ZÁKLADY SKLÁŘSKÝCH A KERAMICKÝCH TECHNOLOGIÍ Semestr: 5Rozsah: 2 / 1Vyučující: Prof. Ing. Josef Matoušek DrScPředmět navazuje na: Anorganická chemie, Chemie a fyzika pevných látek, Fyzikální chemie, Chemické inženýrství, Chemie anorganických materiálů.Kontrola studia: ústní zkouškaDoporučená literatura:

Hlaváč J.: Základy technologie silikátů, SNTL – ALFA , Praha 1988 Hanykýř V., Kutzendörfer J.: Technologie keramiky, VEGA, Praha 2000Fanderlik I.: Vlastnosti skel, INFORMATORIUM, Praha 1996Shelby J.A.: Introduction to glass science and technology, The Royal Society of Chemistry, Cambridge 1997Rao C.N.R.: Chemistry of advanced materials, Blackwell Sci.Pub., Oxford 1993

Obsah předmětu: Anorganické nekovové materiály – základní typy a jejich

charakteristika Základní látky a systémy, skelný a krystalický stav Základy technologie anorganických skel – suroviny, tavení,

tvarování, chlazení Hlavní typy anorganických skel a jejich vlastnosti Sklokeramické materiály, princip výroby, typy a vlastnosti Struktura, fázové složení a vlastnosti keramických materiálů Základy technologie keramických materiálů Hlavní typy keramických materiálů a jejich vlastnosti Keramika na bázi oxidů, karbidů a nitridů, konstrukční keramika Anorganické nekovové povrchové vrstvy Anorganické nekovové biomateriály Žárovzdorné materiály – typy a vlastnosti Základy technologie anorganických pojiv, mechanismy tuhnutí a

tvrdnutí Hlavní typy anorganických pojiv a jejich vlastnosti

MATERIÁLY ANORGANICKÉ ORGANICKÉ KOMPOSITNÍ

(POLYMERNÍ) 

KOVOVÉ NEKOVOVÉ MAKROKOMPOSITNÍ 

Anorganická skla NANOKOMPOSITNÍ 

Keramické materiály (molekulární komposity - 

Sklokeramické materiály Ormocery, Ormosily) 

Anorganická pojiva 

Monokrystalické materiály 

Povrchové vrstvy a povlaky

HISTORICKY DOLOŽENÝ VÝVOJ SKLA A KERAMIKY

První hliněné nádoby 7 000 A.C. Turecko, Blízký východ Hrnčířské výrobky 6 000 Blízký východ Pálené cihly 4 000 Mesopotamie Skleněné ozdoby 2 500 Egypt Foukání skla 100 Syrie

HISTORIE VÝROBY KOVŮ Objev výroby mědi z roztavené rudy 6 000 A.C. Anatolie Těžba rudy a výroba mědi 4 000 Egypt Objev bronzu (90 Cu, 10 Sn) 3 600 Střední východ Výroba železa 1 400 Malá Asie výroba oceli 100 Evropa (Keltové)

ANM – SCHEMA VÝROBY

tavení – čeření – tvarování – chlazení - SKLO

tvarování – sušení – výpal – chlazení - KERAMIKA

pálení – chlazení – mletí - CEMENTY

SUROVINY tavení – tvarování – řízená krystalizace - SKLOKERAMIKA

tavení

krystalizace - MONOKRYSTALY

rozpouštění

SUROVINY Křemičité: SiO2 - křišťál , křemence ( 0,x % Fe2O3, Al2O3, resp. CaO ) - křemičité písky

Křemičitany-živce KAlSi3O8(ortoklas), NaAlSi3O8(albit), CaAl2Si2O8 (anortit)

-         pegmatity ( živce + SiO2) -         wolastonit (CaSiO3) -         silimanit (Al2O3.SiO2) -         zirkon (ZrO.SiO2) -         mastek (3MgO.4SiO2.H2O) Jílové zeminy (kaolin, jíly, hlíny) Kaolinitické (kaolinit Al2O3 . 2SiO2 . 2H2O), montmorilonitické ( montmorinolit Al2O3 . 4SiO2 . H2O)

VÁPENATÉ a HOŘEČNATÉ Vápenec (CaCO3), dolomit (CaCO3.MgCO3), magnezit (MgCO3), sádrovec (CaSO4.2H2O)

HLINITÉ Hydrát hlinitý, oxid hlinitý, přírodní a syntetický korund Živce, kaolin, znělec, čedič

BORITÉ Syntetické – kyselina boritá (H3BO3), borax (Na2B4O7 penta a

dekahydrát) Přírodní - rasorit a colemanit

ALKALICKÉ Sodné – soda, hydroxid sodný, sulfát – Na2SO4, ledek sodný,

chlorid sodný Draselné - potaš (K2CO3), ledek draselný, hydroxid draselný Lithné - přírodní minerály spodumen, petolit, lepidolit - syntetické ( Li2CO3, LiNO3)

ZÁKLADNÍ LÁTKY - OXIDY

Oxid křemičitý: polymorfismus, charakter a teploty přeměny, stechiometrie, tavení, vypařování, sklotvornost Oxid titaničitý: modifikace, příprava, vlastnosti, fotoaktivita Oxid boritý: příprava, vlastnosti Oxid hlinitý: výroba, polyformismus, kalcinace, vlastnosti Oxid zirkoničitý: modifikace, vlastnosti

Oxid titaničitý: polymorfismus,použití

TiO2

Přírodní suroviny: anatas, brookit (TiO2+ příměsi), rutil (TiO2),ilmentit (FeTiO3)Technická výroba:

H2SO4 OH- T FeTiO3 → FeSO4 + TiO(OH)2 → Ti(OH)4 → TiO2

Fázové přeměny:

800°C 1040°C

anatas (tetrag.) → brookit (romb.) → rutil (tetrag.) vzduch, 1843°C

rutil → tavenina kyslík, 1900°C

→anatas, brookit – metastabilní, stálé jen s příměsemiDalší oxidy: TiO2-x (změna barvy), Ti2O3, TiO, Ti2O

B2O3

Skelný (samovolně nekrystalizuje), hygroskopický T cca 200°C

H3BO3 → HBO2 → tavenina

T 740 °C

Na2B4O7 . 10 H2O → Na2B4O7 . 5 H2O → tavení

Al2O3

výroba hydroxidu a oxidu hlinitéhopolyformismusvysokoteplotní kalcinacepožadavky pro výrobu keramiky