KERAMISCHE MATERIALEN: EIGENSCHAPPEN, SOORTEN, TOEPASSINGEN - CULTUUR WOORDENSCHAT - 2025

De keramische materialen zijn samengesteld uit anorganische, metallische of niet-vaste stoffen die hitte hebben ondergaan. De basis is meestal klei, maar er zijn verschillende soorten met verschillende composities.

Gewone klei is een keramische pasta. Ook rode klei is een soort keramisch materiaal met aluminiumsilicaten als componenten. Deze materialen worden gevormd door een mengsel van kristallijne en / of glasachtige fasen.

Als ze zijn gemaakt met een enkel kristal, zijn ze enkelfasig. Ze zijn polykristallijn als ze uit veel kristallen bestaan.

De kristallijne structuur van keramische materialen hangt af van de waarde van de elektrische lading van de ionen en de relatieve grootte van de kationen en anionen. Hoe meer anionen het centrale kation omringen, hoe stabieler de resulterende vaste stof zal zijn.

Keramische materialen kunnen de vorm hebben van een dichte vaste stof, vezels, fijn poeder of film.

De oorsprong van het woord keramiek wordt gevonden in het Griekse woord keramikos, waarvan de betekenis "verbrand ding" is.

Vervolging

De verwerking van keramische materialen is afhankelijk van het type materiaal dat wordt verkregen. Voor het produceren van een keramisch materiaal zijn normaal gesproken de volgende processen nodig:

1- Mengen en malen van grondstoffen

Het is het proces waarin grondstoffen worden samengevoegd en er wordt geprobeerd hun grootte en distributie te homogeniseren.

2- Conformatie

In deze fase krijgt het deeg vorm en consistentie die wordt bereikt met de grondstoffen. Op deze manier wordt de dichtheid van het mengsel verhoogd, waardoor de mechanische eigenschappen worden verbeterd.

3- Vormen

Het is het proces waarmee een representatie of afbeelding (in derde dimensie) van een echt object wordt gecreëerd. Om te gieten, wordt een van deze processen gewoonlijk uitgevoerd:

Drukken

De grondstof wordt in een matrijs geperst. Droogpersen wordt vaak gebruikt om vuurvaste producten en elektronische keramische componenten te maken. Deze techniek maakt het mogelijk om snel verschillende stukken te vervaardigen.

Barboniet gieten

Het is een techniek waarmee dezelfde vorm honderden keren kan worden geproduceerd zonder fouten of vervormingen.

Extrusie

Het is een proces waarbij het materiaal door een matrijs wordt geduwd of geëxtraheerd. Wordt gebruikt om objecten met een duidelijke en vaste doorsnede te genereren.

4- Drogen

Het is een proces dat bestaat uit het beheersen van de verdamping van het water en de samentrekkingen die het in het stuk veroorzaakt.

Het is een kritieke fase van het proces omdat het ervan afhangt dat het stuk zijn vorm behoudt.

5- Koken

Uit deze fase wordt de "cake" verkregen. In dit proces wordt de chemische samenstelling van de klei veranderd om deze broos maar waterporeus te maken.

In deze fase moet de warmte langzaam stijgen tot een temperatuur van 600ºC is bereikt. Na deze eerste fase worden de decoraties gemaakt, wanneer ze klaar willen zijn.

Het is belangrijk om ervoor te zorgen dat de stukken in de oven gescheiden zijn om vervorming te voorkomen.

Eigenschappen van keramische materialen

Hoewel de eigenschappen van deze materialen grotendeels afhangen van hun samenstelling, delen ze over het algemeen de volgende eigenschappen:

• Kristal structuur. Er zijn echter ook materialen die deze structuur niet of alleen in bepaalde sectoren hebben.
• Ze hebben een dichtheid van ongeveer 2 g / cm3.
• Dit zijn materialen met isolerende eigenschappen van elektriciteit en warmte.
• Ze hebben een lage uitzettingscoëfficiënt.
• Ze hebben een hoog smeltpunt.
• Ze zijn over het algemeen waterdicht.
• Ze zijn niet brandbaar en ook niet oxideerbaar.
• Ze zijn hard, maar tegelijkertijd kwetsbaar en licht.
• Ze zijn bestand tegen compressie, slijtage en corrosie.
• Ze hebben vorst, of het vermogen om lage temperaturen te weerstaan ​​zonder te verslechteren.
• Ze hebben chemische stabiliteit.
• Ze vereisen enige porositeit.

Classificatie: soorten keramische materialen

1- Rood keramiek

Het is de meest voorkomende kleisoort. Het heeft een roodachtige kleur die te wijten is aan de aanwezigheid van ijzeroxide.

Als het gekookt is, bestaat het uit aluminaat en silicaat. Het is de minst bewerkte van allemaal. Als het breekt, is het resultaat een roodachtige aarde. Het is doorlaatbaar voor gassen, vloeistoffen en vetten.

Deze klei wordt veel gebruikt voor bakstenen en vloeren. De baktemperatuur varieert van 700 tot 1000 ° C en kan worden bedekt met tinoxide om waterdicht aardewerk te verkrijgen. Italiaans en Engels aardewerk wordt gemaakt met verschillende soorten klei.

2- Wit keramiek

Het is een puurder materiaal, dus ze hebben geen vlekken. Hun granulometrie is meer gecontroleerd en ze zijn meestal aan de buitenkant geglazuurd om hun ondoordringbaarheid te vergroten.

Het wordt gebruikt bij de vervaardiging van sanitair en tafelgerei. Deze groep omvat:

Porselein

Het is een materiaal dat is gemaakt van kaolien, een zeer zuivere kleisoort waaraan veldspaat en kwarts of vuursteen is toegevoegd.

Het koken van dit materiaal gebeurt in twee fasen: in de eerste fase wordt het gekookt op 1000 of 1300 ° C; en in de tweede fase kan 1800 ° C worden bereikt.

Porselein kan zacht of hard zijn. In het geval van zachte, bereikt de eerste kookfase 1000 ° C.

Het wordt vervolgens uit de oven gehaald om glazuur aan te brengen. En dan gaat het terug naar de oven voor de tweede fase waarin een minimumtemperatuur van 1250 ° C wordt toegepast.

Bij hard porselein gebeurt de tweede kookfase op een hogere temperatuur: 1400 ° C of meer.

En als het gedecoreerd moet worden, wordt de gedefinieerde decoratie gemaakt en in de oven gelegd, maar deze keer op ongeveer 800 ° C.

Het heeft meerdere toepassingen in de industrie om objecten te maken voor commercieel gebruik (bijvoorbeeld serviesgoed), of voor objecten voor meer gespecialiseerd gebruik (zoals isolatie in transformatoren).

3- Vuurvast

Het is een materiaal dat bestand is tegen zeer hoge temperaturen (tot 3000 ° C) zonder te vervormen. Het zijn kleien met grote hoeveelheden aluminiumoxide, beryllium, thorium en zirkonium.

Ze worden gekookt tussen 1300 en 1600 ° C en moeten geleidelijk worden afgekoeld om defecten, scheuren of interne spanningen te voorkomen.

De Europese norm DIN 51060 / ISO / R 836 stelt dat een materiaal vuurvast is als het zacht wordt bij een minimumtemperatuur van 1500 ° C.

Bakstenen zijn een voorbeeld van dit soort materiaal dat wordt gebruikt voor de constructie van ovens.

4- Glazen

Glazen zijn vloeibare substanties op siliconenbasis die bij het afkoelen in verschillende vormen stollen.

Afhankelijk van het te vervaardigen glas worden verschillende vloeimiddels aan de siliciumbasis toegevoegd. Die stoffen verlagen het smeltpunt.

5- Cementen

Het is een materiaal dat is samengesteld uit kalksteen en gemalen calcium, dat stijf wordt als het eenmaal wordt gemengd met vloeistof (bij voorkeur water) en dat het kan bezinken. Terwijl het nat is, kan het in de gewenste vorm worden gegoten.

6- Schuurmiddelen

Het zijn mineralen met extreem harde deeltjes en met onder meer aluminiumoxide en diamantpasta.

Speciale keramische materialen

Keramische materialen zijn resistent en hard, maar ook kwetsbaar, daarom zijn hybride of composietmaterialen ontwikkeld met een glasvezel of kunststof polymeermatrix.

Keramische materialen kunnen worden gebruikt om deze hybriden te ontwikkelen. Dit zijn materialen die zijn samengesteld uit siliciumdioxide, aluminiumoxide en sommige metalen zoals kobalt, chroom en ijzer.

Bij de uitwerking van deze hybriden worden twee technieken gebruikt:

Het gesynthetiseerde

Het is de techniek waarmee de metaalpoeders worden verdicht.

De jongen

Met deze techniek wordt de legering verkregen door het metaalpoeder samen te persen met het keramische materiaal in een elektrische oven.

De zogenaamde composietmatrixkeramiek (CMC) valt in deze categorie. Deze kunnen worden vermeld:

- Carbiden

Zoals wolfraam, titanium, silicium, chroom, boor of met koolstof versterkt siliciumcarbide.

- Nitriden

Zoals silicium, titanium, keramisch oxynitride of sialon.

-

Het zijn keramische materialen met elektrische of magnetische eigenschappen.

De 4 belangrijkste toepassingen van keramische materialen

1- In de lucht- en ruimtevaartindustrie

Op dit gebied zijn lichtgewicht componenten vereist die bestand zijn tegen hoge temperaturen en mechanische eisen.

2- In de biogeneeskunde

In dit gebied zijn ze handig voor het maken van botten, tanden, implantaten enz.

3- In elektronica

Waar deze materialen worden gebruikt om onder meer laserversterkers, glasvezel, condensatoren, lenzen, isolatoren te vervaardigen.

4- In de energiesector

Het is waar keramische materialen kunnen resulteren in componenten van bijvoorbeeld nucleaire brandstoffen.

De 7 meest opvallende keramische materialen

1- Alumina (Al2O3)

Het wordt gebruikt om gesmolten metaal te bevatten.

2- Aluminiumnitride (AIN)

Het wordt gebruikt als materiaal voor geïntegreerde schakelingen en ter vervanging van AI203.

3-boorcarbide (B4C)

Het wordt gebruikt om een ​​nucleair pantser te maken.

4- Siliciumcarbide (SiC)

Het wordt gebruikt om metalen te coaten, vanwege zijn weerstand tegen oxidatie.

5- Siliciumnitride (Si3N4)

Ze worden gebruikt bij de fabricage van onderdelen voor automotoren en gasturbines.

6- Titaniumboride (TiB2)

Het neemt ook deel aan de vervaardiging van schilden.

7- Urania (UO2)

Het dient als brandstof voor kernreactoren.

Referenties

1. Alarcón, Javier (s / f). Chemie van keramische materialen. Hersteld van: uv.es
2. Q., Felipe (2010). Keramische eigenschappen. Hersteld van: constructorcivil.org
3. Lázaro, Jack (2014). Structuur en eigenschappen van keramiek. Hersteld van: prezi.com
4. Mussi, Susan (s / v). Koken. Hersteld van: ceramicdictionary.com
5. ARQHYS Magazine (2012). Keramische eigenschappen. Hersteld van: arqhys.com
6. Nationale Technologische Universiteit (2010). Classificatie van keramische materialen. Hersteld van: Cienciamateriales.argentina-foro.com
7. Nationale Technologische Universiteit (s / f). Keramische materialen. Hersteld van: frm.utn.edu.ar
8. Wikipedia (s / f). Keramisch materiaal. Hersteld van: es.wikipedia.org