VUT Fakulta dopravn v Dn Materily KERAMICK MATERILY

  • Slides: 19
Download presentation
ČVUT, Fakulta dopravní v Děčíně – Materiály KERAMICKÉ MATERIÁLY

ČVUT, Fakulta dopravní v Děčíně – Materiály KERAMICKÉ MATERIÁLY

KERAMIKA (keramické materiály) Soudržné, ve vodě prakticky nerozpustné polykrystalické látky, někdy s určitým podílem

KERAMIKA (keramické materiály) Soudržné, ve vodě prakticky nerozpustné polykrystalické látky, někdy s určitým podílem skelné fáze. Vysoká fyzikální i mechanická stabilita. Výroba z anorganických nekovových surovin, nejčastěji na bázi silikátů (křemičitanů) zpracováním do požadovaného tvaru a vypálením výrobku v žáru. Při výpalu dochází slinováním ke zpevnění a vytvoření nové mikrostruktury a tím k získání požadovaných fyzikálních a mechanických vlastností.

SLINOVÁNÍ (spékání) Proces zpevňování disperzních systémů (vzájemně v sobě rozptýlených látek) za zvýšené teploty.

SLINOVÁNÍ (spékání) Proces zpevňování disperzních systémů (vzájemně v sobě rozptýlených látek) za zvýšené teploty. Obvykle je doprovázeno objemovou kontrakcí (smršťováním) a zhutňováním (snižováním pórovitosti. Vznik hutné polykrystalické hmoty, v níž jsou původní částice pevně spojeny. Polykrystalická látka obsahuje strukturu krystalickou i amorfní – obě jsou neoddělitelné, jsou vázány plynulým přechodem a mají rozdílné vlastnosti. )

KERAMICKÝ STŘEP a PÓRY jsou vedle krystalických a skelných fází součástí keramiky. Podíl krystalických

KERAMICKÝ STŘEP a PÓRY jsou vedle krystalických a skelných fází součástí keramiky. Podíl krystalických složek v keramickém střepu > 30 %. Mineralogické složení žárem vzniklého produktu se vlivem vysokoteplotních reakcí často liší od výchozí keramické směsi. Krystalickými fázemi keramiky jsou vysokoteplotní minerály známé i v přírodě – pevnost, chemická odolnost a termostabilita. Krystalické produkty umělé – specifické elektrické, magnetické apod. vlastnosti.

Keramika – první záměrně vyrobený umělý a nejdéle používaný materiálů v lidské historii. Největší

Keramika – první záměrně vyrobený umělý a nejdéle používaný materiálů v lidské historii. Největší význam ve výrobě stavebních hmot (cihlářské výrobky, dlažba, obklady). Cihlářské výrobky (zdící prvky, stropní prvky, krytina) představují zhruba 7% objemu stavebnin ve vyspělém světě. Dále výroba: – užitkového a dekoračního zboží (nádobí, zdravotnická keramika, umělecké a dekorativní předměty) – žáruvzdorných a tepelně izolačních hmot – materiálů pro elektrotechniku

KLASIFIKACE KERAMIKY Obsah pórů (hmotnostní nasákavost střepu) - pórovitá keramika: > 10 % -

KLASIFIKACE KERAMIKY Obsah pórů (hmotnostní nasákavost střepu) - pórovitá keramika: > 10 % - polohutná keramika: 6 -10 % - hutná keramika: 3 -6 % - poloslinutá keramika: 1, 5 -3 % - slinutá keramika: < 1, 5 % Struktura - jemná keramika: tenký a jemnozrnný střep (porcelán a bílá kamenina, obkládačky, laboratorní, zdravotnická a technická keramika) - hrubá keramika: silnostěnný a hrubozrnný střep (cihlářské výrobky, kamenina, žáruvzdorné výrobky)

KLASIFIKACE KERAMIKY Použití - stavební keramika (cihlářské výrobky, pórovinové obkládačky, kamenina) - zdravotnická keramika

KLASIFIKACE KERAMIKY Použití - stavební keramika (cihlářské výrobky, pórovinové obkládačky, kamenina) - zdravotnická keramika - technická keramika (elektrotechnická a konstrukční) - žárovzdorné materiály (šamot, dinas, hořečnatá a hořečnatovápenatá keramika, keramika oxidová, siliciumkarbidová, uhlíková apod. )

Chemické a fázové složení ► fázové systémy Si. O 2 – dinas ► fázový

Chemické a fázové složení ► fázové systémy Si. O 2 – dinas ► fázový systém Al 2 O 3 – korundová keramika ► fázový systém Zr. O 2 – zirkoničitá (baddeleyitová) keramika ► ostatní žárovzdorná oxidová keramika – fázové systémy typu Be. O, Mg. O, Th. O 2 ► fázový systém Al 2 O 3 -Si. O 2 – cihlářské výrobky, hrubá kamenina, šamot ► fázový systém Al 2 O 3 -Si. O 2 -K 2 O (Na 2 O) – porcelán, pórovina, jemná kamenina, zdravotnická keramika ► fázový systém Mg. O-Cr 2 O 3 – chrommagnezitové žárovzdorné hmoty ► fázový systém Mg. O-Si. O 2 – steatitová, stealitová a forsteritová žárovzdorná keramika ► fázový systém Mg. O-Al 2 O 3 -Si. O 2 – cordieritová keramika (s nízkou teplotní roztažností) ► fázový systém Ba. O-Al 2 O 3 -Si. O 2 – celsianová keramika (s nízkou teplotní roztažností) ► fázový systém Li 2 O-Al 2 O 3 -Si. O 2 – lithná keramika (s nízkou teplotní roztažností) ► fázový systém Ti. O 2 – rutilová keramika ► fázový systém Al 2 O 3 -Ti. O 2 – thialitová keramika (s velmi nízkou teplotní roztažností) ► fázový systém Ba. O-Ti. O 2 – speciální elektrokeramika (skupina tzv. feroelektrických dielektrik) ► fázový systém Zr. O 2 -Si. O 2 – zirkonsilikátová keramika ► fázový systém Zr. O 2 -Al 2 O 3 – korundo-baddeleyitová (tavená, odlévaná) keramika ► fázový systém Me. O-Fe 2 O 3 – feritová (magnetická) keramika (kde Me je buď Mn, Ni, Zn, Co, Cu, Mg u tzv. magneticky měkkých feritů nebo Me = Ba, Sr, Pb u tzv. magneticky tvrdých feritů ► neoxidová keramika – keramika na bázi Si. C (karbidu křemíku), Si 3 N 4 (nitridu křemíku), B 4 C (karbidu boru), BN (nitridu boru) – keramika s velmi vysokými teplotami tání a zpravidla velmi vysokou tvrdostí ► grafitová keramika – keramika na bázi C (uhlík)

Keramika na bázi jílových surovin – Největší význam – Převažujícího množství jílové suroviny –

Keramika na bázi jílových surovin – Největší význam – Převažujícího množství jílové suroviny – cihlářské výrobky, kamenina, pórovina, porcelán, šamot (náleží k žárovzdorné keramice). I. Cihlářské výrobky – Pórovité keramické výrobky zbarvené do červena, červenohněda a okrova (přítomnost oxidů železa v surovinách) – Hlavní surovina: cihlářské jíly a hlíny – Přísady: písek, ostřiva (popílek), spalitelné látky pro zvýšení pórovitosti a tepelně izolačních vlastností (dřevěné piliny, práškové uhlí) – Výroba: tvarování lisováním ve šnekových lisech, tažení, ražení, sušení a vypalováí (850 -1050 °C v tunelových pecích) – Použití zdění, konstrukce stropů, krytiny apod.

Schéma výroby cihel

Schéma výroby cihel

Výroba cihel v obrazech Kolový mlýn pro zdrobňování a homogenizaci směsi Protlačování keramického těsta

Výroba cihel v obrazech Kolový mlýn pro zdrobňování a homogenizaci směsi Protlačování keramického těsta Vytváření nekonečného pásma v ústí šnekového lisu Výroba krytiny ražením na revolverovém lisu Komorová sušárna se zavezenou částí výlisků Tunelová pec a pecní vůz pro výpal výsušků Odřezávání pásma strunovým odřezávačem Kontrola kvality a expedice hotových výrobků.

Cihlářské výrobky pro svislé konstrukce

Cihlářské výrobky pro svislé konstrukce

Cihlářské výrobky pro vodorovné konstrukce

Cihlářské výrobky pro vodorovné konstrukce

Základní typy pálené střešní krytiny

Základní typy pálené střešní krytiny

II. Kamenina – Keramika z přírodních surovin s barevným, šedý až hnědý střep, hmotnostní

II. Kamenina – Keramika z přírodních surovin s barevným, šedý až hnědý střep, hmotnostní nasákavost < 7% – Surovina: kameninové jíly (slinují při 1200– 1300 °C, nezávadný výpal i u rozměrných výrobků – Dle granulometrického složení se dělí jemnou a hrubou Jemná slinutá kamenina: snížený obsah kameninových jílů a vysoký obsah živců. Tvarování suchým, pístovým lisováním a vypalování jednožárovým rychlovýpalem (> 1100 ° C). Výrobky: glazované/neglazované, vysoce slinuté dlaždice.

Hrubá hutná kamenina: kameninové jíly a ostřiva (drcené kameninové střepy a ostře vypálené lupky

Hrubá hutná kamenina: kameninové jíly a ostřiva (drcené kameninové střepy a ostře vypálené lupky – šamot) bez živců. Výrobky: kameninové trouby, komínové vložky, hospodářská kamenina (nádoby, žlaby), užitné předměty (nádoby, džbány, mísy), okrasné předměty (vázy, hrubozrnné dlaždice). Úprava povrchu solnou nebo živcovou glazurou. Uplatnění kameniny v chemickém a potravinářském průmyslu. Kyselinovzdornost a hmotnostní nasákavost zpravidla < 3 %.

III. Pórovina – Keramika s vypáleným střepem bílé barvy a středně až jemně zrnité

III. Pórovina – Keramika s vypáleným střepem bílé barvy a středně až jemně zrnité struktury. Hmotnostní nasákavost střepu 5 -20 %, nižší pevnost – Složení: taviva (živce), pórovinové jíly (bílé, plastické), vápenec – Výroba: vypalování při 1100 -1250 °C, (měkká hrnčířina, fajáns 950 -1100 °C). – Výrobky: obkládačky, dlaždice, kachle, užitkové a dekorační předměty (hrnčířské výrobky), povrch opatřen glazurou. Další pórovitá keramika: fajáns (jemný bělavý/nažloutlý střep a glazura), majolika (různobarevný střep, barevná glazura), bělnina (jemný, bílý/nažloutlý střep, barevná glazura) – užitné a dekorační předměty, filtrační účely; terakota (střep různý, bez glazury) – dlažby, dekorace, hrnčířství

IV. Porcelán – Slinuté, bílé a v tenké vrstvě průsvitné, vodu ani plyny nepropouštějící

IV. Porcelán – Slinuté, bílé a v tenké vrstvě průsvitné, vodu ani plyny nepropouštějící keramiky; vysoká pevnost, nasákavost < 0, 5 % hm. ), chemická odolností, odolnost na změny teploty, elektroizolační vlastnost, dokonalá dlouhodobá stabilita vlastností – Suroviny: směs kaolínu, křemene a živce – Výroba: výpal při 1280 -1300 °C – Výrobky: stolní nádobí, obkládačky, sanitární zařízení, chemické laboratorní nádoby, elektrotechnika (izolátory) Měkké porcelány – výpal < 1300 ° C s přídavkem vazných jílů Typy: živcové, fritové, kostní, transparentní zubní Tvrdé porcelány – výpal > 1300 ° C Typy: užitkový, figurální, technický.

Výroba: tvarování z plastického těsta; užitkový porcelán – točení rotačně symetrických těles, elektroporcelán –

Výroba: tvarování z plastického těsta; užitkový porcelán – točení rotačně symetrických těles, elektroporcelán – obtáčení a frézování výlisků, duté a ploché nerotační tvary – lití suspenze do sádrových forem, lisování z granulátu – Pálení nadvakrát: 1) přežah (900 -950 °C) biskvit; možná nanáška glazury; 2) hladký výpal konečné vlastnosti V. Glazury – Suspenze kaolínu, živce, barevné hlinky a křídy – Dokonalé přilnutí a průnik do pórů – Konečná povrchová úprava sítotiskem, obtisky, linkováním, ruční malbou; fixace dekoračním výpalem