Material ceramic: proprietăți, tehnologie de producție, aplicare

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 10:39

Prima ceramică a apărut cu mult înainte ca oamenii să învețe cum să topească metalul. Oalele și ulcioarele antice pe care arheologii le găsesc până astăzi sunt dovada acestui lucru. Este de remarcat faptul că materialul ceramic are proprietăți unice care îl fac pur și simplu indispensabil în unele zone. Să aruncăm o privire la caracteristicile ceramicii împreună cu tine, să vorbim despre producția și caracteristicile acesteia.

Informații generale

Obțineți produse ceramice prin sinterizarea argilei și amestecurilor cu aditivi organici. Uneori se folosesc oxizi de compuși anorganici. Primele astfel de produse au apărut acum 5.000 de ani. În acest timp, tehnologia de producție s-a îmbunătățit semnificativ, iar astăzi ne sunt disponibile produse ceramice de în altă rezistență. Sunt utilizate în construcții pentru placarea fațadelor, pardoseli, pereți etc.

Există ceramică cu un ciob dens și poros. Diferența cheie dintre cele două este că ciobul dens este rezistent la apă. Acestea sunt produse din porțelan, gresie etc. Poroaseciob - plăci, piatră ceramică, țevi de drenaj și multe altele.

Istoricul apariției

Cuvântul „ceramică” în greacă înseamnă „lut”. Desigur, un fel de amestec a fost folosit pentru a face orice produs. I s-au adăugat materialele necesare, în funcție de ceea ce trebuia obținut în final. La început, manual, și ceva mai târziu cu o mașină specială, i s-a dat o formă specială unui produs de lut. Ulterior, produsele ceramice sunt arse în cuptoare la temperaturi ridicate.

Multe țări și-au folosit propriile tehnologii de producție. Acest lucru se aplică ceramicii, picturii și glazurării. Egiptul este considerat primul stat care a realizat o dezvoltare semnificativă a acestei industrii. Producția de ceramică de acolo a fost stabilită în primul rând. Produsele erau făcute din lut dur și slab amestecat, dar ulterior tehnologia s-a îmbunătățit. Astăzi, se găsesc cărămizi de lut galben care se presupune că au fost folosite la construcția piramidelor din Memphis.

Apariția porțelanului

Jadul a fost folosit în China de mult timp. Era frumos, dar destul de fragil și greu de manevrat. După mulți ani de căutări s-a găsit o soluție. Porțelanul este mai ușor de fabricat. Totuși, chiar și aici au existat nuanțe. De exemplu, mica și tsvaoka, care au fost găsite în „pietre de porțelan”, au fost măcinate într-o pulbere fină și depozitate mai mult de 10 ani. Acest lucru a fost făcut pentru a face materialul cât mai flexibil posibil. PrimulProdusele din porțelan din China erau vase în alte și alungite. Aveau o suprafață lustruită și o culoare albastră sau verde închis. Acestea din urmă au fost cele mai apreciate.

Astăzi se crede că China este statul în care porțelanul a fost cel mai larg distribuit. Acest lucru este adevărat, deși a fost popular în Europa, dar a apărut acolo mai târziu, iar producția sa s-a dezvoltat mai mult.

Principale tipuri de ceramică

În prezent, produsele din argilă au o clasificare largă. Deci, articolele de ceramică pot fi împărțite în două grupuri principale:

• ceramica nesm altuita (teracota si ceramica);
• glazurat (majolica, faianta, portelan, argila refractara).

Terracota - din italiană „pământ copt”. Produsele sunt realizate din argilă colorată și au o structură poroasă. Teracota este folosită pentru a face vaze, vase, precum și jucării și plăci.

Olaritul din ceramică este mai dificil de prelucrat. Pentru a-l face impermeabil, este necesară lustruirea. În plus, produsul este supus colorării. Pentru a face acest lucru, se lasa la cuptorul incins in fum pana se raceste complet. Astăzi, multe tipuri de ceramică, în special ceramica, sunt extrem de populare. Este folosit în viața de zi cu zi pentru depozitarea laptelui, a materialelor în vrac sau ca decor.

În ceea ce privește al doilea tip - ceramica glazurată, porțelanul și faianța sunt cele mai populare aici. Primul este mai costisitor și necesită forță de muncă în producție, al doilea este practic și ieftin. Ele diferă unele de altele prin faptul că produsele din porțelan conținmai puțină argilă și mai mulți aditivi speciali. În plus, porțelanul este translucid la lumină, spre deosebire de faianță.

Despre refractare

Produsele realizate din amestecuri de argilă sunt refractare. În funcție de scop, pot rezista la temperaturi de la 1.300 la 2.000 de grade Celsius și chiar mai mari. Se folosește un cuptor special pentru arderea ceramicii. Materialele refractare sunt cele mai utilizate în procesul metalurgic. Acolo sunt folosite pentru proiectarea furnalelor și a unităților.

Este destul de logic să spunem că odată cu creșterea temperaturii, rezistența refractarului nu se pierde, ci, dimpotrivă, crește. Acest lucru se realizează datorită prezenței oxizilor refractari, silicaților și borurilor în compoziție. Sunt folosite aproape peste tot unde au loc procese la temperaturi ridicate. Foarte des se găsesc turnate, adică sub forma unui produs specific, de exemplu, o cărămidă. Rareori, este necesar să folosiți materiale refractare neformate sub formă de pulbere.

Ceramica în construcții

Avantajul materialelor ceramice este că stocurile lor sunt practic nelimitate. Alături de ușurința de producție și durabilitatea ridicată a unui astfel de produs, astăzi este indispensabil în industria construcțiilor. Dacă luăm materiale de perete, atunci cărămida de lut ocupă poziția de lider aici.

Același lucru este valabil și pentru plăcile ceramice, care, în ciuda apariției polimerilor, nu pierde teren. Este încă folosit pentru dotarea încăperilor cu umiditate și temperatură ridicate. Dintre materialele de fațareargila expandată ocupă primul loc.

În ultimii ani, producția de blocuri și cărămizi ceramice goale a crescut cu 4%. Producția lor necesită modificări minime în fabricile și fabricile de cărămidă, în timp ce costurile se plătesc în primul an de vânzări. În străinătate, ceramica goală a ocupat mult timp o poziție de lider și se vinde mult mai bine decât cărămizile obișnuite.

Materiale ceramice speciale

Astfel de produse includ conducte sanitare și de canalizare. Primele sunt împărțite în trei grupuri mari:

• din faianță tare (ciob poros);
• chineză sanitară (ciob sinterizat);
• semi-porțelan (ciob pe jumătate copt).

Principalele cerințe pentru obiectele sanitare sunt rezistența la deteriorări mecanice, rezistența la căldură. Rețeta trebuie urmată în ordine strictă, același lucru este valabil și pentru tehnologie. Se utilizează doar un cuptor ceramic profesional și materii prime de în altă calitate. Produsele sanitare includ chiuvete, vase de toaletă, căzi de baie, calorifere etc. O modalitate sigură de a verifica calitatea unui produs este să bateți ușor pe carcasă. Sunetul ar trebui să fie clar și fără zdrăngănii. Aceasta indică arderea la temperatura corectă și fără fisuri.

În ceea ce privește conductele de canalizare, acestea trebuie să aibă un ciob sinterizat dens. Tevile ceramice sunt produse cu un diametru de 150-600 mm. De obicei smălțuit atât în interior, cât și în exterior. Astfel de produse sunt caracterizaterezistență ridicată la mediul agresiv și curent electric parazit. Au prețuri moderate, ceea ce le face mai accesibile.

Proprietățile fizice și chimice ale ceramicii

După cum sa menționat mai sus, toate produsele pot fi împărțite în două grupuri mari: dense și poroase. Dens au un coeficient de absorbție a apei mai mic de 5%, poros - 5% sau mai mult. Ultimul grup include următoarele produse: cărămizi de lut (poroase și goale), pietre de perete goale, țigle pentru fațadă, țigle pentru acoperiș. Produse ceramice dense - cărămizi de drum și gresie. Atât ceramica poroasă, cât și cea densă se găsesc în industria sanitară.

Vorbind de proprietățile fizice și chimice, este imposibil să nu remarcăm dezavantajul cheie al ceramicii. Constă într-o fragilitate crescută în comparație cu alte materiale. Cu toate acestea, disponibilitatea ridicată și versatilitatea fac din acest material unul dintre cele mai populare în multe industrii și chiar în viața de zi cu zi. Tehnologiile moderne fac posibilă obținerea unei suprafețe netede imediat după ardere. Dacă doriți să obțineți o anumită culoare, adăugați oxizi de fier sau cob alt.

Caracteristici ale microstructurii

Când este încălzită, ceramica devine treptat lichidă. Se distinge printr-un număr mare de compuși simpli și complecși. La răcire are loc cristalizarea. Se manifestă prin precipitarea cristalelor pure, care cresc în dimensiune. Când masa se întărește, se formează în structurămicroconglomerat. În ea, boabele de mulită sunt cimentate de o masă întărită. Merită să acordați atenție faptului că atomii de oxigen formează un fel de matrice. Conține atomi mici de metal care sunt înlocuiți în golurile dintre ei. În consecință, în microstructură predomină legăturile ionice și legăturile ceva mai puțin covalente. Stabilitatea și stabilitatea chimică sunt obținute prin prezența unor compuși chimici puternici și durabili.

După cum sa menționat mai sus, utilizarea materialelor ceramice este limitată. Acest lucru se datorează faptului că cristalele sunt imperfecte. Rețelele cristaline au multe defecte: pori de dimensiunea atomică, deformații etc. Toate acestea afectează semnificativ rezistența. Cu toate acestea, există câteva nuanțe aici. De exemplu, dacă tehnologia este observată în timpul fabricării unui anumit tip de ceramică, este foarte posibil să se obțină rezultate bune în rezistență. Pentru a face acest lucru, este extrem de important să respectați regimul de temperatură și durata de ardere a produsului.

Caracteristicile și proprietățile argilei

Argila este o rocă sedimentară care, indiferent de compoziție și structură, atunci când este amestecată cu apă, formează un material plastic. După tragere - un corp asemănător unei pietre. De obicei, amestecul este dens, constă în principal din aluminosilicați. Destul de des, roci precum cuarțul, feldspatul, piritele de sulf, precum și hidroxizii și compușii carbonați de calciu, magneziu și titan se găsesc și în argile.

Caolinii sunt cele mai pure argile cunoscute astăzi. Aproape în întregime compus din caolinit. După prăjire obțineCuloare alba. Plasticitatea necesară prelucrării se realizează datorită prezenței granulelor fine de materie argilosă (0,005 mm) în structură. Desigur, cu cât o astfel de substanță este mai mare în compoziție, cu atât plasticitatea este mai mare și invers.

Principalele proprietăți ceramice ale argilelor includ:

• plasticitate - deformare fără a rupe integritatea;
• conectivitate;
• contracție în aer și foc;
• rezistență la foc.

Astăzi se folosesc diverși aditivi de subțiere și îmbogățire, care permit modificarea proprietăților materialului într-o direcție sau alta. Acest lucru duce la faptul că produsele ceramice devin și mai solicitate și mai accesibile.

Schema tehnologică de producție

Caracteristicile materialelor ceramice indică posibilitatea utilizării argilelor în diverse industrii. Aceasta a dus la faptul că a existat o cerere mare și, în consecință, oferta a crescut. Instalațiile de producție funcționează în majoritatea cazurilor după același model:

• extracția de materii prime;
• preparare;
• modelare și uscare;
• prăjire și lansarea produsului.

Pentru a minimiza costurile, fabricile sunt de obicei construite în imediata apropiere a zăcământului de argilă. Exploatarea se desfășoară într-un mod deschis, adică cu un excavator. Următorul pas este pregătirea masei. Materiile prime sunt îmbogățite, zdrobite și amestecate până la o masă omogenă. Formarea viitorului produs ceramic se realizează prin metode umede și uscate. În primul caz, masa este umezită până la 25%, iar în al doilea - nu mai mult de 12%.

În trecut, uscarea naturală era des folosită. Cu toate acestea, rezultatul a depins în mare măsură de vreme. Prin urmare, în ploaie sau frig, planta stă nemișcată. Prin urmare, se folosesc uscătoare speciale (gaz). Cel mai critic pas este tragerea. Este extrem de important să respectați tehnologia, care este destul de complexă. Depinde mult și de răcirea ceramicii. O scădere bruscă a temperaturii nu este permisă, ceea ce poate duce la o curbură a planului. Abia atunci poți vinde materiale ceramice. Tehnologia de producție, după cum puteți vedea, nu este simplă, ea constă din mai multe etape. Fiecare dintre ele trebuie urmat. Dacă acest lucru nu se întâmplă, atunci pe rafturile magazinului putem întâlni căsătoria.

Puțin despre dezavantajele ceramicii

După cum sa menționat deja, compoziția materialelor ceramice nu este ideală. În special, acest lucru afectează rezistența produsului de argilă. Orice deteriorare mecanică se poate manifesta sub formă de cip, fisură etc. Acesta este dezavantajul cheie. Dar există și alți factori care împiedică răspândirea pe scară largă a materialului pe care îl luăm în considerare. Unul dintre ele este costul ridicat. De exemplu, plăcile ceramice pentru acoperișul unei case de țară sunt o soluție excelentă din punct de vedere estetic, dar o astfel de plăcere va fi foarte costisitoare.

În același timp, aspectul său nu va dura mai mult de 5 ani cu îngrijirea corespunzătoare. În viitor, apare decolorarea, apariția mușchiului la suprafață etc. Alături de aceasta, fragilitatea și fragilitatea duc la faptul că oricedeteriorarea mecanică poate cauza scurgerile acoperișului și puțini oameni le vor plăcea. Desigur, materialul ceramic modern arată foarte impresionant, ceea ce se realizează datorită texturii largi de culori și a manoperei de în altă calitate. Dar este totuși costisitor, ceea ce deseori ne face să ne gândim la oportunitatea unei astfel de alegeri.

Rezumat

Am luat în considerare proprietățile de bază ale materialelor ceramice. Pe baza tuturor celor de mai sus, putem concluziona că astfel de produse au o anumită unicitate. Constă în faptul că, în absența deteriorării mecanice, acestea vor dura foarte, foarte mult timp. În plus, materialul ceramic pentru turnarea metalului lichid în fabrici este, de asemenea, indispensabil, deoarece poate rezista la temperaturi ridicate.

În ceea ce privește viața de zi cu zi, ceramica este foarte utilă. Mâncăruri speciale pentru gătit la cuptor, deși și-au schimbat aspectul de-a lungul anilor, încă se fac din acest material. Porțelanul, în ciuda costului său ridicat, are un aspect elegant și este pur și simplu plăcut ochiului. Acest lucru este valabil și pentru faianța, care, dacă este executată corect, este greu de distins de porțelan.

În orice caz, trebuie folosit material ceramic. Acest lucru se datorează în primul rând rezervelor mari de argilă naturală. Există într-adevăr foarte mult și în fiecare an se dezvoltă din ce în ce mai multe cariere noi pentru extracția acestei resurse naturale. Al doilea factor important este respectarea mediului. Anterior, oamenii nu au avut ocaziautilizați orice aditivi nocivi pentru a îmbunătăți caracteristicile de rezistență ale produsului. Astăzi situația s-a schimbat, deși nu prea critic. Placile ceramice, spre deosebire de materialele sintetice, nu sunt dăunătoare sănătății. Acest lucru este valabil și pentru vasele din ceramică, care, în comparație cu plasticul, mai ales dacă acesta din urmă este încălzit, nu dăunează deloc.