Wyroby ceramiczne to tworzywa nieorganiczne (tlenkowe lub nietlenkowe), otrzymywane w wyniku wypalania lub spiekania glin. Wśród tych wykorzystywanych wyróżnia się szczególnie cenny kaolinit oraz haloizyt, montmorylonit, illit i endelit. Minerały te zbudowane są z tlenku krzemu($\mathrm{IV}$) (${\text{SiO}}_2$), tlenku glinu (${\text{Al}}_2{\text{O}}_3$) oraz wody w różnych stosunkach wagowych. Oprócz glin, które stanowią główny składnik wyrobów ceramicznych, do ich produkcji stosuje się różne dodatki, m.in.:

• kwarc (${\text{SiO}}_2$);

• tlenki (np. $\text{MgO}$, ${\text{ZrO}}_2$);

• węgliki (np. $\text{TiC}$, $\text{SiC}$, $\text{WC}$);

• borki (np. ${\text{TaB}}_2$);

• azotki (np. $\text{TiN}$, ${\text{Si}}_3{\text{N}}_4$).

Wyroby ceramiczne towarzyszą człowiekowi już od czasów prehistorycznych, ale dopiero w ostatnich latach rozwinęła się ceramika specjalistyczna, czyli ceramika inżynierska o wysokiej jakości. Znajduje ona zastosowanie w celach techniczno‑przemysłowych, czyli stosowana jest do wyrobu narzędzi, elementów maszyn i urządzeń, także protez. Ten rodzaj ceramiki wytwarzany jest poprzez spiekanie w wysokich temperaturach bardzo czystych związków, otrzymanych syntetycznie, tj. tlenków, azotków, węglików.

Wyroby ceramiki specjalistycznej charakteryzują się:

• wysoką wytrzymałością na ściskanie – znacznie większą od wytrzymałości na rozciąganie;

• wysokim modułem Younga (odporność na odkształcanie);

• wysoką twardością (także odpornością na ścieranie);

• kruchością;

• mniejszą gęstością w porównaniu z metalami;

• małą odpornością na gwałtowne zmiany temperatury;

• bardzo wysoką temperaturą topnienia ($2000$–$4000°\text{C}$) i w związku z tym odpornością na działanie wysokich temperatur;

• wysoką trwałością chemiczną i odpornością na korozję;

• małą przewodnością cieplną i elektryczną;

• dużą stabilnością cieplną.

RX60tRgAX9k1g

Zdjęcie przedstawia twardościomierz Rockwella. Urządzenie jest wysokie i posiada czarną obudowę, stoi na palecie. Od dołu na podstawie urządzenia zamontowany jest stożek diamentowy, a na nim podstawka na badaną próbkę. Na górze widoczna jest biała tarcza ze skalą i wskazówką, z której odczytuje się wartości.

RAQSIg7B6cRNT

Zdjęcie przedstawia stos potłuczonych talerzy i naczyń ceramicznych w różnych kolorach.

Głównym surowcem do produkcji ceramiki tradycyjnej jest glina (np. żelazista, wapnista itd.). Formuje się ją w stanie plastycznym, a następnie poddaje działaniu wysokiej temperatury. W zależności od zastosowanej temperatury, otrzymywane są produkty o czerpie porowatym ($900$–$1100°\text{C}$) lub spieczonym ($1000$–$1300°\text{C}$). Ten rodzaj ceramiki składa się z fazy krystalicznej (głównie krzemianów) oraz fazy szklistej, która jest spoiwem (głównie krzemionka). Ceramika o czerpie porowatym jest porowata i mocno nasiąka wodą. Przykładem są wyroby ceramiki budowlanej (cegły, dachówki, pustaki itd.), których nasiąkliwość sięga $22\%$. Poziom nasiąkliwości można ograniczyć poprzez pokrywanie produktów szkliwem i ponowne wypalanie. W wyniku tego procesu struktura wewnętrzna ceramiki pozostaje niezmieniona, zamknięte zostają jedynie pory na jej powierzchni. W ten sposób wytwarza się wyroby kaflarskie, garncarskie i większość fajansów. Ceramika o czerpie spieczonym ma gładką, niezeszkloną powierzchnię. Posiada dużą wytrzymałość oraz małą porowatość i nasiąkliwość (do $10\%$). Przykładem tego rodzaju ceramiki jest cegła klinkierowa.

R17NGwsO0WsyY

Zdjęcie przedstawia ścianę zbudowaną z czerwonej cegły.

Wykorzystanie, jako surowców, glinki kaolinowej (${\text{Al}}_2{\text{O}}_3·3{\text{SiO}}_2·2{\text{H}}_2\text{O}$) ze skaleniem ($\text{K}\left[{\text{AlSi}}_3{\text{O}}_8\right]$) i kwarcem (${\text{SiO}}_2$) umożliwi wyprodukowanie porcelany. Surowce są formowane, a następnie spiekane aż do zagęszczenia składników masy. Porcelana charakteryzuje się niską nasiąkliwością ($6$–$12\%$), bardzo dobrymi właściwościami dielektrycznymi, dużą wytrzymałością na ściskanie, odpornością na korozję chemiczną i nieprzepuszczalnością dla cieczy i gazów. W technice używana jako materiał na izolatory i sprzęt laboratoryjny, ale wykorzystywana jest także do produkcji wyrobów gospodarstwa domowego.

R16tHRo6r5kAi

Zdjęcie przedstawia porcelanową filiżankę ze spodkiem. W filiżance znajduje się herbata i kwiatek rumianku. Kwiaty są również rozsypane na spodku i na desce, na której stoi filiżanka.

Gliny z dodatkiem szamotuszamotszamotu lub piasku kwarcowego (${\text{SiO}}_2$) pozwalają na otrzymanie kamionki. Są to wyroby nieprzezroczyste. Cechują się one dużą wytrzymałością mechaniczną, odpornością na działanie kwasów i minimalną nasiąkliwością wodną (poniżej $8\%$). Dzięki swoim właściwościom kamionka używana jest do produkcji aparatury kwasoodpornej, płytek posadzkowych, kształtek i płytek ściennych (stosowanych w pomieszczeniach sanitarnych, zakładach przemysłu spożywczego itp.), ale także rur i kształtek kanalizacyjnych. Kamionka może być wykorzystywana również do produkcji naczyń, które, w odróżnieniu od naczyń z gliny wypalanej bez szkliwa, nie przepuszczają wody.

R17ry9nAskmvl

Zdjęcie przedstawia małe naczynie z dwoma uchwytami i niebieskim zdobieniem.

R11HCtHL5h3n1

Zdjęcie przedstawia ciemnoszary metaliczny proszek usypany w kupkę, na szarym tle.

R1Zvg7jeqLJgR

Na zdjęciu znajduje się obrączka, której boki pokryte są wzorem z rombów.

RH79FeCF700aq

Zdjęcie przedstawia otwornicę do płytek umieszczoną na wewnętrznej części płytki. Urządzenie przypomina kształtem krótki walec z pierścieniem u nasady. W walcu znajduje się mniejszy walec, a w nim wiertło.

R1UAak0ppqIJg

Na zdjęciu znajduje się garść brązowego proszku, który lekko połyskuje.

R1G3Sy2vlvjMj

Zdjęcie przedstawia dwie części toczne łożyska kulkowego. Są to dwa pierścienie złożone z kulek połączonych tworzywem sztucznym.

RYKLFtnQ4tsqC

Zdjęcie przedstawia trzy elementy: ucięty stożek pusty w środku, kulkę i walec, wykonane z połyskującego ciemnoszarego materiału.

Słownik

Bibliografia

Flis B., Wyszyńska A., Zarys Technologii Ceramiki, Warszawa 1984, wyd. 4.