06 Keramike

download 06 Keramike

of 12

Transcript of 06 Keramike

  • 8/7/2019 06 Keramike

    1/12

    6.Keramike6.1 Osnove keramika ...................................................................................................59

    6.1.1 Graa keramika ............................................................. .................................................... 596.1.2 Osnovna svojstva...............................................................................................................616.1.3 Primjena keramika.............................................................................................................63

    6.2 Tradicionalne keramike .........................................................................................64

    6.3 Tehnike keramike.................................................................................................656.3.1 Strojarske keramike...........................................................................................................656.3.2 Elektrotehnike keramike..................................................................................................67

    6.4 Stakla .....................................................................................................................69

    6.1 Osnove keramika

    Termin "keramika" potjee od grke rijei keramikos () izraen (peen)od gline. Keramiki su proizvodi koriteni jo u pretpovijesnim vremenima, u mulju rijeke Nil

    su naeni dijelovi proizvoda od peene gline stari preko 10 000 godina.

    Keramike materijale, skraeno, keramike formiraju:

    1. nemetalni kruti elementi (jednovrsni atomi, npr. C grafit/dijamant, Si silicij), te2. anorganski spojevi (raznovrsni atomi, npr. SiO2 kremen, Al2O3 korund).

    Razlikuju se:

    Keramike u uem smi-

    slu su kristalne, a stak-

    la amorfne grae.

    6.1.1 Graa keramika

    Kemijski i konstitucijski sastavi keramika su veoma razliiti, od jednokomponentnih e-

    lementarnih jednofaznih sve do viekomponentnih viefaznih smjesa anorganskih spojeva.

    Kristalne keramike

    Kemijske veze atoma su preteito ionske ili kovalentne, a struktura ovisi o:(a) radijusu atoma/iona i(b) broju razmijenjenih/sparenih elektrona.

    Radijusi se atoma, kationa (Km+

    ) i aniona (An+

    ) smanjuju otputanjem, a poveavaju prije-

    mom elektrona.

    Stabilne se ionske kristalne strukture keramika postiu kada su svi anioni (kationi) u

    dodiru s kationom (anionom) koga opkoljavaju.

  • 8/7/2019 06 Keramike

    2/12

    60 MATERIJALI

    Prema tome, slaganjem aniona/kationa i izraunavanjem se dobiva:

    NK= 2 NK= 3 NK= 4 NK= 6 NK= 8

    rK/rA < 0,155 0,155 < rK/rA < 0,225 0,225 < rK/rA < 0,414 0,414 < rK/rA < 0,732 0,732 < rK/rA < 1

    S NKje oznaen koordinacijski broj, koje je kod keramika najee 4, 6 ili 8. Radijusi ionakeramika s NK= 6:

    Kation rK , nm Kation rK , nm Anion rA , nm

    Al3+Ba2+

    Ca2+Cs

    +

    Fe2+

    Fe3+

    K

    +

    0,0530,136

    0,1000,1700,0770,0690,138

    Mg2+

    Mn2+

    Na+Ni2+Si4+Ti4+

    0,072

    0,0670,1020,0690,0400,061

    Br

    Cl

    FI

    O2S2

    0,196

    0,1810,1330,2200,1400,184

    Tri su primjera strukture keramika tipa KA:

    Silikatne keramike

    Silikatne keramike sadre dva najzastupljenija elementa Zemljine kore kisik i silicij.

    Osnovna gradbena jedinica silikatnih keramika je silikatna

    grupa (SiO4)4 etiri atoma kisika formiraju tetraedar u

    ijem se centru nalazi atom silicija. U parove elektrona ko-

    valentne kemijske veze SiO ukljuena su etiri valentna

    elektrona Si i po jedan O, te na raspolaganju za formiranjekemijskih veza preostaju jo etiri valentna elektrona O.

    Kao to su polimerni materijali formirani od niza grupa povezanih preko C atoma, tako

    su i silikatne keramike formirane od silikatnih grupa povezanih preko zajednikih O atoma u

    jedno-, dvo-, ili tro-dimenzijske strukture.

    Razvojem silikatne tetraedarske strukture u tri dimenzije formira se umreena makromolekula empirijske formule (SiO2)n. U makromolekuli je svaki atom Si okruen s etiri ato-

  • 8/7/2019 06 Keramike

    3/12

    06 Keramike 61

    ma O, a svaki atom O uspostavlja vezu s dva susjedna Si atoma. Na taj su nain iskoritene

    sve valentne veze Si i O i dobivaju se tvrde, krute, umreene strukture. Takva je struktura

    kvarca koji je tvrd i lomi se na nepravilan nain jer su u svim pravcima sve veze jednake.

    Silikatne grupe keramika esto se vezuju s ionima metala (Ca+2, Na+, Mg+2, Al+3).

    Amorfna stakla

    Za razliku od keramika u uem smislu, stakla su amorfne (nekristaline) grae.

    6.1.2 Osnovna svojstva

    Uslijed razliitosti njihovih sastava (kemijskih i konstitucijskih) te zastupljenosti kemij-

    skih i meumolekulskih veza (van der Waalsove sile), razliite keramike imaju u velikoj mjeri

    uzajamno razliita svojstva. U odnosu na metale keramike imaju:

    Prednosti Nedostacivei:

    Rm,t i tvrdoa, osobito pri povienim t

    krutost (E)

    otpornost na troenje (ne formiraju se mikrozavari)

    kemijska postojanostmanji:

    , i e0problem opskrbe sirovinama je dugorono rijeen

    znatno manji:

    ilavost vea krhkost

    otpornost na toplinski umor

    Rmvei:

    trokovi sirovina i izrade proizvoda

    rasipanje vrijednosti mehanikih karakteristikatehnologija spajanja jo nije potpuno zadovoljava-jua

    Na svojstva keramika znaajno utjee i tehnologija izrade proizvoda:

    Keramika,

    kg/dm

    3Rm ,

    N/mm

    2Rm,s ,

    N/mm

    2Rm,t ,

    N/mm

    2E,

    kN/mm

    2

    KIC ,

    MPamm

    3/2

    Si3N4(vezan reakcijom) 2,5 140 240 1000 210 90

    Si3N4(vrue prean) 3,2 550 900 3400 310 150

    ZrO2(djelomino stabiliziran) 5,8 450 830 1900 210 330

    ZrO2(ojaan transformacijom) 5,8 350 790 1700 200 360

    Krhkost keramikih dijelova znaajno poveava greke u njihovoj izradi i/ili ugradnji:

    Napukline se u mehaniki optereenim keramikama brzo ire uz pratei porast koncentracija

    naprezanja, zbog odsustva apsopcije energije plastinim deformacijama. Prema tome, kada se

    pone iriti napuklina, irenje se nastavlja sve do pojave loma. Pore, ukljuci i krupna zrnapogoduju formiranju mikronapuklina.

  • 8/7/2019 06 Keramike

    4/12

    62 MATERIJALI

    Karakteristike keramika

    CD ugljik u obliku dijamantaZrO cirkonij-oksidZrC cirkonij-karbidBC borkarbidAlN aluminij-nitridAlOS aluminij-oksid, safirGe germanij

    VPN vapnenacBVP beton visokih performanciLKB laki konstrukcijski betonNaCl natrij-kloridCUA ugljik, ugalj, antracitVONG vatrostalna opeka niske gustoeLIB laki izolacijski beton

    CD ugljik u obliku dijamantaZrC cirkonij-karbidWD wolfram karbidAlOSZ aluminij-oksid sitnog zrnaBC borkarbid

    SiCVP silicij karbid, vrue preaniCG ugljik u obliku grafita, isti

    BSiS2405 bor-silikatno staklo 2405NaS0070 natrijevo staklo 0070led formiran smrzavanje vodeCVG cement visoke gustoePCS portland cement otporan na sulfate

    VONG vatrostalna opeka niske gustoeLIB laki izolacijski beton

  • 8/7/2019 06 Keramike

    5/12

    06 Keramike 63

    grafit dijamant Na staklo B staklo cementsilicij-

    karbidMaterijal

    C C 0070 2405 Portland SiC

    Sastav, % 100 C 100 C71 SiO2 3 Al2O3

    13 Na2O 1 K2O

    7 CaO 5 MgO

    70 SiO2 1 Al2O3

    12 B2O3 5 Na2O

    11 ZnOCdSSe

    6467 CaO

    1725 SiO2

    38 Al2O3

    100 SiC

    , kg/dm3

    2,22,26 3,443,58 2,472,52 2,452,50 33,2 3,113,18

    Rm, N/mm2 10110 28002930 30,332,2 31,935,1 1,92,1 381420

    Rm,t, N/mm2 43350 10

    4210

    4303322 319351 18,720,7 10001700

    E, kN/mm2 1025 10501210 6872 66,369,7 40,241,6 350410

    , 0,220,30 0,180,22 0,210,22 0,200,21 0,200,24 0,130,17

    Re, N/mm2 10110 28002930 30,332,2 31,935,1 1,92,1 381420

    A, % 0 0 0 0 0 0

    KIC, N/m3/2

    6,312,6 95120 2021 2021 1114 4,15,4

    HV 450 42004900 8998,4 95,4105 5,66,2 24002800Rd,is, N/mm2 26,931,3 23002500 28,231,2 30,233,4 0,901,41 324378

    tMax, C 13251725 15251725 201472 200480 627857 15001650

    tmin, C 273 273 273 273 163173 273

    c, J/(kgK) 700720 500520 850950 760800 813867 674868

    , W/(mK) 80240 200400 0,71,3 1,11,2 0,80,9 90160

    , m/(mK) 0,64,3 0,81,2 8,929,28 4,214,38 8,79,1 4,44,5

    Ek, MV/m 1020 0,40,6 12 1522 12

    e0, cm 34,76030 101010

    2010

    2210

    2410

    2210

    24210

    11210

    1210

    910

    11

    kreciklinosti 0,150,20 0,50,55 0,70,8 0,70,8 0,050,10 0

    Cijena, kn 6598 1,81063,610

    68,29,6 2436 0,600,72 85120

    Otpornost na:

    troenje srednja vrlo dobra vrlo dobra vrlo dobra slaba vrlo dobraoksidaciju (500C) srednja vrlo dobra vrlo dobra vrlo dobra srednja vrlo dobra

    paljenje srednja vrlo dobra vrlo dobra vrlo dobra vrlo dobra vrlo dobra

    UV zrake vrlo dobra vrlo dobra vrlo dobra vrlo dobra vrlo dobra vrlo dobra

    slatku vodu vrlo dobra vrlo dobra vrlo dobra vrlo dobra vrlo dobra vrlo dobra

    morsku vodu vrlo dobra vrlo dobra vrlo dobra vrlo dobra dobra vrlo dobra

    jake kiseline dobra vrlo dobra dobra vrlo dobra slaba vrlo dobra

    jake luine slaba dobra dobra dobra slaba dobra

    slabe kiseline vrlo dobra vrlo dobra vrlo dobra vrlo dobra srednja vrlo dobra

    slabe luine vrlo dobra vrlo dobra vrlo dobra vrlo dobra dobra vrlo dobra

    organska otapala vrlo dobra vrlo dobra vrlo dobra vrlo dobra vrlo dobra vrlo dobra

    6.1.3 Primjena keramikaKeramike se iroko koriste u tehnici, na primjer, za izradu graevinarskih opeka, crje-

    pova i betonskih blokova, sanitarne opreme kuanstava, alata za rezanje metala, vatrostalnih

    obloga loita, vjetrobrana i stakala vozila, svjeica motora SUI, dielektrika kondenzatora,

    senzora, magnetnih memorija. Na jednoj svemirskoj letjelici (Space Shuttle) ugraeno je oko

    25000 lakih poroznih keramikih ploica koje tite aluminijsku oplatu od prekomjernog grija-

    nja pri prolazu letjelice velikom brzinom kroz Zemljinu atmosferu.

    Primjeri su primjene:

    Namjena Primjena Primjeri

    strojarstvoalati za rezanjeabrazivi

    Al2O3 , silicij-aluminij-oksid-nitridSiC, Al2O3 , dijamant, BN, ZrSiO4

    graevinarstvo zgrade opeka, crijep, beton, staklo, sanitarna oprema

  • 8/7/2019 06 Keramike

    6/12

    64 MATERIJALI

    elektrotehnika

    dielektrici kondenzatoramikrovalni dielektricisupra-vodiiizolatori

    gorivi lancipiezoelektricimemorije

    fero-fluidivodii, izolatoriinduktori, magneti

    BaTiO3 , SrTiO3 , TaO5Ba(Mg1/3Ta2/3)O3 , Ba(Zn1/3Ta2/3)O3 , BaTi4O9 , Al2O3YBa2Cu3O7xporculan

    ZrO2 , LaCrO3Pb(ZrxTi1x)O3 , Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 , LiNbO3

    Fe2O3 , CrO2Fe3O4

    nikl-cink-feritmangan-cink-ferit

    optikastaklalaserirasvjeta

    stakla na bazi SiO2Al2O3 , itrij-aluminij-granatAl2O3 , stakla

    automobilskaindustrija

    senzori kisika, gorive elijenosioci katalizatorasvjeicevjetobranska stakla, prozori

    ZrO2kordijeritAl2O3stakla na bazi SiO

    2

    kemijskatehnologija

    katalize, filtracija zraka itekuina, boje, gume

    Al2O3 , ZrO2 , ZnO, TiO2 i drugi oksidi

    domainstvokeramike ploice, sanitarnaoprema, posue, grnarija,

    umjetnika djela, dragulji

    keramike na bazi gline, kremena i feldspata, staklo na baziSiO2, dijamant, rubin, kubni cirkonij i drugi kristali

    biomedicinaimplatatizubarstvo

    ultrazvuno snimanje

    hidroksi-apatitporcelan, Al2O3

    olovo-cirkonat-titanat

    ostalo

    obranasenzorinuklearnaproizvodnja metala

    BB4C, olovo-cirkonat-titanatSnO2UO2kremen i vatrostalna keramika na bazi silicija

    Namjena Primjena Primjeri

    6.2 Tradicionalne keramike

    Tradicionalne su keramike smjese:

    Glina u pravilu ima najvei maseni udio u smjesi i osigurava lako oblikovanje proizvo-

    da prije njegovog otvrdnjavanja peenjem. Osnovna je komponenta gline hidratizirani alumi-nij-silikat (Al2O3oSiO2oH2O).

  • 8/7/2019 06 Keramike

    7/12

    06 Keramike 65

    Kvarc(silicij-dioksid, SiO2) ima visoko talite i osigurava proizvodu vatrostalnost.

    Feldspat kalija(K2OoAl2O3o6 SiO2) ima relativno nisko talite, te pri peenju formirastaklastu masu koja vezuje vatrostalnu komponentu.

    Najvie se tradicionalne keramike koriste u graevinarstvu, manje u elektrotehnici (izo-

    latori).

    Od grubih keramika izraene su opeke, crjepovi, ka-

    nalizacijske i dimnjake cijevi te vatrostalni komadi,

    a od finih su izraene ploice i sanitarna oprema.

    Opeke i crjepovi

    Graevinske opeke najmasovniji su keramiki proizvod. Koriste se u graevinarstvu za

    izradu nosivih i pregradnih zidova, stupova, svodova, poploavanje. Razlikuju se po oblicima,

    dimenzijama i svojstvima.

    Opeke se izrauju od slabijih vrsta glina. Po potrebi se glini dodaje pijesak za sprjea-

    vanje prekomjernog smanjivanja volumena, krivljenja i pucanja komada tijekom njihovog su-

    enja i peenja.

    Crjepovi se koriste za pokrivanje krovova. Izrauju se od istih sirovina kao i opeke, s

    tim da se one bolje pripreme, a peenje obavlja pri viim temperaturama.

    6.3 Tehnike keramike

    Mogu se razlikovati konstrukcijske keramike namijenjene izradi dijelova i funkcionalne

    keramike namijenjene izradi senzora. Pored toga, razlikuju se:

    6.3.1 Strojarske keramike

    Strojarske su tehnike keramike preteito isti spojevi (izuzetak je elementarni ugljik),

    preteito dva elementa oksidi, karbidi i nitridi. Vana su svojstva osobito vanih i iroko

    koritenih strojarskih keramika:

    Ugljik:

    C, dijamant vrlo velike Rm,t , E, HV, male , vrlo velike , vrlo malee

    0 , proziran,C, grafit vrlo male Rm,t , E, HV, male ,vrlo velike e0.

    Oksidi:Al2O3 velike Rm,t , E, HV, postojan pri visokim temperaturama,MgO postojan pri visokim temperaturama,

    Al6Si2O13(mulit) male , postojan pri visokim temperaturama,

    SiO2(kvarc) male , proziran,ZrO2 velike KIC .

    Karbidi:SiC velike Rm,tEi HV,WC velike Rm,tEi HV, .

    Nitridi:BN vrlo velike Rm,tEi HV.Si3N4 velike Rm,t , HV, postojan pri visokim temperaturama.

  • 8/7/2019 06 Keramike

    8/12

    66 MATERIJALI

    U strojarstvu se iroko koriste "tvrdi metali", od kojih se izrauju rezni alati, alati za

    plastino deformiranje, te dijelovi razliitih strojeva (valjci, turbinske lopatice). Karbidnekomponente (volfram, titan, tantal) tvrdih metala najee su povezane s kobaltom:

    Sadraj komponenata, w, %WC TiC TaC Co

    , kg/dm3 HVRm,sav,N/mm

    2Rm,t,

    N/mm2

    94 6 14,9 1600 200 5500

    85 15 14,0 1200 2400 4100

    92 2 6 14,4 1650 1900 5700

    70 12 8 10 12,4 1430 1750 5000

    75 4 8 13 12,7 1350 1900 4700

    Keramike visokog talita jesu:

    Keramika tT, C Keramika tT, Chafnij-karbid, HfC 3890 volfram-karbid, WC 2850

    tantal-karbid, TaC 3880 magnezij-oksid, MgO 2798

    cirkonij-karbid, ZrC 3540 kalcij-oksid, CaO 2710ugljik, C 3527 berilij-oksid, BeO 2550

    niobij-karbid, NbC 3500 silicij-karbid, SiC 2500

    vanadij-karbid, VC 3330 bor-karbid, B4C 2450

    titan-karbid, TiC 3120 aluminij-oksid, Al2O3 2050

    Izrada proizvoda od tehnikih keramika

    Osnovna sirovina za proizvodnju tehnikih keramika je prah koji se dobiva:

    (a)mehanikim usitnjavanjem,(b)kemijskom redukcijom ili(c)elektrolitikim taloenjem.

    Keramiki proizvodi se od praha izrauju u etiri koraka:1. priprava sirovine za oblikovanje,2. oblikovanje poluproizvoda,3. peenje/sinteriranje,4. zavrna obrada.

    Keramiki se proizvodi u pravilu izrauju kao jednodijelni (problem sklapanja viedjelnih).

    Al2O3 SiC Si3N4 ZrO2

  • 8/7/2019 06 Keramike

    9/12

    06 Keramike 67

    6.3.2 Elektrotehnike keramike

    Za razumijevanje svojstava elektrotehnikih keramika potrebno je razumjeti osnovne

    postavke teorije vrpci, temeljene na kvantnoj teoriji.

    Teorija vrpci

    Strukture se elektronskih omotaa ugljika, silicija i germanija mogu prikazati:

    6C [ ]2 He 2s2, 2p

    2 14Si [ ]Ne10 3s

    2, 3p2 32Ge [ ]Ar18 3d10, 3 s2 , 3 p2

    Svakom atomu C, Si i Ge nedostaje po etiri elektrona za formiranje stabilnih konfiguracija

    elektronskih omotaa C [ ]Ne10 , Si [ ]Ar18 , Ge [ ]Kr36 . U kristalnoj se re-

    etci C, S i Ge stabilne konfiguracije uspostavljaju sparivanjem valentnih elektrona (elektronakoji sudjeluju u formiranju kemijskih veza).

    Na temelju naela kvantne teorije slijedi da u kristalnoj reetci pri uzajamnom djelova-nju bliskih atoma dolazi do umnoavanja energetskih razina formiranja energetskih vrpci. U

    vodljivim vrpcama gibaju elektroni koji prenose naelektrisanje (elektrina struja), u valen-

    tnim vrpcama gibaju elektroni koji sudjeluju u formiranim kemijskim vezama, a u pripad-nim vrpcama gibaju elektroni koji pripadaju pojedinanim atomima.

    Vodljiva se vrpca vodia preklapa s valentnom vrpcom te elektroni lako prelaze iz va-

    lentne vrpce u vodljivu, doprinosei elektrinoj vodljivosti. Kod izolatora je vodljiva vrpca

    udaljena od valentne. Kod vodia je porast otpora s temperaturom posljedica remeenja pra-

    vilnosti vrpci uslijed intenziviranja titranja atoma S porastom temperature kod izolatora raste

    broj sve brih elektrona koji iz valentne vrpce prelaze u vodljivu te otpor opada.

    Kako se pri prelasku svakog elektrona iz valentne vrpce u vodljivu formira jedan par e-

    lektron/upljina, javljaju se dva mehanizma vodljivosti:

    n-vodljivost u elektrinom polju kroz poluvodi gibaju negativni elektroni

    p-vodljivost u elektrinom polju kroz poluvodi gibaju pozitivne upljine.

    Poluvodii

    Poluvodii se koriste za izradu dijelova kompjutora (45 %), razliitih potroakih proi-zvoda (23 %) i komunikacijske opreme (13 %) te u proizvodoj (12 %), automobilskoj (5 %),i vojnoj industriji (23 %).

    Industrija je poluvodia ogromna, jo uvijek rastua, rairena je po industrijski razvije-nim zemljama i obre milijarde dolara.

  • 8/7/2019 06 Keramike

    10/12

    68 MATERIJALI

    Svojstva su istih poluvodia:

    MaterijalEnergetski

    procjep, eVElektrina

    vodljivost, /mPokretljivost

    elektrona, m2/(Vos)

    Pokretljivost

    upljina, m2/(Vos)

    elementarni

    Si 1,11 4o104

    0,14 0,05

    Ge 0,67 2,2 0,38 0,18

    spojevi elemenata iz III i V grupe periodnog sustava elemenata

    GaP 2,25 0,05 0,002

    InSb 0,17 2o104

    7,7 0,07

    spojevi elemenata iz II i IV grupe periodnog sustava elemenata

    CdS 2,40 0,03

    ZnTe 2,26 0,03 0,01

    Od poluvodikih materijala se najvie koristi silicij. U prisutnosti elektrinog polja, kod

    istog silicija su zastupljeni n-vodljivost i p-vodljivost.

    U prisutnosti atoma s veim brojem valentnih elektrona raste udio n-vodljivosti

    U prisutnosti atoma s manjim brojem valentnih elektrona raste udio p-vodljivosti

    Spajanjem se poluvodia razliitih mehanizama vodljivosti elektrina polarizacija:

    di

    rektna

    polarizacija

    in

    verzna

    polarizacija

  • 8/7/2019 06 Keramike

    11/12

    06 Keramike 69

    Supravodii

    Pri temperaturama niim od kritine supravodii postaju savreni vodii (e0 = 0).

    Metal Tc , K Metal/metaloid Tc , K Keramika Tc , KW 0,015 SiV3 17,1 YBa2Cu3O7x 93

    Al 1,18 GaV3 16,80 TlBa2Ca3Cu4O11 122

    Sn 3,72 Nb3Sn 18,05 BaPb0.75Bi0.25O3 138

    Prema tome, za postizanje supravodljivosti potrebno je odravanje vrlo niskih tempera-

    tura. Vrelite je helija 4 K, neona 27 K, duika 77 K.

    6.4 Stakla

    Stakla su amorfni (nekristalini) materijali formirani od anorganskih spojeva. Osobitosu vana stakala:

    SiO2 , silikatno u veomaistom stanju se koristi za izradu opti

    kih vlakana,SiO2-Na2O-CaO, natrij-kalcijevo staklo lako se proizvodi i niske je cijene, te se najee koristi (flae,

    ae, prozori) ,

    SiO2-B2O3, bor-silikatno staklo male te se koristi za izradu komada otpornih na termook,SiO2-PbO, olovo-silikatno staklo "kristal", velikog indeksa refrakcije to daje kristalu sjaj.

    Za razliku od kristal-

    nih keramikih mate-

    rijal, kod stakala se ne

    uoava izraen skok

    krivulje = f(t) u tali-tu (tt). Izvjestan dis-

    kontinuitet u promjeninagiba se opaa u

    toki "staklastog pri-

    jelaza" (tp) pri niimtemperaturama je sta-

    klo kruto, a pri viim

    postupno omekava.

    Osnovna komponenta stakala su silikati (SiO2), a dodavanjem drugih oksida (Na2O,

    CaO, K2O, Al2O3) svojstva se stakala prilagoavaju potrebama.

    Sadraj komponente, w, %Tip stakla SiO2 Na2O CaO Al2O3 BB2O3 drugi Svojstva i primjena

    staljeno silikatno > 99,5 visoka tt , vrlo niska (otporno na termook)

    96%-silikatno 96 4otporno na termook i kemikalije (laboratorij-sko posue)

    bor-silikatno 81 3,5 2,5 13 otporno na termook i kemikalije (oprema pei)

    NaCa-silikatno 74 16 5 1 4MgO niska tt , lako obradivo, trajno

    staklena vlakna 55 16 15 10 4MgO lako izvlaenje u vlakna (stakloplastika)

    optiko-kristalno 54 137PbO8K2O

    visoka , visok indeks refrakcije (optike lee)

    staklo-keramika 43,5 14 30 5,56,5TiO2

    0,5As2O3

    laka proizvodnja, vrsto, otporno na termook

    (oprema pei)

    Zajedniko je svojstvo stakala prozirnost i jednostavnost izrade proizvoda prozora,

    rasvjetnih tijela, lea, optikih vlakana, ekrana, flaa, aa, kuhinjskog posua, ojaala kom-pozita.

  • 8/7/2019 06 Keramike

    12/12

    70 MATERIJALI

    Izrada proizvoda od stakla

    U tehnologiji izrade proizvoda od stakla vana je promjena dinamike viskoznosti () stemperaturom. Pri porastu temperature kontinuirano opada viskoznost stakala, bez izraenog

    skoka u talitu.

    Definirano je pet temperatura:1. talite, = 10 Paos, na viim se t

    staklo ponaa kao tekuina

    2. radna toka, = 103

    Paos, pri

    viim se tstaklo lako deformira

    3. toka mekanja, = 4o106

    Paos,

    pri rukovanju, na ovoj i niim t ko-

    madi se od stakla ne deformiraju zna-

    ajno

    4. toka kaljenja, = 1012

    Paos,

    difuzija atoma je dovoljna za ukla-

    njanje zaostalih naprezanja tijekom

    15 min

    2. toka deforiranja, = 3o1013

    Paos, na ovoj i niim t, prije pojave

    plastinog deformiranja staklo puca

    Glavnina postupaka izrade proizvoda od stakla provodi se na temperaturama izmeu radne

    toke i toke mekanja. Temperatura staklastog prijelaza je via od toke deformiranja.

    Optika vlakna

    Optika su vlakna formirana od tri sloja: (a) jezgre od stakla velike istoe i velikog in-deksa refrakcije, (b) prevlake od stakla manjeg indeksa refrakcije koje titi jezgru od zareza idrugih nesavrenosti povrine i (c) obloge od polimera koje titi optiko vlakno od oteenja.

    Kako je indeks refrakcije jezgre vei od indeksa refrakcije prevlake to e svjetlost gibati

    kroz jezgru jer se u potpunosti odbija od granine povrine jezgra/prevlaka. Potpuno odbijanjei istoa stakla jezgre omoguavaju duge putove svjetlosti uz male gubitke njenog intenziteta.