keramika - skolavsenory.cz · keramika slovo označuje rozmanité výrobky vzniklé vypalováním z...
Post on 28-Dec-2019
4 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Keramika
Slovo označuje rozmanité výrobky vzniklé vypalováním z vhodných přírodních surovin – jílů, hlíny, křemene aj.
První nálezy keramických nádob pocházejí podle archeologů už ze 7. tisíciletí př.n.l.
Objev hrnčířského kruhu asi ve 3. tisíciletí př.n.l. položil základ jednoho z nejstarších řemesel.
Keramický materiál
Silikátový průmysl
Anorganický
Nekovový
Těžko rozpustný ve vodě
Krystalický (nejméně ze 30%)
Dobré izolační vlastnosti tepelné i
elektrické (většinou)
Keramická technologie
Tvarování z práškové surovinové směsi – suchá, nebo upravená pomocí různých látek (voda), většinou při normální teplotě.
Tepelné zpracování –
sušení a potom výpal při teplotě vyšší než 800°C bez porušení tvaru
Konečné úpravy –
glazování, zdobení
Vlastnosti
Závisí na vlastnostech použitých surovin, jejich vzájemném
poměru ve směsi a na způsobu zpracování
Teplotní odolnost
Chemická odolnost
Vysoká pevnost v tlaku
Nízká odolnost proti nárazu
Elektrické izolační vlastnosti
Dají se vyrobit i materiály vodivé nebo polovodivé – syntetické materiály.
Porcelán
Vícefázový hutný materiál, bílý, neprůlinčitý, tvořen převážně
nekrystalickou (nehomogenní skelnou) fází
Hlavní surovina – plavený kaolin, křemen, živce (tavivo)
Výpal – 800°C, 1 350 - 1 410°C (tenkostěnné výrobky), při
druhém výpalu glazurování
Technický porcelán – např. izolátory pro přenos vysokého napětí –
místo křemene oxid hlinitý – vysoká pevnost
Zdravotnická keramika – masivní výrobky, suspenze se lije do
sádrových forem, tělesa se vysuší, glazují a vypalují při1 230 –
1 280°C
Pórovina - keramický materiál s otevřenými póry (propustný pro
plyny i vodu), obkládačky – směs se lisuje do kovových forem,
suší, vypaluje při 1 000°C, glazují a opět výpal
Oxidová keramika
Keramika ze syntetických oxidových surovin
Korundová – pevnost, tvrdost, otěruvzdornost, malá elektrická
vodivost
Výroba z velmi čistého oxidu hlinitého v a modifikaci
Výpal při 1 500 – 1 600°C – slinování částic
Korozně a tepelně namáhané součástky (nosiče obvodů v
elektronice, náhrada kloubů ve zdravotnictví)
Transformačně zpevněná keramika – malá křehkost, surovinou je
oxid zirkoničitý, využívá přeměny tetragonální modifikace ZrO2 na
monoklinickou. Přibližuje se vlastnostmi křehkým kovům, výroba
některých součástek spalovacích motorů.
Neoxidová keramika a
speciální keramika
Surovinové materiály jsou nitridy (Si3N4, AlN), karbidy (SiC)
Vysoká tvrdost, pevnost, žáruvzdornost a odolnost vůči agresivnímu prostředí.
Použití – tepelná zařízení, břity obráběcích strojů, kuličková nebo válečková ložiska
Mikroelektronika – vlastnosti se dají ovlivnit např. teplotou nebo elektrickým napětím
Keramika z titaničitanu zirkoničitoolovnatého piezoelektrické vlastnosti
Iontová vodivost, magnetické vlastnosti – měkké i tvrdé ferity, permanentní magnety (MnZn)O.Fe2O3, CaO.6Fe2O3
Optické vlastnosti – optoelektronika (světelná hradla, modulátory, displeje aj.). Materiál obsahuje oxidy Pb, La, Zr, Ti.
Sklo
Nekrystalická (amorfní) pevná látka.
Vznikla tavením anorganické surovinové
směsi. Výrobky se tvarují z chladnoucí
skelné taveniny takovým způsobem, aby
nenastala krystalizace. Většina
anorganických skel nejsou stechiometrické
sloučeniny, nejčastěji jsou to skla křemičitá
a boritokřemičitá.
Technologie
příprava vsázky a její
dávkování do pece,
tavení skla,
tvarování,
ochlazení,
dokončovací
operace.
Tavicí proces
Tavení sklářské vsázky – reakce mezi složkami směsi a úplné
rozpuštění pevných látek ve sklovině, teplota – 1 400 – 1 600°C,
suroviny – soda, vápenec, křemenný písek. Rozklad při 630 -
780°C, 90% doby tavení – rozpouštění pevných látek ve sklovině
(hlavně křemenný písek).
Čeření a homogenizace suroviny – odstranění bublin, vyčeření,
zhomogenizování. Zvýšení teploty, čeřiva (O2,, S O2) – uvolňují
plynné produkty chemickými reakcemi. Homogenizací dochází k
vyrovnání rozdílů koncentrací složek v různých místech taveniny.
Ochlazení skloviny na pracovní teplotu, sklovina se odebírá z
pece.
Tvarování
Tvarování
Využívá se viskózních vlastností skla
Foukání sklářskou píšťalou
Lisování v kovových formách
Tažení
Chlazení odstranění velkého mechanického
napětí, které vznká jako důsledek teplotních
rozdílů ve výrobku při jeho tvarování
Typy průmyslových skel
Křemenné sklo
Sodnokřemičité, rozpustné, (vodní) sklo
Na2O-CaO-SiO2 – obalové, ploché a užitkové sklo
K2O-CaO-SiO2 a K2O-PbO-SiO2 - křišťálová skla
Na2O-B2O3-SiO2 – tepelně odolná skla
CaO-MgO-Al2O3 – nízkoalkalická skla
Zušlechťování skla
Leptání – rozpouštění skla v kyselině
flourovodíkové, nebo chemické působení
chloridů na sklo (HF+H2SO4+H2O) –
lesklý povrch skla při chemickém leštění
broušených povrchů.
Matové leptání – HF páry nebo vodné
roztoky fluoridových solí v kombinaci s
uhličitanyči sírany.
Zdobení
Smalty – nanesení vrstvy prášku nízkotavitelných skel s barvicími látkami na povrch skla a výpal při 500-600°C
Lazury – difúze barvicí látky do povrchu skla vypalovaného při 500-600°C. Na povrch se nanese ovlhčená směs kaolinu a AgCl nebo CuSO4. Ag+ zbarví sklo žlutě, Cu2+ barví žlutozeleně, výpalem v redukční a posléze v oxidační atmosféře se získá barva červená.
Podstatou zlacení nebo platinování skla je vyredukování kovu na povrchu skla z vhodných sloučenin za zvýšené teploty.
Barevná skla
Dekorační účely, ochranné (sluneční , svářečské brýle), signální světla, barevné filtry.
Látky zabarvující sklo – atomová, iontová (sloučeniny d- a f-prvků, které tvoří se sklem roztok).
Koloidní – částice velikosti řádově v 10 mm (Au, Cu, Ag).
Fotosenzitivní skla – ozáření skla přes negativ UV zářením se při tepelném zpracování vyvolá urychlená tvorba kovových částic v ozářené části skla.
Determální skla – zbarvená oxidy železa, zachycují tepelnou složku slunečního záření, okenní skla.
Fotochromická skla – na slunci se vytvoří barevná centra – sklo ztmavne – brýle (halogenidy stříbra).
Zakalená – cizorodé částice s odlišným indexem lomu, osvětlovací technika, dekorační účely, bižuterie, domácnost.
Optická skla
Přesně dodržovat hodnoty indexu lomu a disperze
Vysoká homogenita materiálu
Bezbarvý
Vysoká propustnost pro světelné záření
Velmi čisté suroviny bez příměsí a a barvicích složek
Sklovina se odlévá do bloků, šetrně chladí
Bloky se zpracovávají řezáním, broušením a leštěním
Skleněná vlákna
Pro elektroizolační účely a lamináty z bezalkalické skloviny E-skla
Filtrační užití, akustické a tepelné izolace – neobsahují B a obshují
více alkalií.
Optická vlákna – optické olovnaté sklo s vyšším indexem lomu
tvoří jádro vlákna, obal je ze skla s nižším obsahem lomu.
Dochází k totální reflexi paprsku
Literatura
Kolektiv, Chemie ze školy do života, SNP, Praha 1993
top related