Transcript prednes01

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
Hlavní typy anorganických skel a jejich vlastnosti
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
Žárovzdorné materiály – typy a vlastnosti
Základy technologie anorganických pojiv, mechanismy tuhnutí a
tvrdnutí
Hlavní typy anorganických pojiv a jejich vlastnosti
MATERIÁLY
ANORGANICKÉ
KOVOVÉ
ORGANICKÉ
(POLYMERNÍ)
KOMPOSITNÍ
NEKOVOVÉ
MAKROKOMPOSITNÍ
Anorganická skla
NANOKOMPOSITNÍ
Keramické materiály
(molekulární komposity -
Sklokeramické materiály
Anorganická pojiva
Monokrystalické materiály
Povrchové vrstvy a povlaky
Ormocery, Ormosily)
HISTORICKY DOLOŽENÝ VÝVOJ SKLA A
KERAMIKY





První hliněné nádoby
Hrnčířské výrobky
Pálené cihly
Skleněné ozdoby
Foukání skla
7 000 A.C.
6 000
4 000
2 500
100
Turecko, Blízký východ
Blízký východ
Mesopotamie
Egypt
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
-
tvarování – sušení – výpal – chlazení
- KERAMIKA
pálení – chlazení – mletí
SUROVINY
-
CEMENTY
tavení – tvarování – řízená krystalizace tavení
krystalizace
rozpouštění
-
SKLO
MONOKRYSTALY
SKLOKERAMIKA
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
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
dekahydrát)
Přírodní - rasorit a colemanit
penta a
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:
OH-
H2SO4
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