ZÁKLADY SKLÁŘSKÝCH A KERAMICKÝCH TECHNOLOGIÍ Semestr: 5 Rozsah: 2 / 1 Vyučující: Prof. Ing. Josef Matoušek DrSc Předmět navazuje na: Anorganická chemie, Chemie a fyzika pevných látek, Fyzikální chemie, Chemické inženýrství, Chemie anorganických materiálů. Kontrola studia: ústní zkouška Doporučená literatura: Hlaváč J.: Základy technologie silikátů, SNTL – ALFA , Praha 1988 Hanykýř V., Kutzendörfer J.: Technologie keramiky, VEGA, Praha 2000 Fanderlik I.: Vlastnosti skel, INFORMATORIUM, Praha 1996 Shelby J.A.: Introduction to glass science and technology, The Royal Society of Chemistry, Cambridge 1997 Rao C.N.R.: Chemistry of advanced materials, Blackwell Sci.Pub., Oxford 1993
Obsah předmětu: Anorganické nekovové materiály – základní typy a jejich charakteristika Základní látky a systémy, skelný a krystalický stav Základy technologie anorganických skel – suroviny, tavení, tvarování, chlazení Sklokeramické materiály, princip výroby, typy a vlastnosti Struktura, fázové složení a vlastnosti keramických materiálů Základy technologie keramických materiálů Hlavní typy keramických materiálů a jejich vlastnosti Keramika na bázi oxidů, karbidů a nitridů, konstrukční keramika Anorganické nekovové povrchové vrstvy Anorganické nekovové biomateriály Základy technologie anorganických pojiv, mechanismy tuhnutí a tvrdnutí Hlavní typy anorganických pojiv a jejich vlastnosti
MATERIÁLY
HISTORICKY DOLOŽENÝ VÝVOJ SKLA A KERAMIKY První hliněné nádoby 7 000 A.C. Turecko, Blízký východ Hrnčířské výrobky 6 000 Blízký východ Pálené cihly 4 000 Mesopotamie Skleněné ozdoby 2 500 Egypt Foukání skla 100 Syrie HISTORIE VÝROBY KOVŮ Objev výroby mědi z roztavené rudy 6 000 A.C. Anatolie Těžba rudy a výroba mědi 4 000 Egypt Objev bronzu (90 Cu, 10 Sn) 3 600 Střední východ Výroba železa 1 400 Malá Asie výroba oceli 100 Evropa (Keltové)
ANM – SCHEMA VÝROBY tavení – čeření – tvarování – chlazení - SKLO tvarování – sušení – výpal – chlazení - KERAMIKA pálení – chlazení – mletí - CEMENTY SUROVINY tavení – tvarování – řízená krystalizace - SKLOKERAMIKA tavení krystalizace - MONOKRYSTALY rozpouštění
SUROVINY Křemičité: SiO2 - křišťál , křemence ( 0,x % Fe2O3, Al2O3, resp. CaO ) - křemičité písky Křemičitany-živce KAlSi3O8(ortoklas), NaAlSi3O8(albit), CaAl2Si2O8 (anortit) - pegmatity ( živce + SiO2) - wolastonit (CaSiO3) - silimanit (Al2O3.SiO2) - zirkon (ZrO.SiO2) - mastek (3MgO.4SiO2.H2O) Jílové zeminy (kaolin, jíly, hlíny) Kaolinitické (kaolinit Al2O3 . 2SiO2 . 2H2O), montmorilonitické ( montmorinolit Al2O3 . 4SiO2 . H2O)
VÁPENATÉ a HOŘEČNATÉ VÁPENATÉ a HOŘEČNATÉ Vápenec (CaCO3), dolomit (CaCO3.MgCO3), magnezit (MgCO3), sádrovec (CaSO4.2H2O) HLINITÉ Hydrát hlinitý, oxid hlinitý, přírodní a syntetický korund Živce, kaolin, znělec, čedič BORITÉ Syntetické – kyselina boritá (H3BO3), borax (Na2B4O7 penta a dekahydrát) Přírodní - rasorit a colemanit ALKALICKÉ Sodné – soda, hydroxid sodný, sulfát – Na2SO4, ledek sodný, chlorid sodný Draselné - potaš (K2CO3), ledek draselný, hydroxid draselný Lithné - přírodní minerály spodumen, petolit, lepidolit - syntetické ( Li2CO3, LiNO3)
ZÁKLADNÍ LÁTKY - OXIDY Oxid křemičitý: polymorfismus, charakter a teploty přeměny, stechiometrie, tavení, vypařování, sklotvornost Oxid titaničitý: modifikace, příprava, vlastnosti, fotoaktivita Oxid boritý: příprava, vlastnosti Oxid hlinitý: výroba, polyformismus, kalcinace, vlastnosti Oxid zirkoničitý: modifikace, vlastnosti
Oxid titaničitý: polymorfismus,použití
TiO2 Přírodní suroviny: anatas, brookit (TiO2+ příměsi), rutil (TiO2), ilmentit (FeTiO3) Technická výroba: H2SO4 OH- T FeTiO3 → FeSO4 + TiO(OH)2 → Ti(OH)4 → TiO2 Fázové přeměny: 800°C 1040°C anatas (tetrag.) → brookit (romb.) → rutil (tetrag.) vzduch, 1843°C rutil → tavenina kyslík, 1900°C → anatas, brookit – metastabilní, stálé jen s příměsemi Další oxidy: TiO2-x (změna barvy), Ti2O3, TiO, Ti2O
B2O3 Skelný (samovolně nekrystalizuje), hygroskopický T cca 200°C H3BO3 → HBO2 → tavenina T 740 °C Na2B4O7 . 10 H2O → Na2B4O7 . 5 H2O → tavení
Al2O3 výroba hydroxidu a oxidu hlinitého polyformismus vysokoteplotní kalcinace požadavky pro výrobu keramiky
Dostları ilə paylaş: |