijal vatrostalan ako se omekša s minimalnom temperaturom od 1500 ° C.

Opeka je primjer takve vrste materijala, koja se koristi za izradu peći.

4 naočale

Čaše su tekuće supstance sa silikonskom bazom, koje se ohlađuju u različitim oblicima.

Različiti fluksi se dodaju silicijskoj bazi, u skladu s vrstom stakla koje će se proizvoditi. Te tvari snižavaju točku taljenja.

5- Cementi

To je materijal sastavljen od vapnenca i mljevenog kalcija, koji postaje krut nakon što se pomiješa s tekućinom (po mogućnosti vodom) i ostavi stajati. Dok je mokra, može se oblikovati do željenog oblika.

6 abrazivi

Oni su minerali s ekstremno čvrstim česticama, a među svojim komponentama imaju aluminij oksid i dijamantnu pastu.

Posebni keramički materijali

Keramički materijali su čvrsti i čvrsti, ali su i krhki, pa su razvili hibridne ili kompozitne materijale s matricom od stakloplastike ili plastičnog polimera..

Za razvoj ovih hibrida mogu se koristiti keramički materijali. To su materijali sastavljeni od silicijevog dioksida, aluminijevog oksida i nekih metala kao što su kobalt, krom i željezo.

U izradi ovih hibrida koriste se dvije tehnike:

Sintetizirani

To je tehnika u kojoj se nabijaju metalni prahovi.

Frit

Ovom tehnikom legura se postiže komprimiranjem metalnog praha zajedno s keramičkim materijalom u električnoj peći.

U ovoj kategoriji dolazi tzv. Kompozitna matrica keramika (CMC). Među njima se mogu navesti:

- karbidi

Kao i volfram, titan, silicij, krom, bor ili silicijev karbid ojačan ugljikom.

- nitrida

Poput silicija, titana, keramičkog oksiinitrida ili sialona.

- Keramički oksidi 

Kao aluminijev oksid i cirkonij.

- electroceramics

To su keramički materijali s električnim ili magnetskim svojstvima.

4 glavne primjene keramičkih materijala

1. U zrakoplovnoj industriji

U ovom području su potrebne lagane komponente otporne na visoke temperature i mehaničke zahtjeve.

2. U biomedicini

U ovom području korisni su za pripremu kostiju, zuba, implantata itd..

3 - U elektroniku

Tamo gdje se ti materijali koriste za izradu laserskih pojačala, optičkih vlakana, kondenzatora, leća, izolatora,.

4 - U energetskoj industriji

Na primjer, tamo gdje keramički materijali mogu dovesti do komponenti nuklearnog goriva.

7 najznačajnijih keramičkih materijala

1- Alumina (Al2O3)

Koristi se da sadrži rastopljeni metal.

2 - Aluminij nitrid (AIN)

Koristi se kao materijal za integrirane sklopove i kao zamjena za AI203.

3- borni karbid (B4C)

Koristi se za proizvodnju nuklearne zaštite.

4 - silicijev karbid (SiC)

Koristi se za premazivanje metala, zbog njegove otpornosti na oksidaciju.

5 - silicijev nitrid (Si3N4)

Koriste se u proizvodnji dijelova automobilskih motora i plinskih turbina.

6 - Titan borid (TiB2)

Također sudjeluje u proizvodnji oklopa.

7- Urania (UO2)

Služi kao gorivo za nuklearne reaktore.

reference

1. Alarcón, Javier (s / f). Kemija keramičkih materijala. Oporavio se od: uv.es
2. P., Felipe (2010). Svojstva keramike. Preuzeto s: constructorcivil.org
3. Lázaro, Jack (2014.). Struktura i svojstva keramike. Preuzeto s: prezi.com
4. Mussi, Susan (s / f). Kuhanje. Preuzeto s: ceramicdictionary.com
5. ARQHYS Magazine (2012). Svojstva keramike. Preuzeto s: arqhys.com
6. Nacionalno tehnološko sveučilište (2010). Klasifikacija keramičkih materijala. Preuzeto s: cienciamateriales.argentina-foro.com
7. Nacionalno tehnološko sveučilište (s / f). Keramički materijali Preuzeto s: frm.utn.edu.ar
8. Wikipedija (s / f). Keramički materijal Preuzeto s: en.wikipedia.org