Cursul _nr.7.pdf

MATERIALE CERAMICE

Materi eriale alele le cer cerami amice ce se definesc ca fiind •Mat materialele solide nemetalice, de natur ă  anorganică, greu solubile în apă, obtinute pe cale   natural ă (argile, cuarţ , piatra de construcţii etc.) sau  artificial ă la temperaturi şi presiuni ridicate (materiale ceramice, refr re frac acta tare re,, li lian anţi şi sticle).

Materialele ceramice se obţ in prin arderea unor  corpuri fasonate din mase argiloase sau din amestecuri de silicaţ i, oxizi metalici şi alte materiale. Materialele ceramice sunt, în general, materiale oxidice, întărirea lor fiind rezultatul unor reacţ ii în stare solidă   sau în fază   lichidă, la temperaturi ridicate,   de natur ă coerenţ a sistemului fiind asigurată  de for ţe fizică sau chimică.

Dupa domeniul de utilizare, materialele ceramice pot fi grupate in : ceramice de uz casnic (oale, vase, tuburi, rezervoare, conducte, robinete) ceramice pentru construcţii (căr ămizi, ţigla, faianţa, conducte) ceramice tehnice pentru filiere de trefilat, inele de etanşare, rotoare de turbine, rulmenţi cu bile, pistoane, segmenţi, racorduri, etc.

După   compoziţ i a chimică şi structura lor, materialele ceramice pot fi împăr ţi  te în  produse din ceramic ă   brut ă (căr ămizi, blocuri, ţ igle, teracote),   lan)  produse din ceramic ă fină (faianţă, gresie, por ţe  produse refractare   (pentru căptuşirea cuptoarelor, focarelor etc). Ceramica brută  se caracterizează  prin structura poroasă, textur ă grosier ă şi este de regulă colorată. Produsele din ceramică fină   pot avea structura de la poroasă până la compactă, textur ă de la grosier ă la fină şi pot fi albe sau colorate. Materialele refractare se obţ in din materii prime alcătuite în funcţ ie de natura produsului ce urmeaz ă  a fi obţ inut. Materiile prime au temperaturi de topire între 1580...2000°C, iar  produsele sunt diferit colorate şi au textur ă   grosier ă sau medie.

Realizarea produselor ceramice presupune mai multe etape şi anume:  dozarea amestecului de materii prime: argilă, degresant (adăugat în scopul reducerii contracţ iiilor la uscare), nisip, rumeguş, zgur ă  de furnal, etc, şi eventual fondanţ i - adăugaţ i pentru reducerea temperaturii de apariţ ie a fazei lichide în sistem (oxizi de fier)  omogenizarea în prezenţ a apei, cu obţ inerea unei paste ce poate fi fasonată;  fasonarea prin presare, extrudare sau turnare;  uscarea în încăperi speciale, însoţ ită de contracţ ia la uscare;  arderea în cuptoare industriale, la temperaturi de peste 900°C;  r ăcirea lentă a produselor;  eventuale tratamente de finisare.

Finisarea produselor ceramice realizează prin angobare sau glazurare.

se

 Angobarea constă în imersarea produsului într-o

suspensie apoasă de argilă curată sau colorată cu diver şi pigmenţ i anorganici, urmată de ardere. Glazurarea  constă  în aplicarea unui strat subţ ire

dintr-un amestec de oxizi divers colorat şi cu punct scăzut de topire. După tratamentul termic se formează   la suprafaţă   un strat sticlos, frumos colorat.

Materialele ceramice şi refractare sunt formate din silicaţi si oxizi metalici având textura (granulaţia componenţilor) grosier ă sau fină. Aceste materiale pot fi clasificate în : a) materiale poroase :

• cu textur ă grosier ă : materiale refractare, ceramica  poroasă pentru construcţii etc. ; • cu textur ă fină : faianţa, semipor ţelan, teracotă etc. b) materiale vitrifiate :

• cu textur ă grosier ă : gresie, ceramică, bazalt artificial • cu textur ă fină : por ţelan, materiale electroceramice etc.

Materiale din ceramic ă  brut ă  (poroasă ) Principalele etape tehnologice de obţ inere a ceramicii brute sunt pregătirea materiei prime (a masei argiloase), fasonarea, uscarea şi arderea. Atunci când este nevoie, produsele se pot finisa prin diferite procedee. Produsele din ceramică  brută  utilizate în construcţ ii se clasifică după utilizări în: materiale pentru zidărie, pentru învelitori şi alte materiale.

Materiale ceramice pentru zidărie Se utilizează  pentru executarea zidurilor interioare şi exterioare în construcţ iile civile, industriale etc, prin  îmbinare cu mortar. După  forma si dimensiunile lor, materialele de zidărie se împart în  c ăr ămizi ,  blocuri  şi  corpuri ceramice.

C ăr ămizile pline, presate pe cale umedă  sunt produse poroase, de formă  paralelipipedică, la care se permite practicarea de găuri, a căror suprafaţă totală  nu trebuie să depăşească 15 % din secţ iunea căr ămizii.

C ăr ămizile şi blocurile ceramice cu goluri verticale au o densitatea aparentă  mai redusă  decât cele pline şi asigur ă o mai bună termo şi fonoizolare.

Deosebirea dintre căr ămizi şi blocuri ceramice este că cele din urmă au înălţ imea mai mare de 88mm. C ăr ămizi  şi blocuri ceramice cu goluri verticale .

.

C ăr ămizile şi blocurile ceramice cu goluri orizontale se fabrică  respectând condiţ ia ca grosimea pereţ ilor  lor exteriori să  fie de min. 15 mm, iar a celor interiori de minim 8 mm).

Se utilizează pentru zidărie la pereţ i despăr ţi  tori.

Materiale ceramice pentru învelitori Servesc pentru realizarea acoperişurilor necesare protejării suprafeţ elor construite împotriva agenţ ilor atmosferici. Materialele ceramice pentru învelitori se împart în:  ţ igle,  olane  coame. Ţ iglele se prezintă  ca plăci subţ iri (8—10 mm), de culoare roşie şi se pot smălţ ui sau impregna. Compoziţ ia ţ iglelor trebuie să   fie compactă, omogenă cu granulaţ ie fină.

Olanele se fabrică prin presare umedă. Au forma unor   jumătăţ i de con şi se montează  prin suprapunere şi  îmbinare cu mortar de ciment. Dau acoperişuri impermeabile, dar foarte grele.

Coamele  sunt materiale ceramice destinate închiderii muchiilor acoperişurilor cu învelitori din ţ igle şi olane. Se fabrică prin presare şi pot fi mici (pentru ţ igle solzi) şi mari (pentru ţ igle cu jgheaburi).

Alte materiale din ceramică  brută Tuburile de drenaj   sunt materiale cilindrice, f ăr ă   mufe, utilizate pentru drenarea şi captarea apelor subterane la adâncimi mici şi solicitări mecanice slabe, precum şi la lucr ări de irigaţ ii. Piesele ceramice pentru sobe  sunt produsele fasonate din argile fuzibile sau caolinuri albe, glazurate pe fa ţ a aparentă (netedă  sau cu ornamente) şi cu faţ a de montaj profilată. Se fabrică   cu forme şi profile variate şi servesc la finisarea sobelor.

MATERIALE VITRIFIATE

a)Ceramica vitrifiat ă pentru construc ţ ii include  plăci de gresie ceramică pentru pardoseli şi faianţă  pentru placarea pereţilor, tuburi de canalizare din  bazalt artificial, aparatur ă chimică din gresie şi ceramică, caramizi pentru placarea utilajelor  chimice. Materialele ceramice vitrifiate au o mare rezistenţă mecanică – aprox. 9000 kgf şi la acţiunea agenţilor  corozivi (doar acidul fluorhidric ataca SiO2).

b) Ceramica fină (por  ţ elanuri) sunt de culoare albă şi nu sunt permeabile la lichide, ele conţin în mod obişnuit SiO2, Al2O3 si oxizi alcalini, fapt  pentru care sunt denumite por ţelanuri alcaline. Ele se împart în:

•  por ţelan tare: deoarece are rezisten ţă ridicată la compresiune, aprox. 5500 kgf/cm 2 , şi proprietăţi electroizolante superioare ; •  por ţelan moale: se utilizează pentru obiecte de menaj şi de artă ;

 Materialele electroceramice sunt por ţelanuri superaluminoase obţinute prin mărirea conţinutului de Al2O3, ceea ce conduce la creşterea rezistenţei mecanice şi a rigidităţii dielectrice, acest lucru face ca materialele electroceramice să fie utilizate preponderent în  producerea izolatorilor electrici. O serie de materiale electroceramice conţin oxizi alcalino-pamântoşi şi oxizi de metale grele, având diferite denumiri :

• por  ţ elanuri magneziene (contin MgO şi sunt electroizolante) • por  ţ elanuri cordielectrice (au coeficient de dilatare mic şi sunt utilizate ca izolatori electrici);

• Produse ceramice fine poroase – conţin un  procent mai mare de cuar ţ decât por ţelanurile, ceea ce determină o porozitate mai mare; din această categorie fac parte : •   semiporţelanurile cu 1-8 % absorbţie de apă şi •   faianţele cu 8-14 % absorbţie de apă

Produse refractare 

Produsele refractare sunt materiale care nu se înmoaie sub greutate proprie la temperaturi sub 1580° C si au rezistente mecanice si chimice ridicate. Materialele refractare se utilizează în căptuşirea focarelor, cuptoarelor, reactoarelor din industria chimică etc.

Funcţ ie de compoziţ ia chimică se clasifică în:    Produse

refractare argiloase - se obţ in din argilă refractar ă prin ardere primar ă  la 1300° C cu transformare în şamotă  (lipsită de plasticitate), măcinare, fasonare (cu cantitate strict necesar ă de argilă   plastică) în căr ămizi şi o reardere la cel puţ in 1450°C. Căr ămizile refractare astfel obţ inute se utilizează în căptuşirea focarelor şi cuptoarelor industriale.

   Produse

refractare silica - se   fabrică   din cuar ţ i t (min. 95 % SiO2), măcinat cu granulaţ ie optimă şi amestecat cu o cantitate strict necesar ă de lapte de var. Masa astfel obţ inută  se presează  în forme ce se usucă şi se ard la 1500° C. Au caracter acid (prin conţ inutul mare în SiO2) şi se folosesc la căptuşirea cuptoarelor  mai ales în industria metalurgică.

   Produsele

refractare magneziene - se   fabrică   din roci cu conţ inut mare în oxid de magneziu. Tehnologia de fabricare presupune două  arderi: prima de transformare a materiilor prime  în produşi iner ţ i faţă  de apă şi a doua de obţ inere a produsului refractar finit.