Chemické vlastnosti skla, keramiky a žárovzdornin Kamenivo Ing. Milena Pavlíková, Ph.D. K123, D1045 224 354 688,
[email protected]
tpm.fsv.cvut.cz
Co nás dnes čeká? Terminologie Základy chemie silikátů a aluminátů Sklo Keramika Žárovzdorné materiály Kamenivo
Terminologie
Polymorfismus
Modifikace
Sklo
Slinování
Reologie
Keramika
Žárovzdornost
Základy chemie silikátů a aluminátů
Oxid křemičitý SiO2
Oxid hlinitý Al2O3
Základní stavební prvky silikátových materiálů a keramiky
V přírodě se volně Si nevyskytuje Si a Al po kyslíku nejčastěji se vyskytující prvky Více než 90% zemské kůry tvoří sloučeniny Si a Al Významný zdroj surovin pro výrobu:
Maltovin Skla Keramiky
Si
Modrošedá barva
Kovový lesk
Za normální teploty nereaktivní
Polovodič
Rozpustný v horký alkalických roztocích
Reaguje roztavený na slitiny a silicidy
Přísada ferosilicia pro zvýšení tvrdosti a pevnosti ocelí
Monokrystaly pro výrobu elektrotechnických prvků (tranzistory, diody) z
Biogenní prvek – kosti, chrupavky, zubní sklovina, buňky rostlin (přesličky) z
rozsivky
Oxid křemičitý
přírodní či uměle vyrobená, velice rozšířená surovina
Zdroje: krystalický převážně jako křemen, tridymit a crystobalit
Krystalický: z
horský křišťál, žilný křemen – čiré křemenné sklo
z
křemenné písky
z
Optika, horská slunce, speciální chemické nádobí keramika, cement, pískové filtry
křemence
mlecí kameny a výztuž mlecích aparátů
křemen má tvrdost 7, křemence 7,5 z
křemenné pískovce
zdroj sklářských písků z
značení T (tavný), TS (tavný sklářský) + číslo (obsah Fe)
Oxid křemičitý
Amorfní: z
křemelina (diatomit)
z
Opál = řasy + houby
z
syntetické Si gely
stavební materiál (tepelné a zvukové izolace), filtrační materiál
sodný na injektáže, draselný na fasádní nátěry
Mineralogicky: z
Čistý SiO2 - křišťál
z
Zbarvený SiO2 - polodrahokamy (ametyst, růženín, citrín, jaspis)
Horniny – křemenec, pískovec, žula, rula, všechny vyvřelé horniny → zvětrávání → z
Písky, oblázky valouny – sklářské suroviny
z
Mikroskopické částice v jílových zeminách - základní surovina v keramickém průmyslu, výroba stavebních hmot (pálené cihly a tašky).
a) b) c) d)
Izolované tetraedry Ostrůvkovité – b,c, d, e Lineární – f, g V celé ploše – h, i
Polymorfismus (mnohotvárnost): existuje několik forem Modifikace: v současnosti známo 22 β-křemen (nízkoteplotní)romboedrická (klencová) γ-tridymit romboedrická β-cristobalit tetragonální
Fázový diagram
ρ=2,65 g cm-3 2,26 g cm-3 2,32 g cm-3
Fázový diagram
Vlastnosti oxidu křemičitého
Tuhá, velmi tvrdá látka
Velmi stálý
Krystalický je polymorfní – více než dvacet modifikací
Nereaguje s kyselinami a hydroxidy, kromě HF
Pomalu se rozpouští v horkých alkalických roztocích
Za vysokých teplot reaguje s oxidy kovů a polokovů za vzniku křemičitanů
Propouští UV paprsky
Iontoměniče, molekulová síta
Sloučeniny křemíku
Kyselina křemičitá [SiOx(OH)4-2x]n , H4SiO4),
Polykondenzace kyseliny křemičité Tvorba gelu při M=6000 g/mol Výroba silikagelu (xerogel, kyselina křemičitá)
Silikony [R2SiO]n z Vysoce inertní sloučeniny s širokou možností použití z Teplotně odolné, nelepivé z Výroba nádobí, medicínské aplikace, těsnící a spojovací materiál, mazadla
Hypotetická silikonová skupina (neexistuje)
Křemičitany - anionty, centrální atom Si obklopen více elektronegativními ligandy z Hexafluorokřemičitan [SiF6]2− Karbid křemíku SiC
Nitrid křemíku Si3N4
Keramika, vysoce teplotně odolná Izolační vrstva do elektrických izolátorů
Silany SiH4
abrasivum (karborundum), polovodič
Spojovací činidlo skleněných vláken a polymerní matrice, stabilizátor kompozitních materiálů Odpuzuje vodu, ochrana zdí
Přírodní křemičitany (silikáty)
Samostatné nerosty, složky všech hornin, stavební složka zemské kůry Velký význam:
větrání živců – živiny pro rostliny, kaolín, písek azbestová vlákna – nespalitelné tkaniny, do krytin světlá slída drahokamy a polodrahokamy
Al
V přírodě jen ve sloučeninách, nejrozšířenější kov a třetí prvek zemské kůry
Především sloužkou horninotvorných křemičitanů (živce, slídy)
Výroba – elektrolýza roztaveného Al2O3 z bauxitu
Bílý lesklý kov, tažný, kujný, dobře vede teplo a elektrický proud, špatně zpracovatelný
Pro výrobu slitin pro konstrukce, obalový materiál, nádobí, ochrana povrchů
Al2O3
precipitované částice (pórovité shluky částic), vysoce porézní – nutno provézt vysokoteplotní kalcinaci velká tvrdost (9MS), vysoký bod tání, dobrá tepelná vodivost, amfoterní, polymorfní Korund - dodává výrobkům pevnost, tvrdost, vysoké teploty tání, není příčinou objemových změn a nemění se polymorfně Zdroje:
korund (α-Al2O3) – v přírodě, např. rubí, safír, dle zbarvení Synteticky - z bauxitu
Použití:
Výroba keramiky, žárovzdorných materiálů Brusivo, leštící prášky, smirkové papíry Ložiska do přístrojů (hodinky) Syntetické krystaly (rubíny) – do optických systémů a na výrobu laserů šperkařství
Al2O3
Modifikace:
Polymorfismus
hydrargillit (gibsit) γ Al(OH)3
monoklinická
bayerit
α Al(OH)3
hexagonální
boehmit
γ AlO(OH)
romboedrická
diaspor
α AlO(OH)
romboedrická
Výroba korundu
Bauxit – hornina obsahující AlO(OH), Al(OH)3 a jejich hydráty z
1.
Naleziště: tropické pásmo – Austrálie, střední Afrika, Jamajka, Venezuela…
Bayerův korund: vznikají pórovité shluky (pozůstatky původních krystalů) o průměru 10-100 mm, které drží adhezními silami, někdy jsou zachovány pseudomorfózy. Pro použití v keramice je nutné provést tzv. vysokoteplotní kalcinaci – ve shlucích jsou uzavřeny póry, dochází ke smršťování částic až se slinovací proces zastaví – tzv. první kalcinace při 1200°C, při 1500°C se provádí druhá kalcinace, kdy se shluky zhutní, rozemelou, slinují a následně vypálí
2.
3.
Tavený korund: v elektrické obloukové peci nad 2000°C, taví se Bayerův α-Al2O3, tavenina se vlije do vody a vzniká tavený korund, který se drtí, používá se jako brusný prášek, do brusných kotoučů, brusivo, do keramiky, neobsahuje póry,je velmi hutný
α-Al2O3 pro výrobu monokrystalů: velmi čistý, vyrábí se z kamence (NH4Al(SO4)2.12H2O) mnohonásobnou krystalizací z roztoku se vysráží čistý síran, ten se zahřívá a uniká čpavek, oxid siřičitý a vodní pára.
4.
Srážením anorganických solí: např. dusičnanů
Použití dalších sloučenin hliníku
Síran hlinitoamonný, kamence NH4Al(SO4)2.12H2O) – čištění vody, výroba
papíru, potravinové aditivum, vydělávání kůží
Boritan hlinitý (Al2O3 B2O3) – výroba skla a keramiky
Chlorid hlinitý (AlCl3) - barvířství, antiperspirant, rafinace ropy, syntetické
gumy
Fluorokřemičitan hlinitý (Al2(SiF6)3) – umělé drahokamy, sklo a keramika
Hydroxid hlinitý (Al(OH)3) – čiření vody v úpravnách pitné vody, výroba skla a keramiky
Fosforečnan hlinitý (AlPO4) – sklářství, papírenství, kosmetika, barvy, dentální cement
Síran hlinitý (Al2(SO4)3) - čištění vody, výroba papíru, potravinové aditivum, vydělávání kůží
Sklo
Anorganický produkt tavení, který byl ochlazen do pevného stavu bez krystalizace.
Vznik: tavení písku s tavivy (soda, potaš) a sloučeninami alkalických a dalších kovů
Vlastnosti:
bezbarvé, průhledné, zbarvené kovy
křehké při normální teplotě, 500-1000°C plastické a tvarovatelné, nad 1400°C tekuté
odolné proti povětrnostním vlivům
malá tepelná a elektrická vodivost (izolátor)
Struktura skla
[Gedeon, Macháček]
Chemická odolnost skla
Odolné vůči vodě, kyselinám (kromě HF) Rozpouští se v alkalických roztocích Ze skla lze vyluhovat např. Pb
Výroba
Sklářský kmen:
Sklářský křemenný písek nebo oxid křemičitý 16% soda (uhličitan sodný), potaš 12% vápenec (uhličitan vápenatý) 18% odpadní sklo (drcené střepy)
Tavení v pánvové nebo vanové peci
Hrubé – 1000-1200°C rozklad a chemické reakce složek kmene, uvolnění plynů, vytvoření spečené hmoty, postupně průhledná tavenina Čeření – zhomogenizování taveniny a odstranění bublin plynů, 1400°C Čeřiva – arzenik, ledek, síran sodný Sejití – snižování teploty na pracovní 900-1200°C Tvarování utavené skloviny Řízené chlazení
Hlavní skupiny skleněných výrobků
Ploché sklo
okenní
zrcadlové
lité
tažené
plavené sklo (float) v cínové lázni
Duté sklo
foukané
lisované
lisofoukané
sacofoukané
dvakrát foukané
Hlavní průmyslová skla
Křemenné sklo: z
Vodní sklo: z
60 SiO2 – 26 PbO – 14 K2O (PbO between 24-36)
3.3 sklo (Pyrex, Simax): z
72 SiO2 – 12 CaO – 14 Na2O
Křišťály: z
70 SiO2 – 30 Na2O (wt.%)
Tabulové a lahvové sklo: z
SiO2
80 SiO2 – 15 B2O3 – 5 Na2O
Skelná vlákna: z
53 SiO2 – 15 Al2O3 – 16 CaO – 4 MgO – 10 B2O3
Druhy skla dle chemického složení
Plochá a obalová – Na2O-CaO-SiO2 Lehce tavitelné, široký interval měknutí, dobrá mechanická odolnost, odolnost vůči kapalinám a atmosférickým vlivům Bílé, polobílé, barevné (oxidy železa, chromu, manganu) Zpracování: z z
lisování – dlaždice, stěnové prvky, obkladačky, mozaika, okna, drátosklo foukání – zavařovačky, láhve, sklenice
Křišťálová – K2O-CaO-SiO2 (český), K2O-PbO-SiO2 (olovnatý, anglický, benátský, durinský) z z
Obtížněji tavitelné Měkké sklo – dobře tavitelné vysoký index lomu – křišťál
Při obsahu nad 75% PbO pohlcuje pronikavé záření – průzory v jaderné technice Tepelně a chemicky odolná - Na2O-B2O3-SiO2
z
Simax, Pyrex, Vycor
Chemicky odolné, propouští UV záření Neprůhledné – bílé, nulová teplotní roztažnost Použití: roury a nádoby v chemickém průmyslu, výroba polovodičů, bloky jako žárovzdorné stavivo Průhledné – čiré, malý součinitel teplotní roztažnosti Použití: na čočky, hranoly, halogenové a rtuťové výbojky Skelná vlákna - MgO-CaO-SiO2-Al2O3 E-sklo – tepelné a elektrické izolace, lamináty, vysoká pevnost v tahu Tvarování, splétání tkanin, rohoží, filtrační zařízení, kompozitní materiály (výztuže) Optické a optoelektrické – jádro větší index lomu než obal, vysoká čistota, baryová
Obsahují oxid zirkoničitý - nekorudují
Optické vlnovody pro laserový signál (průměr 100 μm)
Druhy skla dle chemického složení
Barevná a zakalená
Zelené – pohlcuje IČ a UV, láhve (Fe) Hnědé – pohlcuje tepelné záření, k ochraně potravin, chemikálií a léčiv (Cr, Ag) Modré – pohlcuje žlutou část spektra (Mn) Rubínové Zlatý rubín – purpurově červený Měděný rubín – krvavě červený (Cu) Selenový rubín – jasně červený (Se)
Signální sklo v dopravě, nápojové sklo, bižuterie, fotosensitivní (AgCl),
Fosforečná – tetraedry PO4
Nízko teplotně tavitelná, kompatibilní s živou tkání, polymerní, odolné vůči HF Biokompatibilní a bioaktivní skla, skleněná vlákna, odlévání čoček a optických prvků, elektrotechnika
Fluoridová (halogenidová) - multikomponentní
Propustné pro IČ, vlnovody, vlákna, optické prvky Z fluoridů Be, Ba, Zr, Hf a Th
Chalkogenidová (S, Se, Te, Ge), oxynitridová, speciální oxidová (V, W)
Speciální úpravy skla
Reflexní sklo Potažena vrstvičkou Au, Cu Determální sklo Snížená propustnost pro IČ, bezbarvé Zasklívání dopravních prostředků, výkladních skříní, interiérů Vyhřívací S vloženou topnou spirálou, nebo topnou fólií na povrchu Žárovzdorné sklo S vloženým drátěným pletivem – drátosklo Tepelně zpevněné borito-křemičité sklo – tzv. tvrzené Přístrojové, laboratorní sklo
Slinování (sintering, spékání) pevných látek
fyzikální proces zpevňování výrobků, dochází ke zhutnění struktury za eliminace pórů proces samovolného zpevňování a zhutňování komprimovaných prášků pevných látek za vysokých teplot
Hnací silou procesu - snaha o snížení povrchu.
Povrchovým napětím v bublině vzniká přetlak →stahuje a uzavírá pór.
Slinování probíhá už v pevném stavu ( bez účasti plynné a kapalné fáze) při vysoké teplotě. Slinovací teplota:
Tslin=0,8-0,9Ttání
Př. částice Al2O3 má teplotu tání 2056°C, teplotu slinování 1500-1700°C.
Částice malých poloměrů: mezi částicemi se vytváří krček, hmota natéká do krčků, částice se zmenšují, ale zachovávají si tvar→přibližují se středy částic→systém komprimuje→smrštění !může vzniknout uzavřený pór!
Reologie
věda o přetváření materiálu, deformacích a toku reálné materiály mají současně vlastnosti kapalin i pevných látek Základní reologické axiomy:
Každý materiál je souhrnem všech reologických vlastností, uplatňujících se v různé míře. Za základní reologické vlastnosti se obvykle považují elasticita (pružnost) a plasticita (viskozita). Pokud materiál projevuje jen jednu reologickou vlastnost, je to v důsledku potlačení ostatních reologických vlastností..
Keramika
uměle vyrobený anorganický nekovový materiál s heterogenní strukturou. Keramika je soudržná polykrystalická látka (může obsahovat skelnou složku), získaná z anorganických nekovových látek (surovin) zpracováním do tvaru a vypálením výrobků v žáru, kdy dochází ke zpevnění pomocí slinování, k vytvoření mikrostruktury a k získání požadovaných vlastností. Z hlediska: chemického – anorganický, nekovový, většinou na bázi oxidů, karbidů, nitridů fyzikálního a strukturního – heterogenní, polykrystalický, s obsahem skelné fáze a pórů
Používané suroviny plastické – kaolín, hlíny, jíly neplastické – ostřiva (inertní výplň) – písek, oxid hlinitý, mullit taviva – alkalické živce
Chceme dobře tvárlivé plastické těsto, uchovávající v syrovém stavu tvar.
Kaolinit
Nejdůležitější jílový minerál
Bílý, nebo zbarvený dle nečistot
Žárovzdornost 1770°C
Nad 1200°C vzniká mullit – nejcennější fáze v mikrostruktuře keramiky – velká pevnost, vysoká žárovzdornost, odolnost proti korozi, malý součinitel objemové roztažnosti, jehličkovitý tvar
Reakce při výpalu:
Závisí:
na složení a zrnitosti výchozí surovinové směsi
na teplotě
na době výpalu
na prostředí výpalu
20-200°C vypuzení volné vody (sušení)
200-450°C vypuzení absorbované vody
450-600 vznik metakaolinitu
nad 1000°C vznik mullitu a slinování
Keramický výrobní postup: míšení surovin v bubnovém mísiči prosévaní a magnetická separace jemně dispergovaná surovina lití do forem nebo lisování, nebo
tvarování za normální teploty (mikrostruktura za syrova) Zpevnění (slinování) za vysokých teplot
(mikrostruktura po výpalu)
Hlavní typy keramických pecí komorové (etážové) sdružené komorové (kruhové) – pohyblivé teplotní pásmo, každá komora má odtah a vytápění tunelové kontinuální – tunelem (až desítky metrů) projíždějí naložené vozíky
Tvarování keramiky
lisování práškových směsí – vhodné pro ploché tvary (dlaždice), je zaručena rozměrová přesnost výrobku, uspoří se energie při sušení, lze dobře automatizovat
tvarování z plastického těsta
základní - na hrnčířském kruhu
tažením (cihly, trubky)
tažení a dolisování
vytáčení (talíře)
vstřikování (speciální složité tvar, užívá se směs s voskem)
lití tekutých suspenzí – pro nesymetrické a komplikované tenkostěnné tvary
hospodárné
sádrové formy
Druhy keramiky dle chemického složení - keramika na bázi:
jílových zemin mastku oxidu titaničitého oxidů karbidů a nitridů
dle struktury
pórovitá X slinutá jemná (porcelán) X hrubá (cihly)
dle použití – viz. tabulka
Hledisko rozdělení
Keramické výrobky
Nasákavost střepu
pórovité (pórovina) 12% polohutné 8-12% hutné (hutnina) 8% slinuté (slinutina) 2%
Barva střepu
barevnostřepé bělostřepé
Charakteristika střepu
cihlářské bělninové (pórovinové) kameninové žárovzdorné porcelánové ostatní
Použití
stavební (cihlářské výrobky, kameninové, žárovzdorné, izolace, z póroviny) technická užitková a okrasná pro elektrotechnické účely speciální
Porcelán
Suroviny: kaolín, mletý křemen a mletý živec Vlastnosti: hutný střep, bílá barva, částečně transparentní v tenké vrstvě Výpal: nadvakrát při 900 a 1400°C Použití: technické výrobky, elektroporcelán, užitkové předměty
Glazura Pórovina
Suroviny: jíly, kaolin, živec, vápenec Vlastnosti: obsah pórů nad 10%, bílý i barevný střep Výpal: na 1200°C glazura - oxid cíničitý (způsobuje bílý zákal-bělnina, whiteware), nebo solná glazura z prášku NaCl (skelný povlak průhledný) Použití: nádobí (umělecká řemesla), obkládačky
Fajáns Majolika Habánská keramika
Poloporcelán
Suroviny: kaolín, mletý křemen a mletý živec Vlastnosti: 0,5-5% pórů, netransparentní, bílý střep Výpal: na 1300°C Použití:v USA tzv. vitreonschina, u nás tlustostěnný hotelový porcelán, Diturvit sanitní keramika, kuchyňské, hotelové nádobí a sanitní keramiku
Kamenina
Cihlářské výrobky
Suroviny: jíly, kaolin, ostřivo a živce Vlastnosti: vysoký podíl skelné fáze, střep hutný a slinutý, velmi pevný, 0-8% pórů, střep světle až tmavohnědá, různobarevný Výpal: 1100-1300°C Použití: trubky a tvarovky, chemická kamenina, dlaždice, obkládačky, dlaždice Suroviny: jílové zeminy, křemičitý písek Vlastnosti: světle až sytě červená, více jak 12% pórů Výpal: na 900 - 1100°C Použití: velkorozměrné prvky (panely, stropnice,..), cihly děrované (tepelná izolace, odlehčené konstrukce), taška, dlaždice
Keramické izolace
Suroviny: křemelina Vlastnosti: světlý střep, až 90%pórů Výpal: 900-1300°C Použití: tvarovky, desky, keramická vlákna, lehčené žárovzdorné výrobky
Žárovzdorné materiály (refractories) poměrně velké tvary, stavba průmyslových pecí
Žárovzdornost – schopnost odolávat vysokým teplotám bez fyzikální a chemické destrukce, všechny fáze tvořící materiál musí mít bod tání pod požadovanou teplotou, většinou základ tvoří oxidy , viz. Tabulka
Složení: inertní fáze hrubozrnná (nositel žárovzdornosti), aktivní jemná fáze, 25% pórů
Určení žárovzdornosti: žároměrky – jehlánky 30,62 mm se zahřívají 3°C/min do deformace, kdy se špička dotkne podložky, číslo standardního jehlánku, standardy jsou různé z různých kombinací hmot.
Pouze šamot a tuhové výrobky – na bázi jílů a kaolínů
Obecný znak – vysoký obsah jednoho či dvou oxidů s vysokým bodem tání
Materiál
Bod tání Žárovzdornost Poznámka °C °C
SiO2 dinas
1726
1710-1750
Al2O3 korund
2040
2000
ZrO2
2720
MgO magnezit
2800
CaO
2900
Al2O3.SiO2 šamot
1450
3.Al2O3.2.SiO2 mullit
1828
ZrO2.SiO2 zirkonsilikát
1687
2.MgO.SiO2 forsterit
1890
FeO.Cr2O chromit 1776 MgO. Al2O3 spinel 2135
Přes 2000
Kyselé, samonosné klenby pecí v metalurgii, sklářství
Zásadité, výroba Sorelova cementu Zásadité
1680-1750
Speciální části pecí
Pro metalurgii
Dinas
Tavený křemen
Složení: převládají polymorfní formy křemene a hrubé úlomky, jemnozrnná matrix skelná fáze a tridymit Použití: vrchní stavba pece, klenba, čelní stěna, boční zdivo, hořáková partie Vlastnosti: homogenní a hutný materiál, bez zrn ostřiva, matrix a pórů, tvořený pouze skelně ztuhlým (omorfním) SiO2 Slinování: 900-1000°C Použití: pro kontakt s nízkoalkalickými a bezalkalickými sklovinami (Simax), masivní bloky, truky, misky, plováky
Hlinitokřemičité materiály (šamot)
Vlastnosti: vysocehlinité materiály na bázi přírodních surovin, surovin syntetických a s přísadou korundu
šamotové ostřivo – vypálený kaolinitický jíl, lupek a kaolín Použití: sklářské pánve, míchadla, výtlačnice, vrchní stavba pecí
Vysocehlinité materiály
Složení: vždy ostřivo a matrix 100% mullitu - syntetické, nejhodnotnější, vysoká čistota surovin, homogenní materiál, mullit a skelná fáze na bázi jílových surovin obohacených korundem – 48% korund a 52% kaolinit Na bázi přírodních surovin – 57% silimanitu, 24% korundu a 19% kaolinitu, vypálí se na mullit Použití: vrchní stavba pece, klenba, čelní stěna, boční zdivo, hořáková partie
Materiály na bázi korundu
Vlastnosti: více než 90% korundu, korundové ostřivo a matrix z mullitu Slinuté materiály – technická keramika na kontakt se sklovinou, hutná, vysoká korozní odolnost Odlévané materiály vytvořené krystalizací z taveniny – čeřicí a pracovní části van, fídrový kanál, hutné dlaždice na obklad dna pecí
Slinované materiály hlinito-zirkoničito-křemičité (AZS)
Složení: zirkon zvyšuje korozní odolnost Slinované: ostřivo z taveného nebo slinovaného mullitu a korundu, matrix z mullitu, výpal nad 1550°C Odlévané: elektrické tavení surovin a odlévání do forem, sítovitá struktura Použití: velkorozměrové bloky pro vyzdívky plynových a elektrických vanových pecí, klenby, stěny díly dávkovače
Slinované materiály chromkorundové (CAZS)
Vlastnosti: vysoká korozní odolnost, ostřivem bílý tavený korund popř. rubín, matrix chromkorund (rubínová), skelná fáze Slinuté a odlévané materiály
Keramika na bázi mastku
Keramika na bázi titaničitanů (rutilová keramika)
Použití: na drobné součástky pro elektrotechniku, v USA na obkladačky.
Pouze TiO2 Vlastnosti: slinutá, hutná, permitivita 60-85 Výpal: na 1400°C v oxidační atmosféře Použití: výroba kondenzátorových dielektrik Rutilová s BaO či MgO Výpal: oxidační na 1200°C tvaruje se lisováním, nebo tažením s organickými plastifikátory, slinování na 1400°C Použití: piezoelektrické součástky
Feritová keramika
Použití: transformátory, anténní prvky
Oxidová keramika
Keramika z karbidů
tvaruje se pomocí organických plastifikátorů, slinuje bez reakcí (čistě fyzikálně) korundová - slinutý korund zirkoničitá – používá se do 2400°C v oxidační atmosféře, topné články, senzory, vysokoteplotní pece, pro celokeramický výbušný motor berylnatá – vysoká tepelná vodivost, má vysoký absorpční průřez pro neutrony, proto se používá v jaderné technice jako moderátor jaderného reaktoru, výroba tavících kelímků pro kovy, při výpalu silně těká a uniká prudce jedovatý Be(OH)2 má nejvyšší bod tání 3900°C, nesnáší kontakt s kyslíkem, má vysokou tepelnou vodivost, nejčastěji SiC komerčně karborundum, vyrábí se redukcí SiO2, jako ostřivo tuha výrobky – zrna SiC + jíl (asi 50%) při 1400°C, pomůcky na vypalování (mřížový rám na vypalování porcelánu) slinutý SiC – konstrukční součásti motorů, lopatky vysokoteplotních turbín, v raketách sility – SiC + dehtové pojivo, topné tyče
Keramika z nitridů
vysoká pevnost, nejvyšší lomová houževnatost, lopatky vysokoteplotních turbín, pro keramické motory, téměř bezpórový materiál BN – tzv. borazon, použitelný v oxidační atmosféře do 3000°C
Ostatní keramika
Lehké kamenivo (keramzit)
při výpalu se vyvíjejí plyny, které nemohou vlivem slinutého povrchu uniknout a expandují (2-5x)
Sklokeramika
výrobky z roztavených strusek a dalších hornin, které jsou při chlazení podrobeny řízené krystalizaci.
mikrostruktura je zcela bez pórů, složena z krystalických fází a skelné fáze
Vlastnosti: pevnost, odolávají vysokým teplotám a korozi
Použití: desky, obkládačky, trouby atd
Důležité pojmy Základní terminologie Křemen Korund Sklo Keramika Žárovzdornost
Literatura HENNING, Otto a LACH, Vladimír: Chemie ve stavebnictví, SNTL Praha, 1983. Webovské stránky BARTUŠKA, Miloslav a kol: Vady skla, PRÁH, 2001. Encyklopedie Universum. 2006
