Materiale ceramico: proprietà, tecnologia di produzione, applicazione

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

La prima ceramica è apparsa molto prima che le persone imparassero a fondere il metallo. Antichi vasi e brocche che gli archeologi trovano ancora oggi ne sono la prova. Vale la pena notare che il materiale ceramico ha proprietà uniche che lo rendono semplicemente indispensabile in alcune aree. Diamo un'occhiata con voi alle caratteristiche della ceramica, parliamo della sua produzione e delle sue caratteristiche.

Informazioni generali

Ottieni prodotti ceramici sinterizzando argilla e miscele con additivi organici. A volte vengono utilizzati ossidi di composti inorganici. I primi prodotti di questo tipo sono apparsi 5.000 anni fa. Durante questo periodo, la tecnologia di produzione è notevolmente migliorata e oggi sono disponibili prodotti ceramici ad alta resistenza. Sono utilizzati nell'edilizia per il rivestimento di facciate, pavimenti, pareti, ecc.

Ci sono ceramiche con un frammento denso e poroso. La differenza fondamentale tra i due è che il frammento denso è impermeabile. Si tratta di prodotti in porcellana, piastrelle per pavimenti, ecc. Porosicoccio - piastrelle, pietra ceramica, tubi di drenaggio e altro ancora.

Cronologia dell'avvenimento

La parola "ceramica" in greco significa "argilla". Naturalmente, per realizzare qualsiasi prodotto veniva utilizzata una sorta di miscela. Ad esso sono stati aggiunti i materiali necessari, a seconda di ciò che doveva essere ottenuto alla fine. Dapprima, a mano, e poco dopo con una macchina speciale, veniva data una forma speciale a un prodotto in argilla. Successivamente i prodotti ceramici vengono cotti in forni ad alta temperatura.

Molti paesi hanno utilizzato le proprie tecnologie di produzione. Questo vale per la ceramica, la pittura e la sm altatura. L'Egitto è considerato il primo stato che ha ottenuto uno sviluppo significativo di questo settore. Fu in primo luogo la produzione di ceramiche che si affermò. I prodotti erano fatti di argilla ruvida e mal miscelata, ma in seguito la tecnologia migliorò. Oggi si trovano mattoni di argilla gialla che sarebbero stati usati nella costruzione delle piramidi di Menfi.

L'avvento della porcellana

Jade è stata usata in Cina per molto tempo. Era bello, ma piuttosto fragile e difficile da maneggiare. Dopo molti anni di ricerca, è stata trovata una soluzione. La porcellana è più facile da produrre. Tuttavia, anche qui c'erano delle sfumature. Ad esempio, mica e tsvaoka, che sono state trovate in "pietre di porcellana", sono state macinate in una polvere fine e conservate per più di 10 anni. Questo è stato fatto per rendere il materiale il più flessibile possibile. PrimoI prodotti in porcellana in Cina erano vasi alti e allungati. Avevano una superficie lucida e un colore blu o verde scuro. Questi ultimi sono stati i più apprezzati.

Oggi si ritiene che la Cina sia lo stato in cui la porcellana era maggiormente distribuita. Questo è vero, sebbene fosse popolare in Europa, ma lì apparve più tardi e la sua produzione si sviluppò più a lungo.

Principali tipi di ceramica

Attualmente, i prodotti in argilla hanno un'ampia classificazione. Quindi, gli oggetti in ceramica possono essere divisi in due gruppi principali:

• ceramica non sm altata (terracotta e ceramica);
• sm altato (maiolica, maiolica, porcellana, argilla refrattaria).

Terracotta - dall'italiano "terra cotta". I prodotti sono realizzati in argilla colorata e hanno una struttura porosa. La terracotta è usata per fare vasi, piatti, così come giocattoli e piastrelle.

La ceramica è più difficile da lavorare. Per renderlo impermeabile è necessaria la lucidatura. Inoltre, il prodotto è soggetto a colorazione. Per fare questo, viene lasciato in un forno caldo in fumo fino a quando non si raffredda completamente. Oggi molti tipi di ceramica, in particolare la ceramica, sono estremamente popolari. Viene utilizzato nella vita di tutti i giorni per conservare latte, materiali sfusi o come decorazione.

Per quanto riguarda il secondo tipo, le ceramiche sm altate, la porcellana e la terracotta sono le più popolari qui. Il primo è più costoso e laborioso nella produzione, il secondo è pratico ed economico. Differiscono l'uno dall' altro in quanto contengono i prodotti in porcellanameno argilla e additivi più speciali. Inoltre, la porcellana è traslucida alla luce, a differenza della terracotta.

Informazioni sui refrattari

I prodotti realizzati con miscele di argilla sono refrattari. A seconda dello scopo, possono resistere a temperature da 1.300 a 2.000 gradi Celsius e anche superiori. Viene utilizzato un forno speciale per la cottura della ceramica. I materiali refrattari sono più ampiamente utilizzati nel processo metallurgico. Lì vengono utilizzati per progettare altiforni e unità.

È abbastanza logico dire che all'aumentare della temperatura, la forza del refrattario non si perde, ma, al contrario, aumenta. Ciò si ottiene grazie alla presenza di ossidi refrattari, silicati e boruri nella composizione. Sono utilizzati quasi ovunque dove si svolgono processi ad alta temperatura. Molto spesso si trovano modellati, cioè sotto forma di un prodotto specifico, ad esempio un mattone. Raramente è necessario utilizzare refrattari non sagomati in polvere.

Ceramica in costruzione

Il vantaggio dei materiali ceramici è che le loro scorte sono praticamente illimitate. Insieme alla facilità di produzione e all'elevata durata di un tale prodotto, oggi è indispensabile nel settore edile. Se prendiamo i materiali delle pareti, il mattone di argilla occupa la posizione principale qui.

Lo stesso vale per le piastrelle di ceramica, che, nonostante l'aspetto dei polimeri, non stanno perdendo terreno. Viene ancora utilizzato per attrezzare ambienti con elevata umidità e temperatura. Tra i materiali di rivestimentol'argilla espansa occupa il primo posto.

Negli ultimi anni la produzione di blocchi e mattoni forati in ceramica è aumentata del 4%. La loro produzione richiede modifiche minime negli stabilimenti e nelle fabbriche di laterizi, mentre i costi si ripagano nel primo anno di vendita. All'estero, la ceramica cava ha assunto da tempo una posizione di primo piano e viene venduta molto meglio dei normali mattoni.

Materiali ceramici speciali

Tali prodotti includono tubi sanitari e fognari. I primi sono divisi in tre grandi gruppi:

• da maiolica dura (frammento poroso);
• Cina sanitaria (frammento sinterizzato);
• semi-porcellana (frammento cotto a metà).

I requisiti principali per i sanitari sono la resistenza ai danni meccanici, la resistenza al calore. La ricetta va seguita con ordine rigoroso, lo stesso vale per la tecnologia. Vengono utilizzati solo un forno per ceramica professionale e materie prime di alta qualità. I prodotti sanitari includono lavelli, water, vasche da bagno, termosifoni, ecc. Un modo sicuro per verificare la qualità di un prodotto è picchiettare leggermente sulla custodia. Il suono dovrebbe essere chiaro e privo di sonagli. Questo indica la cottura alla temperatura corretta e senza crepe.

Per quanto riguarda i tubi delle fognature, devono avere un frammento sinterizzato denso. I tubi in ceramica sono prodotti con un diametro di 150-600 mm. Solitamente sm altato sia all'interno che all'esterno. Tali prodotti sono caratterizzatielevata resistenza all'ambiente aggressivo e alle correnti elettriche vaganti. Hanno un prezzo moderato, il che li rende più convenienti.

Proprietà fisiche e chimiche della ceramica

Come notato sopra, tutti i prodotti possono essere divisi in due grandi gruppi: densi e porosi. Denso ha un coefficiente di assorbimento d'acqua inferiore al 5%, poroso - 5% o più. L'ultimo gruppo comprende i seguenti prodotti: mattoni in argilla (porosi e cavi), pietre per pareti cave, tegole di rivestimento, tegole. Prodotti ceramici densi - mattoni stradali e piastrelle per pavimenti. Sia la ceramica porosa che quella densa si trovano nell'industria sanitaria.

Parlando di proprietà fisiche e chimiche, è impossibile non notare il principale svantaggio della ceramica. Consiste in una maggiore fragilità rispetto ad altri materiali. Tuttavia, l'elevata disponibilità e versatilità rendono questo materiale uno dei più apprezzati in molti settori e anche nella vita di tutti i giorni. Le moderne tecnologie consentono di ottenere una superficie liscia subito dopo la cottura. Se vuoi ottenere un certo colore, aggiungi ossidi di ferro o cob alto.

Caratteristiche della microstruttura

Quando riscaldata, la ceramica diventa gradualmente liquida. Si distingue per un gran numero di composti semplici e complessi. Al raffreddamento avviene la cristallizzazione. Si manifesta nella precipitazione di cristalli puri, che aumentano di dimensioni. Quando la massa si indurisce, si forma nella strutturamicroconglomerato. In esso, i grani di mullite sono cementati da una massa indurita. Vale la pena prestare attenzione al fatto che gli atomi di ossigeno formano una specie di matrice. Contiene piccoli atomi di metallo che vengono sostituiti nei vuoti tra di loro. Di conseguenza, i legami ionici predominano nella microstruttura e i legami un po' meno covalenti. La stabilità e la stabilità chimica si ottengono grazie alla presenza di composti chimici forti e durevoli.

Come notato sopra, l'uso di materiali ceramici è limitato. Ciò è dovuto al fatto che i cristalli sono imperfetti. I reticoli cristallini hanno molti difetti: pori di dimensioni atomiche, deformazioni, ecc. Tutto ciò compromette notevolmente la forza. Tuttavia, ci sono alcune sfumature qui. Ad esempio, se la tecnologia viene osservata durante la produzione di un particolare tipo di ceramica, è del tutto possibile ottenere buoni risultati in termini di resistenza. Per fare ciò, è estremamente importante rispettare il regime di temperatura e la durata della cottura del prodotto.

Caratteristiche e proprietà dell'argilla

L'argilla è una roccia sedimentaria che, indipendentemente dalla composizione e dalla struttura, quando mescolata con l'acqua, forma un materiale plastico. Dopo la cottura - un corpo simile a una pietra. Solitamente la miscela è densa, costituita principalmente da alluminosilicati. Abbastanza spesso nelle argille si trovano rocce come quarzo, feldspato, piriti di zolfo, nonché idrossidi e carbonati di composti di calcio, magnesio e titanio.

I caolini sono le argille più pure conosciute oggi. Quasi interamente composto da caolinite. Dopo la tostatura ottenereColore bianco. La plasticità richiesta per la lavorazione è ottenuta grazie alla presenza nella struttura di grani fini di materia argillosa (0,005 mm). Naturalmente, più tale sostanza è presente nella composizione, maggiore è la plasticità e viceversa.

Le principali proprietà ceramiche delle argille includono:

• plasticità - deformazione senza rompere l'integrità;
• connettività;
• ritiro aria e fuoco;
• resistenza al fuoco.

Oggi vengono utilizzati vari additivi diluenti e arricchenti, che consentono di modificare le proprietà del materiale in una direzione o nell' altra. Ciò porta al fatto che i prodotti in ceramica diventano ancora più richiesti e convenienti.

Schema tecnologico di produzione

Le caratteristiche dei materiali ceramici indicano la possibilità di utilizzare le argille in vari settori. Ciò ha portato al fatto che c'era una grande domanda e, di conseguenza, l'offerta è aumentata. Gli impianti di produzione nella maggior parte dei casi funzionano secondo lo stesso schema:

• estrazione di materie prime;
• preparazione;
• modellare e asciugare;
• tostatura e rilascio del prodotto.

Per ridurre al minimo i costi, le fabbriche vengono solitamente costruite nelle immediate vicinanze del deposito di argilla. L'estrazione mineraria viene effettuata in modo aperto, cioè con un escavatore. Il prossimo passo è preparare la massa. Le materie prime vengono arricchite, frantumate e miscelate fino a ottenere una massa omogenea. La formazione del futuro prodotto ceramico viene effettuata con metodi a umido ea secco. Nel primo caso, la massa viene inumidita fino al 25% e nel secondo non più del 12%.

In passato si usava spesso l'essiccazione naturale. Tuttavia, il risultato dipendeva in gran parte dal tempo. Pertanto, in caso di pioggia o freddo, la pianta sta ferma. Pertanto, vengono utilizzati essiccatori speciali (gas). Il passaggio più critico è sparare. È estremamente importante rispettare la tecnologia, che è piuttosto complessa. Molto dipende anche dal raffreddamento della ceramica. Non è consentito un forte calo di temperatura, che può portare a una curvatura dell'aereo. Solo allora puoi vendere materiali ceramici. La tecnologia di produzione, come puoi vedere, non è semplice, si compone di più fasi. Ognuno di loro deve essere seguito. Se ciò non accade, allora sugli scaffali del negozio possiamo incontrare il matrimonio.

Un po' sugli svantaggi della ceramica

Come già accennato, la composizione dei materiali ceramici non è l'ideale. In particolare, ciò influisce sulla resistenza del prodotto argilloso. Qualsiasi danno meccanico può manifestarsi come scheggiatura, crepa, ecc. Questo è lo svantaggio principale. Ma ci sono altri fattori che ostacolano la diffusione capillare del materiale che stiamo considerando. Uno di questi è il costo elevato. Ad esempio, le piastrelle di ceramica per il tetto di una casa di campagna sono un'ottima soluzione dal punto di vista estetico, ma un piacere del genere sarà molto costoso.

Allo stesso tempo, il suo aspetto durerà non più di 5 anni con la dovuta cura. In futuro si verifica lo sbiadimento, la comparsa di muschio sulla superficie, ecc. Insieme a ciò, fragilità e fragilità portano al fatto che qualsiasidanni meccanici possono causare perdite dal tetto e a poche persone piacerà. Naturalmente, il moderno materiale ceramico sembra molto impressionante, grazie all'ampia trama dei colori e alla lavorazione di alta qualità. Ma è comunque costoso, il che spesso fa pensare all'opportunità di una tale scelta.

Riassumi

Abbiamo considerato le proprietà di base dei materiali ceramici. Sulla base di tutto quanto sopra, possiamo concludere che tali prodotti hanno una certa unicità. Sta nel fatto che in assenza di danni meccanici dureranno molto, molto a lungo. Inoltre, è indispensabile anche il materiale ceramico per la colata di metallo liquido nelle fabbriche, perché resiste alle alte temperature.

Per quanto riguarda la vita di tutti i giorni, la ceramica torna molto utile. Piatti speciali per la cottura al forno, sebbene abbiano cambiato aspetto nel corso degli anni, sono ancora realizzati con questo materiale. La porcellana, nonostante il suo costo elevato, ha un aspetto elegante ed è semplicemente piacevole alla vista. Questo vale anche per la terracotta, che, se eseguita correttamente, è difficile da distinguere dalla porcellana.

In ogni caso è necessario utilizzare materiale ceramico. Ciò è dovuto principalmente alle grandi riserve di argilla naturale. Ce n'è davvero tanto, e ogni anno vengono sviluppate sempre più nuove cave per l'estrazione di questa risorsa naturale. Il secondo fattore importante è il rispetto dell'ambiente. In precedenza, le persone non avevano l'opportunitàutilizzare eventuali additivi nocivi per migliorare le caratteristiche di resistenza del prodotto. Oggi la situazione è cambiata, anche se non in modo troppo critico. Le piastrelle di ceramica, a differenza dei materiali sintetici, non sono dannose per la salute. Questo vale anche per le stoviglie in ceramica, che rispetto alla plastica, specie se riscaldata, non fanno assolutamente male.