Material cerámico: propiedades, tecnología de producción, aplicación

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24

La primera cerámica apareció mucho antes de que la gente aprendiera a fundir metal. Antiguas ollas y cántaros que los arqueólogos encuentran hasta el día de hoy son prueba de ello. Vale la pena señalar que el material cerámico tiene propiedades únicas que lo hacen simplemente indispensable en algunas áreas. Echemos un vistazo a las características de la cerámica con usted, hablemos sobre su producción y características.

Información general

Obtenga productos cerámicos sinterizando arcillas y mezclas con aditivos orgánicos. A veces se utilizan óxidos de compuestos inorgánicos. Los primeros productos de este tipo aparecieron hace 5.000 años. Durante este tiempo, la tecnología de producción ha mejorado significativamente y hoy tenemos a nuestra disposición productos cerámicos de alta resistencia. Se utilizan en la construcción para revestimiento de fachadas, suelos, paredes, etc.

Hay cerámica con un fragmento denso y poroso. La diferencia clave entre los dos es que el fragmento denso es resistente al agua. Estos son productos de porcelana, baldosas, etc. Porosofragmento: azulejos, piedra cerámica, tuberías de drenaje y más.

Historial de ocurrencia

La palabra "cerámica" en griego significa "arcilla". Naturalmente, se usaba algún tipo de mezcla para hacer cualquier producto. Se le agregaron los materiales necesarios, dependiendo de lo que se necesitaba obtener al final. Al principio, a mano, y algo más tarde con una máquina especial, se le dio una forma especial a un producto de arcilla. Posteriormente, los productos cerámicos se cuecen en hornos a altas temperaturas.

Muchos países utilizaron sus propias tecnologías de producción. Esto se aplica a la cerámica, la pintura y el acristalamiento. Egipto es considerado el primer estado que ha logrado un desarrollo significativo de esta industria. Fue la producción de cerámica allí lo que se estableció en primer lugar. Los productos estaban hechos de arcilla rugosa y mal mezclada, pero luego la tecnología mejoró. Hoy se encuentran ladrillos de arcilla amarilla que supuestamente se usaron en la construcción de las pirámides de Menfis.

El advenimiento de la porcelana

Jade se ha utilizado en China durante mucho tiempo. Era hermoso, pero bastante frágil y difícil de manejar. Después de muchos años de búsqueda, se encontró una solución. La porcelana es más fácil de fabricar. Sin embargo, incluso aquí había matices. Por ejemplo, la mica y el tsvaoka, que se encontraban en "piedras de porcelana", se molían hasta obtener un polvo fino y se almacenaban durante más de 10 años. Esto se hizo para que el material fuera lo más flexible posible. PrimeroLos productos de porcelana en China eran vasijas altas y alargadas. Tenían una superficie pulida y un color azul o verde oscuro. Estos últimos fueron los más valorados.

Hoy se cree que China es el estado donde la porcelana se distribuyó más ampliamente. Esto es cierto, aunque fue popular en Europa, pero apareció allí más tarde y su producción se desarrolló por más tiempo.

Principales tipos de cerámica

Actualmente, los productos de arcilla tienen una amplia clasificación. Por lo tanto, los artículos de cerámica se pueden dividir en dos grupos principales:

• cerámica sin esm altar (terracota y alfarería);
• esm altado (mayólica, loza, porcelana, arcilla refractaria).

Terracota - del italiano "tierra cocida". Los productos están hechos de arcilla coloreada y tienen una estructura porosa. La terracota se usa para hacer jarrones, platos, así como juguetes y azulejos.

Cerámica la cerámica es más difícil de procesar. Para hacerlo impermeable, es necesario pulirlo. Además, el producto se somete a tinción. Para ello, se deja en un horno caliente en humo hasta que se enfríe por completo. Hoy en día, muchos tipos de cerámica, en particular la alfarería, son extremadamente populares. Se utiliza en la vida cotidiana para almacenar leche, materiales a granel o como decoración.

En cuanto al segundo tipo, la cerámica vidriada, la porcelana y la loza son las más populares aquí. El primero es más caro y requiere mucha mano de obra en la producción, el segundo es práctico y barato. Se diferencian entre sí en que los productos de porcelana contienenmenos arcilla y más aditivos especiales. Además, la porcelana es translúcida a la luz, a diferencia de la loza.

Acerca de los refractarios

Los productos elaborados con mezclas de arcilla son refractarios. Dependiendo del propósito, pueden soportar temperaturas de 1300 a 2000 grados centígrados, e incluso más. Se utiliza un horno especial para cocer cerámica. Los materiales refractarios son los más utilizados en el proceso metalúrgico. Allí se utilizan para diseñar altos hornos y unidades.

Es bastante lógico decir que al aumentar la temperatura, la resistencia del refractario no se pierde, sino que, por el contrario, aumenta. Esto se consigue gracias a la presencia de óxidos refractarios, silicatos y boruros en la composición. Se utilizan en casi todas partes donde se llevan a cabo procesos de alta temperatura. Muy a menudo se encuentran moldeados, es decir, en forma de un producto específico, por ejemplo, un ladrillo. En raras ocasiones, es necesario utilizar refractarios sin forma en forma de polvo.

Cerámica en la construcción

La ventaja de los materiales cerámicos es que sus existencias son prácticamente ilimitadas. Junto con la facilidad de producción y la alta durabilidad de dicho producto, hoy es indispensable en la industria de la construcción. Si tomamos los materiales de la pared, entonces el ladrillo de arcilla ocupa la posición de liderazgo aquí.

Lo mismo ocurre con las baldosas cerámicas, que, a pesar de la aparición de los polímeros, no pierde terreno. Todavía se usa para equipar habitaciones con alta humedad y temperatura. Entre los materiales de revestimientola arcilla expandida ocupa el primer lugar.

En los últimos años, la producción de bloques y ladrillos cerámicos huecos ha aumentado un 4%. Su producción requiere cambios mínimos en las plantas y fábricas de ladrillos, mientras que los costos se amortizan en el primer año de ventas. En el extranjero, la cerámica hueca ha ocupado durante mucho tiempo una posición de liderazgo y se vende mucho mejor que los ladrillos ordinarios.

Materiales cerámicos especiales

Tales productos incluyen tuberías sanitarias y de alcantarillado. Los primeros se dividen en tres grandes grupos:

• de loza dura (fragmento poroso);
• porcelana sanitaria (fragmento sinterizado);
• semi-porcelana (fragmento a medio cocer).

Los requisitos principales para los artículos sanitarios son la resistencia al daño mecánico, la resistencia al calor. La receta debe seguirse en estricto orden, lo mismo se aplica a la tecnología. Solo se utiliza un horno de cerámica profesional y materias primas de alta calidad. Los productos sanitarios incluyen lavabos, inodoros, bañeras, radiadores, etc. Una forma segura de comprobar la calidad de un producto es dando unos ligeros golpecitos en la carcasa. El sonido debe ser claro y libre de traqueteos. Esto indica cocción a la temperatura correcta y sin grietas.

En cuanto a las tuberías de alcantarillado, deben tener un fragmento sinterizado denso. Los tubos de cerámica se producen con un diámetro de 150-600 mm. Por lo general, esm altado tanto por dentro como por fuera. Estos productos se caracterizanAlta resistencia a ambientes agresivos y corrientes eléctricas parásitas. Tienen un precio moderado, lo que los hace más asequibles.

Propiedades físicas y químicas de la cerámica

Como se indicó anteriormente, todos los productos se pueden dividir en dos grandes grupos: densos y porosos. Denso tiene un coeficiente de absorción de agua de menos del 5%, poroso - 5% o más. El último grupo incluye los siguientes productos: ladrillos de arcilla (porosos y huecos), piedras de pared huecas, tejas de revestimiento, tejas. Productos cerámicos densos: ladrillos de carretera y baldosas. Tanto la cerámica porosa como la densa se encuentran en la industria sanitaria.

Hablando de propiedades físicas y químicas, es imposible no notar la principal desventaja de la cerámica. Consiste en una mayor fragilidad en comparación con otros materiales. Sin embargo, la alta disponibilidad y versatilidad hacen de este material uno de los más populares en muchas industrias e incluso en la vida cotidiana. Las tecnologías modernas permiten obtener una superficie lisa inmediatamente después de la cocción. Si desea lograr un cierto color, agregue óxidos de hierro o cob alto.

Características de la microestructura

Cuando se calienta, la cerámica se vuelve líquida gradualmente. Se distingue por una gran cantidad de compuestos simples y complejos. Al enfriarse, se produce la cristalización. Se manifiesta en la precipitación de cristales puros, que aumentan de tamaño. Cuando la masa se endurece, se forma en la estructura.microconglomerado. En él, los granos de mullita están cementados por una masa endurecida. Vale la pena prestar atención a que los átomos de oxígeno forman una especie de matriz. Contiene pequeños átomos de metal que se reemplazan en los vacíos entre ellos. En consecuencia, en la microestructura predominan los enlaces iónicos y algo menos los enlaces covalentes. La estabilidad química y la estabilidad se logran mediante la presencia de compuestos químicos fuertes y duraderos.

Como se indicó anteriormente, el uso de materiales cerámicos es limitado. Esto se debe al hecho de que los cristales son imperfectos. Las redes cristalinas tienen muchos defectos: poros de tamaño atómico, deformaciones, etc. Todo esto perjudica significativamente la resistencia. Sin embargo, hay algunos matices aquí. Por ejemplo, si se observa la tecnología durante la fabricación de un tipo particular de cerámica, es muy posible lograr buenos resultados en cuanto a resistencia. Para ello, es muy importante observar el régimen de temperatura y la duración de la cocción del producto.

Características y propiedades de la arcilla

La arcilla es una roca sedimentaria que, independientemente de su composición y estructura, al mezclarse con agua forma un material plástico. Después de disparar - un cuerpo de piedra. Por lo general, la mezcla es densa, en su mayoría consiste en aluminosilicatos. Muy a menudo, las rocas como el cuarzo, el feldespato, las piritas de azufre, así como los hidróxidos y carbonatos de compuestos de calcio, magnesio y titanio también se encuentran en las arcillas.

Los caolines son las arcillas más puras que se conocen en la actualidad. Compuesta casi en su totalidad por caolinita. Después de tostar obtenerEl color blanco. La plasticidad requerida para el procesamiento se logra debido a la presencia de granos finos de materia arcillosa (0,005 mm) en la estructura. Naturalmente, cuanto más sustancia de este tipo haya en la composición, mayor será la plasticidad y viceversa.

Las principales propiedades cerámicas de las arcillas incluyen:

• plasticidad - deformación sin romper la integridad;
• conectividad;
• retracción al aire y al fuego;
• resistencia al fuego.

Hoy en día se utilizan diversos aditivos diluyentes y enriquecedores, que permiten modificar las propiedades del material en un sentido u otro. Esto lleva al hecho de que los productos cerámicos se vuelven aún más demandados y asequibles.

Esquema tecnológico de producción

Características de los materiales cerámicos indica la posibilidad de utilizar arcillas en diversas industrias. Esto llevó a que hubiera una gran demanda y, en consecuencia, aumentara la oferta. Las plantas de producción en la mayoría de los casos funcionan según el mismo patrón:

• extracción de materias primas;
• preparación;
• moldeado y secado;
• tostado y liberación del producto.

Para minimizar los costes, las fábricas suelen construirse en las inmediaciones del depósito de arcilla. La minería se realiza de forma abierta, es decir, con una excavadora. El siguiente paso es preparar la masa. Las materias primas se enriquecen, trituran y mezclan hasta obtener una masa homogénea. La formación del futuro producto cerámico se lleva a cabo por métodos húmedos y secos. En el primer caso, la masa se humedece hasta un 25%, y en el segundo, no más del 12%.

En el pasado, a menudo se usaba el secado natural. Sin embargo, el resultado dependía en gran medida del clima. Por lo tanto, con lluvia o frío, la planta se detiene. Por lo tanto, se utilizan secadores especiales (gas). El paso más crítico es disparar. Es extremadamente importante cumplir con la tecnología, que es bastante compleja. Mucho depende también del enfriamiento de la cerámica. No se permite una caída brusca de la temperatura, lo que puede provocar una curvatura del avión. Solo así podrás vender materiales cerámicos. La tecnología de producción, como puede ver, no es simple, consta de varias etapas. Cada uno de ellos debe ser seguido. Si esto no sucede, entonces en los estantes de la tienda podemos conocer el matrimonio.

Un poco sobre las desventajas de la cerámica

Como ya se mencionó, la composición de los materiales cerámicos no es ideal. En particular, esto afecta la resistencia del producto de arcilla. Cualquier daño mecánico puede manifestarse como un chip, grieta, etc. Esta es la desventaja clave. Pero hay otros factores que dificultan la amplia difusión del material que estamos considerando. Uno de ellos es de alto costo. Por ejemplo, las tejas de cerámica para el techo de una casa de campo son una excelente solución desde el punto de vista estético, pero tal placer será muy costoso.

Al mismo tiempo, su apariencia no durará más de 5 años con el cuidado adecuado. En el futuro, se produce la decoloración, la aparición de musgo en la superficie, etc. Junto con esto, la fragilidad y la fragilidad conducen al hecho de que cualquierlos daños mecánicos pueden causar goteras en el techo, y a pocas personas les gustará. Por supuesto, el material cerámico moderno se ve muy impresionante, lo que se logra gracias a la amplia textura de los colores y la mano de obra de alta calidad. Pero sigue siendo caro, lo que a menudo hace pensar en la idoneidad de tal elección.

Resumir

Hemos considerado las propiedades básicas de los materiales cerámicos. Con base en todo lo anterior, podemos concluir que dichos productos tienen cierta singularidad. Se basa en el hecho de que, en ausencia de daños mecánicos, durarán mucho, mucho tiempo. Además, el material cerámico para la fundición de metal líquido en las fábricas también es indispensable, ya que puede soportar altas temperaturas.

En cuanto a la vida cotidiana, la cerámica es muy útil. Los platos especiales para cocinar al horno, aunque han cambiado de aspecto a lo largo de los años, se siguen elaborando con este material. La porcelana, a pesar de su alto costo, tiene un aspecto elegante y es simplemente agradable a la vista. Esto también se aplica a la loza, que, si se ejecuta correctamente, es difícil de distinguir de la porcelana.

En cualquier caso se debe utilizar material cerámico. Esto se debe principalmente a las grandes reservas de arcilla natural. Realmente hay mucho, y cada año se desarrollan más y más canteras nuevas para la extracción de este recurso natural. El segundo factor importante es el respeto al medio ambiente. Anteriormente, la gente no tenía la oportunidaduse aditivos nocivos para mejorar las características de resistencia del producto. Hoy la situación ha cambiado, aunque no demasiado críticamente. Las baldosas cerámicas, a diferencia de los materiales sintéticos, no son perjudiciales para la salud. Esto también se aplica a los platos de cerámica que, en comparación con los de plástico, sobre todo si se calientan, no dañan en absoluto.