Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Химия металлов и неметаллов. Нанохимия. Наноматериалы.pdf
Скачиваний:
84
Добавлен:
15.11.2022
Размер:
8.76 Mб
Скачать

Бытовая керамика представляет собой преимущественно изделия из фаянса разных видов. Глинистый фаянс, содержащий 75-85 % тугоплавкой и легкоплавкой глины и 15-25 % кварцевого песка, применяется в основном при производстве гон­ чарных изделий. Бытовую посуду чаще изготовляют из известкового фаянса, при производстве которого используют 5-15 % мела СаС03 или доломита MgC03CaC03, 35—55 % глинистого вещества, остальное —кварцевый песок. Широкое распростране­ ние получил также твердый (полевошпатный) фаянс, содержащий 40-60 % глинисто­ го вещества, 25-40 % кварцевого песка и небольшое количество полевого шпата A[AlSi3Og], где А = Na, К, V2Ba.

Сформированные фаянсовые изделия проходят обжиг при 1250-1300 °С. Техническая керамика имеет разный состав и соответственно разные свойства,

что определяется ее назначением. Для изготовления изоляторов используют керамику на основе каолина (26-28 %), то есть породы типа каолинита Al4[Si40io](OH)8, высо­ кокачественных огнеупорных глин (14-19 %), кварцевого песка (22-40 %), полевого шпата (25-36 %). Керамику для токов высокой частоты изготовляют на основе корун­ да А120 3 и муллита 3Al20 3-2Si02. Конденсаторы различных типов изготовляют на ос­ нове титансодержащей керамики. Она включает в себя диоксид титана ТЮ2 и добавки оксидов некоторых металлов (MgO, CaO, ZnO, BeO, Zr02).

Огнеупорные материалы различаются по способности противостоять воздейст­ вию высоких температур. Обычные огнеупорные материалы устойчивы до 1580-1770 °С, высокоогнеупорные - до 1770-2000 °С, а материалы высшей огнеупорности - выше 2000 °С. В их состав входят разные компоненты: Si02, А120 3, MgO, Zr02, SiC. Огнеупорные материалы применяют при сооружении коксовых, мартеновских, стек­ ловаренных печей, для футеровки сталеразливочных ковшей, при кладке котлов, для изготовления реакторов высокотемпературных процессов, деталей ракетных двигате­ лей.

Из приведенного обзора керамики разного назначения следует, что керамиче­ ские материалы разнообразны по составу и свойствам. Существуют такие типы кера­ мики, которые не содержат силикаты. Так, некоторые виды керамики изготовляют на основе тугоплавких карбидов элементов IV и VI групп периодической таблицы, нит­ ридов Si, В, А1, силицидов и боридов переходных металлов. Карбидная керамика об­ ладает электро- и теплопроводностью, а также огнеупорностью в бескислородной среде. Керамика на основе SiC устойчива и в окислительных средах до 1500 °С. Ке­ рамика на основе Si3N4 обладает стойкостью к термическому удару, механической прочностью и может эксплуатироваться в окислительных средах до 1650 °С.

4.5. Фарфор

Фарфор представляет собой разновидность тонкой керамики (с однородной тон­ козернистой структурой). Фарфоровые изделия, применяемые преимущественно в глазурованном виде, имеют белый цвет, просвечивают в тонком слое, не пропускают воду и газы, обладают характерным звучанием при ударе. Для фарфора свойственны также механическая прочность, высокие электроизоляционные свойства, термостой­ кость, устойчивость к действию всех кислот, кроме HF.

Фарфор состоит из стекловидной и кристаллических фаз (муллит, кварц или ко­ рунд). Его отличительная особенность —высокое содержание стекловидной фазы.

Различают твердый фарфор (около 50 % стекловидной фазы) и мягкий (более 50 % стекловидной фазы). В мягком фарфоре выше содержание оксидов Na, К, Са, Mg, и он характеризуется более низкими механическими, термическими и электроизоляци­ онными свойствами по сравнению с твердым фарфором.

Фарфор изготовляют из смеси каолина («белая глина», основной компонент ко­ торой - каолинит), пластичной глины, кварцевого песка и полевого шпата (A[AlSi30g], где А - Na, К, V2Ba). Из исходных материалов приготовляют формовочную массу (25 % кварцевого песка, 25 % полевого шпата, 50 % глины и каолина), далее из нее изго­ товляют изделия литьем, прессованием или раскаткой. Формованные изделия сушат, подвергают предварительному обжигу, покрывают глазурью, вторично сушат и об­ жигают при 1450 °С (твердый фарфор) или при 1300 °С (мягкий фарфор).

Фарфор применяют для изготовления элекгроизоляторов, санитарно­ технических изделий, химического оборудования, бытовых и художественных изде­ лий.

Вопросы для самопроверки к главе 4

4.1.Чем объясняется большое многообразие структур силикатов? Что определяет возможность включения в структуру силикатов дополнительных катионов? Ка­ кие свойства А1 и Si делают возможным образование этими элементами совместных структур типа алюмосиликатов?

4.2.Каким путем можно получить стекло на основе Si02? С какой целью в состав многих видов стекла вводят оксиды металлов (Na20, СаО, В20з и др.)? Какие добавки содержатся в стеклах специальных видов? За счет чего достигается возможность получения цветных стекол? Как получают ситаллы? Что они со­ бой представляют и какими свойствами обладают?

4.3.Что служит сырьем для цементов и как их получают? За счет чего происходит твердение смеси цемента с водой? Чем различаются разные марки цементов? Какие различия по составу имеют растворные и бетонные смеси, каково назна­ чение каждой из них?

4.4. Какие материалы называют керамикой? Чем керамика отличается от стекол? Ка­ кое сырье используют для изготовления муллитовой керамики? Каковы осо­ бенности состава и структуры муллитовой керамики? Охарактеризуйте различ­ ные виды керамики: строительную, бытовую, техническую. Отметьте особен­ ности их состава и свойств. Чем отличается фарфор от других видов керамики? Как его получают, для каких целей используют?

Задачи для самостоятельного решения к главе 4

4.5.Что определяет возможность замещения части атомов Si в структуре силикатов атомами А1 при образовании алюмосиликатов? Известно, что Si и А1 проявля­ ют разные степени окисления. Как при их взаимном замещении сохраняется электронейтральность структуры ?

4.6.Чем объясняется твердение смеси цемента с водой? Выразите этот процесс урав­ нением реакции.

4.7.Что представляет собой керамика? Какой компонент керамики называют мулли­ том и какова его роль в образовании керамики?