Material ceramic

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

Materialele ceramice sunt în general compuși anorganici solizi , produși prin ardere și sunt clasificați în două grupe mari:

  • materiale ceramice tradiționale
  • materiale ceramice avansate .

Cele tradiționale sunt materiale ceramice pe bază de argilă , silicați , în general sub formă de nisip de cuarț și feldspat , aluminosilicați care pot conține sodiu (Na), potasiu (K) sau calciu (Ca). Nu sunt foarte rezistente și se formează ușor înainte de gătit. Cele avansate constau din compuși puri sau aproape puri, obținuți prin sinteză chimică . Au mai puține impurități și au proprietăți superioare în comparație cu materialele ceramice tradiționale, cum ar fi rezistența ridicată la temperaturi ridicate și coroziune .

Produsele pe bază de argilă sunt utilizate mai ales în construcții, cum ar fi teracota, dar pot fi utilizate pe scară largă și în obiecte sanitare și proteze dentare, cum ar fi ceramica albă, în veselă și cuptoare industriale, ca materiale ceramice refractare și, în cele din urmă, și în industria auto și aerospațială, cum ar fi ca materiale ceramice abrazive. Materialele ceramice avansate, pe de altă parte, sunt deosebit de potrivite în medii corozive și sunt utilizate pe scară largă în domeniul auto, aerospațial și aeronautic, cum ar fi turbine cu gaz, bariere termice, inele de etanșare și cuptoare de temperatură înaltă.

Structură și proprietăți

Structura celulei unitare, datorită prezenței a două sau mai multe elemente legate prin legături covalente sau prin legături ionice , depinde de raportul dintre razele ionice ale elementelor constitutive; de exemplu în clorura de sodiu dimensiunile celor două specii chimice de sodiu și clor care alcătuiesc structura cristalină nu sunt atomice, ci ionice. De fapt, în legătură clorul dobândește un electron care este eliberat de sodiu. Ionul clor are o rază ionică mai mare decât raza sa atomică, iar ionul sodiu are o rază ionică mai mică decât raza sa atomică. Același aspect este parțial prezent și în ceramica cu molecule covalente care arată o deplasare a norului de electroni către elementul mai electronegativ , generând astfel o zonă cu sarcină negativă și una cu sarcină pozitivă.

Materialele ceramice pot fi reprezentate conform formulei generale , unde A este elementul metalic, X este elementul nemetalic, m și n sunt numere întregi .

În cel mai simplu caz avem m = n = 1 și formula generală este redusă la AX; în acest caz particular, diferențele dintre cristale se datorează diferitelor rapoarte dintre razele ionice ale elementelor constitutive. Dacă dimensiunile ionice sunt similare, cea mai stabilă structură cristalină este de tip cub simplu; dacă, pe de altă parte, raportul dintre razele ionice ale elementelor care constituie rețeaua diferă foarte mult de unitate, structura cristalină mai stabilă este de tip cub cu fețele centrate.

Ceramica are în general module elastice mai mari decât cele ale metalelor datorită rigidității mai mari a legăturilor ionice sau covalente prezente; în plus, au o densitate scăzută deoarece sunt alcătuite din atomi de lumină cu o structură solidă care deseori nu este foarte ambalată, prin urmare modulele lor specifice sunt ridicate.

Aplicații

Materiale ceramice în construcții

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Ceramica .

În construcții, denumirea de materiale ceramice se referă la o gamă de produse obținute prin arderea la temperatură ridicată a maselor minerale de plastic constituite în esență din amestecuri de argilă , apă și orice aditivi.

Tipuri

Materialele de construcție din ceramică sunt împărțite în:

Produsele din ceramică pot avea aspect și caracteristici diferite în funcție de:

  • calitatea argilelor ;
  • prezența aditivilor în aluat;
  • temperatura și metoda de gătit;
  • orice tratament de suprafață.

Produse ceramice din pastă poroasă

Produsele ceramice cu pastă poroasă sunt cele care capătă o porozitate mai mult sau mai puțin pronunțată, în raport cu tipul de ardere și conținutul amestecului. Sunt produse ceramice cu pastă poroasă: cărămizi monopore, cu foc dublu rapid, cu foc dublu tradițional.

Produse ceramice cu pastă compactă

Produsele ceramice cu pastă compactă sunt cele care au o porozitate foarte mică și proprietăți bune de impermeabilizare datorită sudării particulelor, obținute prin ridicarea temperaturii de ardere până la punctul de vitrificare . Produsele ceramice cu pastă compactă sunt:

Ciclul de fabricație

Excavarea argilei

Argila este preluată din depozite superficiale ( goale ) sau superficiale, prin intermediul încărcătoarelor , buldozerelor cu autoîncărcare etc. și lăsat mult timp expus agenților atmosferici pentru a favoriza dezintegrarea, îmbunătățirea omogenizării, creșterea fineții și plasticității sale .

Pregătirea lutului

Pregătirea argilei constă în transformarea ei într-un amestec omogen și dozat corespunzător, eliminând impuritățile nedorite, prin intermediul unor mașini speciale complet mecanizate conectate între ele cu benzi transportoare .

Modelarea

Cu modelarea sau modelarea, materia primă este redusă la forma dorită, înainte de a o consolida definitiv (și ireversibil) cu prelucrarea ulterioară. Principalele sisteme de formare sunt extrudarea , presarea și turnarea .

Extrudare

În extrudare (sau desen), amestecul de argilă , conținând un procent de apă cuprins între 15 și 20 % , este comprimat printr-o deschidere cu un profil predeterminat, numit filare , obținând o suvită de argilă de aceeași secțiune ca artefactul care urmează să fie produs. Pâinea este apoi tăiată în bucăți de lungimea dorită cu ajutorul unui cuțit sau a unui tăietor de sârmă de oțel . Acestea sunt produse în acest fel majoritatea cărămizilor umplute, cărămizilor semisolide și perforate, blocurilor goale pentru podele , tavelle și tavelloni.

Presarea în matrițe

La presarea în matrițe, amestecul argilos (cu un conținut de apă de 5 ÷ 7 % ) este compactat prin prese speciale în forme specifice, exercitând presiuni capabile să compacteze materialul, expulzând aerul din masă și deformând boabele. Aceasta este prelucrarea tipică a plăcilor , dar este folosită și pentru plăci care, totuși, sunt de obicei extrudate.

Turnare

Turnarea în matrițe este utilizată pentru a produce ceramică de formă neregulată și foarte complexă, cum ar fi aparatele sanitare.

Uscare

Pentru a evita fisuri și deformări datorate evaporării rapide în timpul gătitului, elementele sunt uscate înainte de a fi introduse în cuptor, pentru a minimiza cantitatea de apă conținută. În funcție de materialul de tratat, se utilizează uscătoare statice ( cameră ), continue ( tunel ) sau „rapide” ( cu role ).

Gătit

În timpul arderii, efectuată de obicei în cuptoarele de tunel, argila își pierde plasticitatea și suferă transformări fizico-chimice profunde, prin care atinge caracteristicile sale finale. Ardere Temperatura variază, în funcție de produse, 900-1050 ° C pentru cărămizi și 950-1400 ° C pentru toate celelalte produse ceramice. Cărămizile și plăcile netezite, care necesită o singură ardere, își încheie ciclul de producție aici. Produsele emailate, pe de altă parte, pot fi fabricate cu două procese tehnologice diferite: dublu și unic .

Dublu tras

Arderea dublă, dintre care arderea descrisă mai sus constituie prima fază, numită arderea suportului ( biscuiți ), este urmată de geamuri și o arderea suplimentară care servește la topirea și fixarea geamului sau vitrina pe suport.

Tir unic

La foc unic (care își dă și numele produselor) geamul are loc pe suportul uscat. Aceasta este urmată de o singură ardere care produce simultan transformarea fizico-chimică a suportului și fuziunea și fixarea glazurii sau vitrina.

Vitrare și decor

Vitrarea și arderea piesei deja gătite se numește arderea dublă, în timp ce arderea simplă dacă este aruncată o singură dată; materialul care se aplică pe suprafață ia denumirea generică de smalț , dacă este opac, și de vitrina sau „cristalină”, dacă este transparentă. Operațiunea se efectuează cu mașini complet automatizate sau manual pentru produse mai valoroase.

Arderea smalțului

Arderea smalțului are loc în cuptoare care duc la fuziunea stratului de acoperire (și, de asemenea, a suportului atunci când vine vorba de arderea simplă), provocând aderența completă a smalțului sau vitrina la suport.

Selectarea produsului

La sfârșitul procesului de fabricație, produsele ceramice (în special faianța și aparatele sanitare) sunt selectate și împărțite în diverse opțiuni, pe baza prezenței sau absenței anumitor defecte.

Materiale ceramice în medicină

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității NDL ( EN , JA ) 00995643