Nauka o materiałach ceramicznych
Termin ceramika odnosi się do różnych nieorganicznych materiałów niemetalicznych. Ceramika stosowana w przemyśle nazywana jest ceramiką wysokowydajną lub ceramiką techniczną. Dzięki specjalnym i zaawansowanym procesom produkcyjnym, wysokowydajna ceramika jest wykorzystywana w wielu sektorach budowy maszyn. Poniżej przedstawiono zalety tego materiału i możliwe obszary jego zastosowania.
Więcej informacji na temat ceramiki
- Odporność na korozję
- Ekstremalna wytrzymałość
- Wysoka odporność termiczna
- Wysoka odporność na zużycie
- Różne kształty
Definicja wysokowydajnej ceramiki
Ceramika to związki pierwiastków metalicznych i niemetalicznych. Słowo keramos, pochodzące z języka greckiego, oznacza „glinę garncarską”. Ceramika odnosi się zarówno do materiału, jak i produktu z niego wykonanego.
Wysokowydajna ceramika, znana również jako ceramika techniczna, różni się od konwencjonalnej ceramiki precyzyjnym przetwarzaniem. Sekret tkwi w mikrostrukturze. Określone uziarnienie, które musi mieścić się w zdefiniowanym zakresie tolerancji ze względu na czystość i wielkość ziarna, ma decydujące znaczenie dla pozytywnych właściwości.
Syntetycznie produkowany proszek ceramiczny ma wysokie wymagania dotyczące czystości chemicznej i jednorodności, których nie mogą zapewnić naturalnie występujące surowce. Powstała w ten sposób różnorodna ceramika o wysokiej wydajności jest wykorzystywana w budowie maszyn.
Właściwości ceramiki
- Odporność na korozję
- Odporność chemiczna
- Brak przewodności cieplnej
- Niemagnetyczna
- Niska przewodność elektryczna (modyfikowalna)
- Plastyczność
- Ekstremalna trwałość i stabilność wymiarowa
- Wysoka odporność na zużycie
- Odporność na wysokie temperatury
Wysoka odporność na zużycie i twardość
W porównaniu z innymi grupami materiałów, ceramiki są wyjątkowo twarde. Występują jednak różnice w zależności od struktury i rodzaju materiału. Test twardości jest przeprowadzany zgodnie z metodą Vickersa (HV). W przeciwieństwie do materiałów metalicznych, materiały ceramiczne nie ulegają odkształceniom plastycznym w temperaturach pokojowych. Mimo to w próbce powstaje mierzalne odkształcenie, któremu jednak towarzyszy silne pękanie promieniste i boczne.
Stosowana przez nas ceramika Si3N4 ma twardość Vickersa do 1700 HV 10. Dla porównania, zwykła stal łożyskowa 100Cr6 ma około 700 HV 10.
Wysoka odporność termiczna
- Ponieważ ceramika zachowuje swoją wytrzymałość i sztywność nawet w wysokich temperaturach, możliwe są zastosowania wysokotemperaturowe.
- Przewodność cieplna materiału zależy od jego porowatości i wielkości ziarna. Małe szczeliny i fakt, że powietrze jest słabym przewodnikiem ciepła, ceramika ma korzystną właściwość niskiej przewodności cieplnej.
- Maksymalna temperatura zastosowania zależy od procesu produkcyjnego.
Przegląd ceramiki wysokowydajnej
| Przegląd | Przykład produktu |
|---|---|
| CERAZUR | |
| Z141 | |
| Si3N4 |
Zastosowania ceramiki wysokowydajnej
W wielu obszarach, w których metale i tworzywa sztuczne powodują problemy w procesie, stosuje się wysokowydajną ceramikę. Zalety i pozytywne właściwości materiału nieustannie tworzą nowe obszary zastosowań i rosnący rynek zbytu.
Przemysł chemiczny, spożywczy i farmaceutyczny
Specjalne wymagania w tej branży wymagają zastosowania specjalnych materiałów, takich jak wysokowydajna ceramika. Niektóre właściwości, takie jak odporność na kwasy i ługi, a także substancje trące, umożliwiają stosowanie ceramiki w wielu filtrach, wykładzinach, wypełniaczach, armaturach i zaworach. Wysoka odporność na korozję i niski poziom reakcji z innymi substancjami wykluczają niepożądane reakcje chemiczne z przedmiotem obrabianym. Zapobiega to uszkodzeniom produktu końcowego. Szczególnie w przemyśle spożywczym niektóre materiały ceramiczne spełniają normy higieniczne. Jednym z przykładów produktów jest ceramiczny kołek podporowy
Przemysł elektroniczny
Ze względu na specjalne wymagania produkcyjne, przemysł elektroniczny wymaga również stosowania specjalnych materiałów. Wrażliwe i złożone komponenty do obróbki oraz wysoka częstotliwość cykli to wymagania, które wymagają zastosowań ceramiki.
Często stosowane tworzywo sztuczne nawet w przybliżeniu nie jest tak odporne na zużycie jak ceramika. Kolejnym wymogiem w przemyśle elektronicznym jest neutralność elektryczna i elektromagnetyczna stosowanych materiałów. Do zastosowań wysokoczęstotliwościowych, niskoczęstotliwościowych i indukcyjnych można tu również skorzystać z jednej z wielu wysokowydajnych ceramik.
Branża motoryzacyjna
Wysokie wykorzystanie automatyzacji i unikanie przestojów to cechy charakterystyczne dzisiejszych linii produkcyjnych w branży motoryzacyjnej. Wyzwaniem technicznym, któremu należy sprostać, jest maksymalizacja żywotności lub okresu użytkowania. Pozytywne właściwości wysokowydajnej ceramiki, takie jak ekstremalna trwałość, wysoka odporność na ścieranie, korozję i temperaturę, zwiększają niezawodność i jakość procesów. Niskie zużycie zwiększa trwałość i skraca okresy między wymianami komponentów.
Jako przykład zastosowano tu kołki z ceramiki. W urządzeniach z bardzo dużą częstotliwością wymiany i liczbą cykli, kołki kompensują bardzo duże zużycie. Dzięki temu trwałość może zostać wielokrotnie zwiększona.