Vlastnosti a použitie technickej keramiky /pdf

Vlastnosti a použitie technickej keramiky /pdf

Vlastnosti a pouziti technicke keramiky
Vladimir HanY~f
Ustav skla a keramiky. V CHT Praha
Abstract
I
Tabulka 2: Korundova keramlka Sainl-Gobain Adranced Ceramics
Technicka keramika
us~~nll
nahrazuje ostaln; materil:lly vsude
tam, kde S8 uplati'iuji jeji specificke vlastnosli, zejmena odolnost proti
vysokym teplotam, chemickym cinidlum i mechanickemu opoti'ebenL
Jeji aplikaci v uvedenych pi'ipadech umoznilo dosazeni prakticky
strojirenskych presnos\f s minimalnimi tolerancemi a nfileti!e zvyseni
reprodukovatelnOSli pfedevsim jejJch mechan ickych vlastnostL To
dokazuji vybrane hodnoty z prospektu soudobych pi'ednich vyrobcu
technicke keram iky.
V oblasti leehnicke keramiky dominujf yYrobky z oxidove i neoxidove
keramiky. Z oxioove je 10 korundova keramika, kl era pi'edslavuje eca
70 % sveloveho Irhu lechnicke keramiky, nasledovana keram ikou zirkoniCitou, z neoxidcve je to keramika z karbidu ci nitridu kremiku.
Jsou 10 zejmena yYrobky ze slinulYeh materiillu s vysokou mecha·
niekou, ehemickou a abrazivni odolnostf. klere nalezly pouziti pi'edavsim v ehemickem, strojirenskem, potravinafskem i farmaceulieMm
pn.imyslu a v medicine.
Ved le betnych trubek, kapilar, kelimku, laboralorniho nadobi, spalovacfch lodicek, mlecich leles, voditU i pruvlaku a vyplni do chemickych destil acnich kolon, to jsou plunzry kyselinovzdornych cerpadel,
pisty mikrodavkovacu koroznich kapalin speeiillnich pfistroju, ruzna.
tesnen i, treei, kulickova a valiva. loziska, SQucasti korozi edolnych
ventilu, noze do rezacek aped. Jedna se zejmena 0 specialni soucaslky s brousenym ci lestEmym povrchem, s velmi uzkymi tolerance·
mi rozmeru.
8iokeramika naehilzi uplatneni napf. v oblasti kostnictl a zubnich
implanlalu, endoprotez apad.
V dalsim jsou shrnuty neklere zakladni vlaslnosti keramickych
materialu uvadenych jednoll ivymi vyrobci technicke keramik y na velelrhu Achema 2003 ve Fra nkfurtu n, Mohanem.
Nejvetsim svetovym vyrob cem prumyslove keramiky pro termomeehanicke apl ikaee Je skupina Saint - Gobain.
Saint - Gobain Advanced Ceramics Desmarquest, Evreux Cedex
(Francie) II I nabizela v")rrob ky ze steatilu a cordieritu a ze sedmi druhu slinule korundove keramiky s 95 af 99,9 hmoln. % oxidu hliniteho,
viz lab. 1 at 3.
AF 950
TS 150
T 199
TS271
Sioten! (AJ 203J
95"10
97,7%
99,2%
99,4%
Hustota (gcm"J)
3,60
3, 70
3,87
3,88
P6rovilost {'!oj
0
o
0
0
Pevn ost v ohybu Rf (MPa)
220
280
310
320
Pevnost v tlaku Rd (MPa)
1500
> 2000
> 2000
KI (MPam°.5)
7,S
7,5
900
Vlaslnost
3,'
20 00
3,
(K- 1)
' ,5
6
(Jkg-1K-1)
980
50
22
•o
900
). 2O-1I)(I"C (Wm -' K" )
3
29
35
> 10'2
> 10"
> 10'4
> 10'4
14,2
2o
20
20
1500
17 00
1600
1700
(l
e
m-I£m"i: 1 0~
,
M~ my elektr. odpor (Uem)
Oieleklricka pevnost (kVmm·l )
Max. teplota pou1iti (OC)
Tabulka 3: Korundova keramika Sainl·Gobain Adranced Ceramics
Vlastnost
SIo2en i (AI 20 3 ) (%)
Hustota (gcm' 3)
P6rovitost (%)
Pevnost v ohybu
Pevnost v tlaku
Rt (MPa)
I\i (MPa)
KI (MPa mo,~
,
C D 2G-IOO'C
> 10'4
> 10'5
> 10 15
20
20
20
1700
1800
1700
elektr. odpor (Oem)
0,5
,
C. m-l00'1 (Jkg" K")
(Wm·I K·1)
),
801J
850
3
2
Max. teplo ta pou~iti (OC)
1300
1000
,
Poznamka: a je koeficlent delkove teplotni roztainosti, C, je mArne teplo
pff konstantnfm tlaku, A ie tepelna vodivost
> 2000
29
0
9
350 / 570 HIP
29
P6rOVItOSi ('¥o j
(l m-l000'C 10-6 ( K"j
320
1500
29
)
Max. teplota poutit! (OC)
11 0
310
>2000
1025
2.4
> 500
0
' ,6
91tO
2.7
140
3.98
0
8.6
Hustota (gcm' 3)
> 900
3,85
0
1025
Cordierit C145
I\i (MPa)
3,85
(Jkg -I K-')
Si0 2MgO AI 0
PevnOSI v tlaku
99,9
4,6
Steatlt ST221
Pevnosl v ohybu Ftc (MPa)
AF 999
99,1
4,6
SiO MgO AI203
Vlastnosl
AF 997
99,S
' ,6
). 2O-10IrC (Wm -'K"
M~ rny
AF995
10-6 ( 1(1)
Oielektrieka pevnost (kVmm· I)
Siof eni
5,2
Poznamka: Kleje /omavahouievnatost, pHk/ady pouiili: AF 950 - tesnAni,
kelfmky, Irysky sva;ovacf, TS 150 - soucasli ele ktranickych zaHzeni, spoje
keramika -kov, T 199 - nols ;szacek papiru, prurlaky, texlilnf a kabelove
vadite, TS 271- vysoce oleruvzdorne soucaslky, pisty cerpadel.
a
Tabulka 1: Sainl·Gobain Advanced Ceramics DesmarQuest, Evreux Cedex
(Francie)
•
' ,5
PNklady pouiiti:AF 995 - kosmlcU technika, 10iiskove kullcky, IzoiMOry,
AF 997 - eleklronicke kamponenly, pyromelry, chemicke komponenty,
AF 999 - biokeramika, pisty vysoce nam;ihanyc h cerpadel
Saint - Gobain Advanced Ceramics, Auvers·Saint·Georges
(Francie) [21 vyrabi lestene loziskove kulicky z nitrid u kremiku typu
CERBEC. Maji 100 x vy ssi i ivotnost ve srov nani s ocelovymi pfi vynikajiei korami odolnosti, elektrieke izolacn osti a nem agneti cnosti,
s pevnosliv lIaku eea ti'ikrat vyssi nez maji k uliCky ocelove a s cca polovicni huslolou materi alu. Ve Franeii
vyrabeji od roku 1999
(zavedeno podle East Granby v USA).
,e
9
Tabulka 4: Vlasfnosli foiiskovjch kuficek Sainl- Gobain Advanced Ceramics
Vlaslnosl
Oce152100
vzdueh
7,6
7,8
7,8
64
66
66
700
700
700
880
880
210
800
..0
21 0
800
123
0,28
10,1
0,28
10,1
320
10,
180
5,
180
1,
Oeel44OC
3,2
>78
1600
Hustota {oem.,]} .
Tvrdosl Rockwell) IRe}
rdos, JViekers)
(komm"
Pevnosl v tlaku Rd (MPa)
Youngilv modul E(MPa)
Pevnosl v lahu R. MPa
Poissonovo frslo
(%. 10"6 {K"1
Ii:
Max, leplota poutili (OC
Zivotnost
Odoillost oroli korozi
Eleklrick.i vodivost
Magnetismus
(k;e152100
vakuovana
CERBEC
Si N
3000
320
800
190
800
028
0,26
2,9
1000
> 100x
Vyn ika"iei
Izolator
ori'atelna
vodic
magnelieka
Siaba
slaba
Vodit
vodic
magneticka Magnetiek.1
Firma Schunk Materials, Heuchelheim (SRN) [3] vyrabi jak oxidovou
keramiku, tak keramiku z nitridu kremiku a materi.3ly na bAzi uhliku.
Grafitove matenaly jsou zarovzdorne na vzduchu do teploly 400 °C
a v ochranne atmosfere ai do teploly 2500 QC. NesmaCf se roztavenou oceli ani jinymi kovy" Vyrabi se z nich elektrody, lisly, kelimky, uHiee, trubky, ruzna tvarovky a specialni kelimky ci trubice z vysoce cisIe-ho gralilu polafene vrstvou SiC.
Uhlikove materialy zpevnene uhlikovYmi vlakny CFRC (Carbon Fiber - Reinlorced Carbon) se ve srovnani s materiitly uhliko...ymi (C/C)
vyznacujivysokou tuhosl i a mechanickou pevnosti i pfi vysokych l eplotach. Klemikem infillrovany uhlik zpevneny uhlikovYmi vlakny
C/C-SiC (Silicon infiltrated Carbon Fiber - Reinforced Carbon) se pouiiva napf. na vysoce namahane brzdove disky zavodnich aut vcetne
Formule 1. Jsou 0 70 % lehCi nei disky ze sede liliny, jsou velmi odolne proti opol/ebeni a zachovavaji si vysokou luhost a mechanickou
pevnost i pi'i znacnych teplotnich zmenach .
Povlaky z karbidu ki'emiku se pouiivaji napt'ona zrcadlech pro kosmicka ultra lehka optoelektronicka zarizeni.
Glynwed GmbH, Videl'i (Rakousko) [4) drive Friatec pouiiva oxidovou keramiku typu Frialit - Degussit (99,7 % A1 20 3) na trubky, veetn/[!
trubek profilovanych na vinuti odporovych peci, kapilary, tyee, pisty
davkovacu, pouzdra vakuovych elektronickych zai'izen i, lofiskove
kulicky, kelimky a dais!.
Tabulka 5: Pffklad vlastnosli Itorundove keramiky Glynwed GmbH, Viden
(Rakousko)
Vlastnosl
Huslota {oem.,]}
P6rovilosl ("to)
Stredni vellkosl zm him
Strednl veil kosI p6ril (urn)
Pevnosl v ohvbu R. CMPa
Pevnosl v tlaku Rd (MPa)
"C .
10'
~23
~24
3.7-3,95
3,4- 3.6
0
10
0-5
40
5
150
1000
8.5
300
3500
8,5
900
30
,",
,
JkQ"IK"I)
•e(Wm"'K"1
M~ rny elektr. ad or 20°C Oem
Oieleklricka pevnost kVmm"'j
Max. teolata Dauzit( ·C)
10
70
5-20
70
300
8,5
22
-
-
1950
1950
1950
;>
Poznamka: o.bsah AltO! je 99, 7 %
AI 25
2,8-3.1
!>-2O
10 14
Tabulia 6: Vlastnosti slinute korundove keramiky Glynwed GmbH
Vlaslnosl
SIOMnl AI 0 %
Huslola (ocm,3)
Tvrdosl Knoop,l00g} IMPa
Pevnosl v ohvbu R. MPa
Pev(losl v tlaku R.. IMPa}
Weibullilv madul m
10-6 (K"1
C 'r (Jko· 1K·1)
,e iWm·1K"1
M~rn " elektr. ad or Oem
Max. teplota pou ~ili °C
F96
F99.7
96,0
99.1
3.7 3,8
3,9-3.95
4.10-4.15
20000
300
3000
, 10
8,5
900
23000
350
23000
450
3000
"
,
FZT
3500
,10
8,5
900
30
25
10 14
,10
8,0
850
25
10 14
1700
10 14
1950
1700
Poznamka: FIT fe keramika z jemnozmneho AltO; slabilizovaneho IrOt
Dalslm sortim entem jsou vyrobky z oxidu zirkonicite-ho slabilizovaneho oxidem hlin itym , eastecne stabi lizovaneho oxidem hoi'ecnalym
a nebo oxidem ytritym a potom tetragonalni oxid zirkonicity castecn~
stabilizovany oxidem ytrirym.
Tabu/ka 7: Vfastnosti sfinute zirkonicile a neoxidolle keramiky G/ynwed GmbH
Vlastnost
Sioieni
Huslota loem·3\
Tvrdost KnOOO,10001iMPa
Peynosl v oh bu R.I MPa
blPevnOSI v lIaku R.! (MPa)
WeibullUv modul m
10"6 K"1
C <- (JkO"I K"1
r.(Wm"IK"l)
"
,
I M6rnVeklktr.odoor20·C ncm
Max, leolota
oou~iti
°C
Fl"
Z,O
5.1
17000
500
2000
> 20
10
400
2.5
1010
900
FZY
SiC 198
Z,
SIC Z""
6,Q-6.1 5.5-5,8
3,1
18000 17000 21000
800
350
350
2200
2000
1200
,15
,10
11
10,5
44
400
400
900
2,5
2,5
90
10"1
1010
1010
1200
1500
1400
FZMIK
HP79
Si N
3,2
17000
750
3000
>20
32
800
40
10 14
1400
Poznamka:
FIM castecn6 stabllizovany MgO, FIM/K castecnestabilizovano Y20j ,
FlY je pevnye/ektrolyt castecne stabilizovany Yt 03 , ~ sloieni (8- 12%Si)
Firma H.C. Starck Ceramics GmbH & Co. KG, Selb (SRN) [5] se
vyznamne podfli na nahrazovani kovu u soucastek namahanych korozi ei olerem v chemickych 'zarizenich napf. pluniru v chladicich
pumpach, ve Ii'ecich i valiyYch loiiskach, tryskach apod ..
Vyrabi take kulicky do lof isek z Si3N4 s vYbornou kulatosti, s minimalni odchylkou od pnjmeru i vlnitosti, s drsnosti poorchu 0,013 IJm .
Dale soucastky ze slinovaneho karbidu kremiku (SSiC), infiltrovaneho kfemikem (SiSiC), z oxidu hliniteho a zirkonieileho a z tilanieitanu
hlinileho AI 21iOS "
Tabu/ka 8: VfaslrJosli keramlky H.C" Starck Ceramit:S GmbH & Co. KG, Selb (SRN)
Vlastnost
SI01e(li
Hustota (gem"3)
Tvrdost HV10) IGPa
Pevnost v Ohybu R, MPa
K MPamO,5 "
Weibulluy modul m
' 10"~
wm"'K"1
Max, tcolota oou~ iti °C
," .
'"'
SSiC
SiSiC
31
25
3.05
AI-titanat
AI TiO
>3,25
400
3,0
,1 0
4.5
100
,10
4,0
110
5
,20
1
,10
0
1,5
1600
1350
1300
20
360
3,6
AIO
3,9
20
300
47
, 10
7,8
25
1500
60
12
800
100
, 10
110
2
800
Poznamka: • 4 bodovj ohyb 40/20 mm, -- ICL metoda (indentorova metoda)
TabuJka 9: VJastnosti keramiky H, C, Starck Ceramics GmbH &Co. KG, SeJb (SRN)
NO - SSN
A 7000
Si N
> 3,22
Vlastnost
S loze~i
(AID
Huslota (gcm'3
"
Tvrdos! HV10 GP,
Pevnes! v ohvbu R MPo ' RT
Pevnes! v ohvbu R MP, *1200 o G
Pevnes! v ohvbu R, (MPa *1350 o G
MPam Q,5) *.
lS
> 700
> 450
> 250
,
6,7
,12
3.4
20
Weibulluv modul m
• 10'6
a
o
)..20 G(Wm" K"
GO SSN
N3D 00
SI N
,3,23
lS, 2
,8 00
,6 50
,S 00
6, 5
,1 5
3,4
25
12 00
"
Max. teplota pou1iti na vzduchu (OC)
1000
HIP-SSN
N 8000
Si N
> 3,23
15,2
> 900
> 650
> 400
6,0
> 15
3,4
25
1200
Pozmimka: ~ 4 bodovy ohyb40!20 mm, ** JCL metoda, RT znacf pokojovou
teplotu
H.C. Starck GmbH, Goslar (SRN) [6] je take vyzn amnym dodavatelem prasku od kovovych pres karbidy po oxidy a smesne oxidy pro
termicke i plasmove nanaseni oehrannych vrstev na kovove povrchy.
Firma BCE Special Ceramics GmbH, Mannheim (SRN) [7] dodava
komponenty pokroCile keramiky pro koroznf a ab razivni prostfedi,
medidnska zafizeni a pfistroje, sklMslvi, mei'ief tech niku, elektroniku
a pro zafizeni pro spajenf a svarovan i.
K dispoziei maji dva ma!erialy korundove kerami ky s 96 a 99,7 %
oxidu hliniteho, pet materialu na bazi castecne stabi lizovaneho oxidu
zirkoniCiteho veetne tarove lisovaneho, keramiku z 99,5 % oxidu hoi'ecnateho, ze slinovaneho karbidu kremiku (SSiC), inliltrovaneho kfemikem (SiSiCj a iarove lisovaneho (HP SiC) dale n itrid ki'emiku a 10
jak slinovany (SSN), tak iarove lisovany (HP SN), ia rove lisovany nitrid boru (HP BN) a slinovany nebo iarove lisovany karbid boru B4 C.
Nabizeji take keramiku z titanicitanu hliniteho. Z uvedenych malerialu
mohou vyrabel komponenty ai do presnOSli rozmer 0,003 mm.
u
Tabulka 10: Vlastnosti keramiky BCE Special Ceramics GmbH,Mannheim (SRN)
Vlastnost
Siozeni
Hustota {gcm'3
Tvrdo st (HV
GP,
Stredni velikost zm !Um)
Pevnost v ohvbu R. (MPa
Kit. (MPamO, 5) .,
A -997
AID
3,9
1800
Wm " K"
5
340
4,3
10
8,5
30
Max, teplota pouliti (0C)
1650
linO Weibulluv modul m
• 10' 5
r ,"
,',
,
Z- 700
Y - TZP
6,0
1300
Z-7O)3lG. BN -500
HIPY-TZP HP-BN
5,51
20
1400
190
O}
O}
820
1200
10,5
6,0
C-300
Be
2,5
Tabulka 11: Vlastnostfkeramiky CoorsTek California Operations, Newark (USA)
Vlastnost
Siozeni %j
Husto!a (Qcm·3 )
Tvrdost Rockwell 45 N
Stfed~i velikost 2rn (um
Pev~osl v oh bu R. MPa
MPamO. 5
,
a
C
,
• 10'·
Jko'1 K'1
Wm'1K'1
,',
Max, teplota pouziti
°c
Mulli!
AD -999
Ce TZP
Ce ATZ
AS
2,8
99,9A1,O
3,96
CZA
5,58
PURE SiC
SiC
3,21
7,4 •
-
CZ
6,2
78
81
-
10
170
2
5,3
950
3,5
-
-
-
-
552
45
8.4
830
9
910
7,5
11,3
10,4
550
4-5
4,3
-
-
-
-
36
2,9
1400
5,2
260
1500
-
1700
Poznamka: * Knoop 100 g, A3S2 =3A120 3 2SiOz,CZA =Ce02lr02 AI2 03 ,Cl
=CeOzlrOz
Tabulka 12: Vlastnosti keramiky CoorsTek California Operations, Newark (USA)
Vlastnost
Siozeni'
Hustota (ocm'3\
YTZP
Z,O
Y TZP HIP
6,02
6,02
Z,O
81
Tvrdost Rockwell 45 N
Pevnost v ohybu R MPa
Lomova houzevnatost K,,, (MPamO,5)
« - • 10'6 (K"j
81
900
13
1300
10,3
10,3
Odolnost proti teplotn im sokum (oG)
),
Wm"K"
350
2,2
350
2,2
Max. teplota pouziti °G)
1500
1500
13
Poznamka: ~ stabiJizovano Y203
3000
20
-
10,5
11
2
2
2.2
35
400
3
10
5
40
1200
1200
2400
1900
70/30'
Vyrabi dily z porcelanu , mullitove keramiky a ze sesti (ei sedmi) korundovych materialu s nulovou otevrenou porovitost[ a ze sesti zirkonieitych materialu: CeATZ (Ceria Partially stabilized Alumina Toughened Zirconia), YTZP (Yttrium Partially stabilized Zirconia), TTZ (MgO
Partially stabilized Zirconia),
Ve vyrobnim programu maji take ti'i malerialy na bazi SiC. Cisty
SiC - CVD SiC (cistola je vyssi net 99,999 0/0) (Chemical Vapor Deposition), SC 2 reakcne vazany SiC a SC 30 slinovany SiC.
Poznamka: .. tldaje kolmo a rovnoMinese smerem lisov.ani, ** ICLmetoda
Firma FRIATEC AG, Division FR IALIT - DEGU SSIT, Mannheim
(SRN) [8] nabizi vyrobky ze tff druhu korundove k eramiky - ro ury,
tyeky , kapilary, spalovaci lod icky , kelimky apod. s pouiitim ai do
teploly 1950 °c {z toho dva druhy s velmi dobrou 0 dolnosti vuei nahIym zmenam teploty vzhledem k modifikovane mikr ostruklui'e), dale
dva druhy zirkonicite keramiky stabilizovane oxi dem hoi'ecnatym
(s uiitfm do teploty 900°C) a oxidem ytrilym (do 15 OO°C).
Spolecnost CoorsTek California Operations, C A 94 560 Newark
(USA) [9 ] pouiiva pri svych vyrobnich operadch inJ ekeni vsti'ikovanf,
kalandrovani a vidcovani, taieni, spojovani vypale m, pistove, izostaticke a iarove lisovani, litf suspenzi do lorem, lili lolii ze suspenzi. Vyuiiva pfesne brousenf a lestenf jak pfed vypale m, tak po vypalu,
opracovani laserem, pokovovanf, spojovanf kovu s keramikou, specialnf povlakovanf apod.
Firma TKT, Technische keramik Thayngen, METOXIT AG, Thayn gen (Svycarsko) [10] vyrabi oxidovou keramiku , biokeramiku a elektrokeramiku. Zahrnuje Ifi druhy korundove a etyri druhy zirkonieite keram iky castecne stabilizovane Y 2 0 3 a MgO a pine stabilizovane
MgO. Novou generaci je ATZ keramika tj. zirkonicita keramika
zhouievnatena oxidem hlinilym stabilizovana oxidem ytritym.
Tabulka 13: Piiklady vlastnostf materiiilb TKT, Technische keramik Thayngen, METOXIT AG, Thayngen (Svjcarsko)
Vlastnost
Siozeni (%)
AI 203
999-050
Zr02/Y203
Zr02! MgO
A1 2Os99,9
PSZ 96,5
Z,O
Hustota (gem'3
3,97
UP 95
Zr02 Y20."l.
6,05
Velikost 2rn (~m
Tvrdost Vickers
Pevnost v ohybu Rj (MPa)
MPamO,5
1,8
0,5
2100
1200
1000-1100
,
a
10'6
Tvarovanf
}.(Wm,l K,')
"
500
4
8,0
5,7
50
1500
Zr021 AI 20 3
IY 0
ATZ
76/20/4
5,5
0,4
1400
2000-2400
8
10
500
10
10
IP,HIP
IP,FP,H IP
FP, IP
IP,FP,HIP
3D
2,5
2,0
6
10
9
11
I
C JkO·1IC1
.,0
Max. teolota Doufiti I·e
PouM'
'''0
500
1000
BiD, kulifky,
BiD, d~y
dily
550
1000
600
1000
Roury,
Ot~ruvzdor.
desky, dHy
dily
Spolelnost Carpenter Advanced Ceramics Inc., Auburn CA
95602 (USA) [11) pi'edvadela velke piesne opracovane a vylestene
d fly ze zirkonici te keramiky stabilizovane oxidem hoieenatYm paten-
tovaneho slozeni.
Keramika MS Grade rna vysokou mechanickou pevnoSI i houzevnalosl a prumernou odolnost proti leplotnim sokurn. Jeji pouZi!i sa
doporucuje do 550 °c s minimem soku. TS Grade je vybornym materi81em naopak pro aplikace v prostfedf s mihlymi zmenami teplolY.
Vyrab eji komponenty af do prumeru 500 mm s tlousl'kou steny do 50
mm. Jsou to dfly mimofad ne odclne zejmena proti oteru a korozi ureene do cerpadel a ventilti, slouzi take jako loiiska ci oblofeni cyklonO a pod.
Dale vyrabeji dily z korundove keramiky, ze sl inovaneho SiC a tarove lisovaneho Si3N4 , dalsim m aterialem je karbid wolframu WC.
Tabulka 14: Vlastnosti keramiky Carpenter Advanced Ceramics Inc., Auburn (USA).
Vlastnost
MS Grade TS Grade
Alumina
Silicon
Nitride
Si N
HP
,
8-12
5
Zrtl
5,73
1020
630
360
10-15
5
Weibulluv modul m
,30
,30
AlO
3,'
16002000
345
250
5
3,5
10
«
102
375
3 0'
0,47
9,7
7,7
500
3 05
0,47
200
34
1,05
Siof eni
Hustota locm':;
Tvrdos! HV Ikg/mm2)
Pevnost v ohVbu R, MPa 20·CPevoost v 0 I'bu R MPa 820· CI K... MPamo. 20' C
MPamo. 8OO"C
10'
Odolnost teol.
," · C
~ok~m
A :>fl' 1 Wm" W')
C ~ (Jg'\ " )
Zrtl
5,74
1120
725
430
3,2
'_600
5501850
480/630
4,5 / 6
4.5 / 6
12
2,3
500/700
33
0,55
Poznamka: • ctyfbodovY ohyb 3x4x20 mm
Firma Vogt GmbH, Ceramic Components, Henlenleld (SAN) [12J
nabizit>efne komponenty vidy ze dvou druhu steatitove, cordierilove
a korundove keramiky, dale zirkonicite keramiky caslecne slabilizovane oxidem ytrilym nebo horeenatym (podle nonny IEC DIN EN
672 ,.... d~ 3, typ keramickeho materi3lu C 830). Na zvlastni poiadavek
zpracuji dily z keramiky z tilanieitanu hliniteho (AI2liOs), nilridu hliniku
(AIN) a nebo oxidu hoi'ecnateho (MgO).
Tabulka 15: Keramlka Vagi GmbH, Ceramic Components, Henfenleld (SRN)
V1aslnost
Steam C
Cordieri!
221
C410
Aluminiumoxid C
795
Ob'emova hmolnost (Qcm' 3
P6rovitost (%)
Pevnost v ohvbu R. MPa
Pevnost v tiaku R MP,
• 10.6 (K"
a
C
, Jko" K" )
)"
Wm" K"
Odoloost tepl. ~ok~m {"C
Max. teplola DouMi · C
12
Zirkonoxid
C830
5.6-6.0
0
0
>6()
>140
500-1200
1800-2200
> 300
> 900
7-9
11-13
2-4.5
6- '
800- 900 800- 1200 850-1050 450-550
2- 3
1 5- 2,5
19- 30
1,2- 3,5
,80
>140
>280
> 250
1000
1200
1000
1000
, 27
>2.1
<0.5
>3.7
0
>280
>1800
Spolelnost Meccanotecnica Umbra S.p.A., Campello sil Clitunno
(Ualie) (1 3] vyrabi mechanicka lesneni. Jejich iivotnost ureuji Ireni
a oler. Betna uhliko - grafitova tesneni jsou pouZitelna do leploty 250
°c, max. do 350 °C, specialni elektrogra fitova, lak do 450 °C. Nejsou
vSak pi'ilis odolna proti koroznimu pusobeni. Pro teplo tne ei korozne
naroene aplikace sloufi jako stacionarni ci rotujici souCasti keramika
stea titova (maslkova), korundova nebo z karbidu ki'emiku.
Keramieke dily se caslo pouiivaji v kombinaci s d~y uhlikovymi 6i
PTFE (tefionovYmi). Tesnenf, kde je zkombinovana korundova keramika s PTFE je korozne podstatne odolnejsi nez lesneni uhl ikove, ale
vzhledem nizke tepelne vodivosti jak korundove keramiky, lak PTFE
mai i lake omezene pouzili.
Firma Boart Ceramics GmbH, Auma (SRN) [14] ma ve vyrobnim
programu 6 druhu korundovych materialu s obsahem AI 20 3 od 92 do
99,9 % s nulovou otevrenou p6rovitosti. Nejvyssi pevnost v ohybu A!
> 480 MPa vykazuje typ AK 99,9 pri lomove houzevnal osti Kic 5,1
MPam'l2 a Weibullovu modulu m = 20, jeji pouzitf je m oine do
1700 °C. Ova druhy zirkonicite keramiky, Iyp ZYK3 m a. pavnosl v ohybu R, > 950 MPa, lomovou houfevnatost Kic '" 12 MPam' l2 a Weibul luv modul m '" 20, s poutilim do teploty 1000 °c.
Pouzfvajf ruzne zpusoby tvarovani od sucheho a izostalickeho lisovani, lafeni, litidoforem at po vstfikove lili slozirych tvaru. Vypal provadeji jak v beine atmosfere, tak ve vakuu ci ve vodiku. Obrabeji jak za
sucha pred vYpalem, lak po vYpalu s minimalnimi tolerancemi apod.
Firma Rauschert Verfahrenstechnik GmbH , Steinwiesen (SAN)
[15J, vyrabi pro chemicky prumysl fadu druhu vYpll~ovYch prvku z keramiky, plastU i kovU. Keramicke komponenty jsou z kameniny, porcelanu jak ki'emenneho lak hliniteho, korundove ci mullitove keramiky
a cordieritu slinuteho i p6roviteho. Komponenty ruzneho Ivaru napi'.
sedla, rUzne prolilovane kn:i tke trubky, koule i plastvove Ivarovky (Honeycomb monoliths) slouZi jako vy-plne destilacnich, reklifikaenich ei
chladicich veii a kolon, pracek plynu, tepelnych vy-meniku, dospalovacich jednOlek nebo jako nos ice katalyzatoru apod.
Pomerne modernim v')i"robkem jsou keramicke m embrtmy. Vyznaeuji sa vynikajid slabilitou proli vysokemu Ilaku a teplote i prOli koroznimu pusobenf kyselin i zasad a proti abrazi. Umoir'luji konlinualni liltrad
p/i ki'ifovem uspoi'adimi proudu, snadno se cisti. Mozna je i jejich sterilizace napi'. parou a majivysoky VY-kon. Osvedcuji se pri liltraci odpad·
nfch vod (veetne horkych), pfi vyrobe chemikalii. v biotechnologickych
procesech a ve znaene mire v potravinarskem prumyslu.
Inocermic, Geselschafl lur innovative Keramik mbH a Hermsdorler
Inslitut fUr Technische Keramik e. v., Hermsdorl (SAN) [16J dodavaji keramiku membranovych modulu pro mikro, ultra a nanofiltraci do 150 °c
a tlaku 4,0 MPa, ktere jsou odolne proti kyselinam i zasadam. Pioche
membrany sa vyrabeji litim i6lii. Poti'ebne tvary se vyraieji, nebo se po
vypalu refou laserem ei vybrusuji. Membranove Sablony jsou cca 1 mm
\lu ste, laminovimim vysuSenych fOl ii se dosahne tloustka ai. 4 mm.
Kapilary, trubky nebo derovane desky se tvarujltaienim z plastickeho testa Nejmensi vnej~i prumer kapilary je 1,1 mm a Mine trubky
ei trubky s vice otvory (7 af 19) maji vnejsi prumer do 50 mm. Podelne
derovane desky sffl<y 10 1 mm a tloustky 6 mm maji 22 otvoru 0 prumeru 3 mm. Membrany ve tvaru roury s vnejsim prumerem 10 mm
a valcove membrany s vice otvory 0 prUmeru 25 mm jsou dodavany
v pouzdi'e z nerezove oceli. Delka membran se rid i poiadovanym lilIraen im VY-konem.
Pioche membrtmy se vyrabeji ze m druhu korundove keramiky
s o lavfenou p6rovlloslf POI = 26 az 43 % a sti'edni velikosti p6ru d ::
1,8 af 5 ).1m , z li02 keramiky (POI. =42 %, d = 4 ,0 11m), zirkonieite keramiky stabilizovane CaO (POl. '" 43%, d = 1,8 a 311m) a trubkove membrany z korundovEt a titanicite keramiky (POI. '" 35%, d = 5 ).1m).
Firma Keralol GmbH, Stegenthumbach (SAN) 117) vystayovala
keramlcky kapilarne membranovy modul pro mi kro a ultralittraci a pro
separaci plynm3ho vodiku a dale zafizeni pro rychlou rotacni filtraci
s povrchem keramicke membrany 1 az 150 m 2 pro mikro a ultrafiltrac i
v rozsahu od 2 ~lm do 7 nm . Membrany jsou z oxidu hliniteho, spinelu
(MgO.AI 20 3) a nebo oxidu zirkon ieiteho.
Atech innovati ons GmbH, Gladbeck (SRN) 118) zavedla v roce
1991 vyrobu keramickych membran na nasenych na SiC nosie, nyni
se vyrabejf na nosiei z Q-AIP3'
Na nosie z Q-AI 20 3 se nanasi pro mikrofiltraci membranova vrstva
z Q-AI20 3 a pro ultraliltraci vrstvy ze Zr0 2 nebo z Ti0 2 . P6rovilost fil-
=
1-
,
tratofch vrslev je gara ntovana v nasledujicich rozmerech 20 kD; (0 je
jednotka prui'ezu p6ru nazvana darcy 0 = 9 ,B7 .10- 13 m 2 ) a jako sti'edni prumer pOru 0,05; 0,1; 0,2; 0,4: 0,8 a 1,2 11m.
Sortiment zahrnuje keramicke valcove (trubkove) membrany 5 1
af 37 olvery 0 prumeru 2 az 16 mm 0 standardn! deice 1000 rnm
(event. 1200 mm). Pouiitelnosl membranjev rozsahu pH = 1 at 14 .
Membrany se skladaji do modulu 0 !iltratn! plose od 0,05 m2 (testovacQ ai po 10 m2 (provoznQ . Pri kfiiovem uspora.dan i proudu se pouzivajf
pro mikrofiltraci;;:': 0,1 J.lm a nebo pro ultrafiltraci :<::: 0,05 ).1m. Vnejsi stenu
valc;ovyeh modulu tvorf trubky z nerezove oceli. Uspoiadanf pro sterilizaei membri'ln parou se dodava na zaklade zvlastniho pozadavku.
SAPHIRWEAK INDUSTAIEPRODUKTE AG, Brugg (SvYcarsko)
[19) dodava mikrodavkovaei terpadla s piSly a valei z vysoce kvalitni
korundove nebo zirkonitite keramiky s pfesnosti t1.3vkovani < 0,5%,
ryehlosti rotace 0,5 az 500 min·' pro kapaliny 0 viskozite 0,5 az 100
mPas. Speciillnieerpadla zajiSf'ujidavkovaci objemy od 0,0-0,6).11(pri
tlaku 2 MPa) ai do 10,0-170,0 pi (pfi lIaku 0,25 MPa).
Neoceram s.a., Strepy -Bracquegnies (Belgie) [20] dodava presne zabrouSem~ a vylesl€me keramicke d~y do d.9.vkovacich a plnfcfch pistovych
terpadel pro farmaceulickY prumysl z korundove (Pharmalox) a zirkoniCiIe keramiky (Pharmazirc) s nulovou otevi'enou p6rovitosti a vynikajfci oterwzdornosti. Pharmalox s pevnosli v ohybu At = 400 MPa a IoIT"lClVOU
hoLdevnatosti K.c = 3,5 MPam'fl a Pharmazirc s At = 1200 MPa a K.c =
15 MPam lfl. Po namootovani do pislCNYch terpadel se dosahne podslat·
niBho oteru (cca 15x) nei.je tomu u chromown'fch d~u. Tim se take
zaJisti podslatne niiSi zneCiSleni prererpavanych kapalin.
Z udaju ziskanych zejmena v prospeklech uvedenych firem je
moine pozorovat pomerne znatnou variabililu jak merenych velicin,
lak jim pfislusnych hodno1. Pi'es pokrotilou dobu normalizace neni
v§e zcelajednoduse srovnalelns. Zejmena je \feba mil na vedomi,.te
uvadene hodnoly plali pouze pro uvedena zku§ebnitelesa teslovana
za uvedenych podminek. Presto je mo.tne, pfi urCite shovivavosti odbornika, porovnat jednotlive udaje z prospeklu a uvesl nekolik zakladnich vlastnosl i pro jednotlive druhy keramiky, viz tab. 16.
ne
Tabulka 16: Maximmni hodnoty nekle,ych udavanjch
kjth materim;;
Vlaslnosl
Sioreni
At (MPa)
ruo
Z,02
350/570
8DO I
1200 TZP
2200
15
HIP
A ~ (MPa)
5
K MPamO.
WeibulllJv modul m
Teplola pou1iii (0C)
~
3500
4.6
10
1700
,30
900 a!
1500
KeraOlika
Si N
BOO
3000
6.5
,20
IOOOaf
1400
~/aslnosti
SiC
800
1200
3
keramic-
ATZ
2000-240
0
> 2000
10
,10
-
1400 a1
1000
1600
V Ceske Republice ma yYroba lechnicke keramiky lake dlouhodobou Iradid. Je nekolik v'frobcu, kteri si velmi dobre vedou neJen na
domacim, ale i na zahranit nich trzich. Informace 0 jejich aktivilach
jsou vsak tasto nedoslateene. Ne vsichni docenili nap/'. internel,
nebo utast na veletrzich ci vystavaeh. V lab. 17 je ledy alespoi'i
uveden jej ich pravdepodobne ne zcela uplny seznam.
Tabulka 17: Vyrobci lechnicke keramlky a komponenlll v CR
AP Ceram as
Acer s.r.o.
AOVAM v.o.s.
Brisk Tabor as.
Calborundum Electrite as.
CeramTec Czech Reoublic s.r.Ct
Ceratlwm s.r.o.
Elektroporcelan louny as. zavod louny
Eleklrooorcelan lounv as. laved Merklin
Elceram as.
440 15lounv. Postoloor!s~ 2685
SOO 03 Hradec Kralove, Okm2:ni 1144
SOO 06 Hradec Kralove 6, PO Box 11
390 02 T.ibor, Voiickil 2068
294 71 Belliitkv n I Jizerou
78701 $umoerk, Zerolinova 62
50003 Hradec Kralove, Pospf~ il eva 281
44015 Louny, Posloloprtska 1867
36243 Merklin u Karlowch Varu
SOO 03 Hradec Kraiove, Okru~ni 1144
Glazura s.r.n
HOB CerTec
Ing. JebavY - Vibrom
Ing. Vladimir Kotek - Teceram
Jize rskJ Dorcelanka Desna I S.r.o.
Keramicke kondenzatorv as.
KERAMIKA OWn
Keramlech spol. s r.n LaelM
Piezoceram S.Lo.
Pureceram spol. S r.o
Saint Gobain Advanced Cer.amics s.r.o.
T - CERAM -Iechnlck.i keramika
Technick.i keramika as.
4131 1 Roudnice n Ilabem
33012 Horni Stiza
50346 Hebechovice . Orebem
50311 Hradec Kralov~ K Metelce 691
46861 Desna v Jizersk ·ch 11Or~ch
50003 Hradec Kr~love, Okru~ni 1144
40502 DWn 5. Obchodnl 42913
54201 Z..:IM, Horsk.i139
50002 Hradec Kralo~ Su~ilova 1337
50009 Hradec Kralo~ ZemMelskil 898
511 01 Turnov, Pfe fsU 1302
50344 Ubrice, Skolni 60
SOO 02 Hradec Kralove, ~ltn1433
Diskuse uvedenych informa ci a zavery
Ziskane informace poskytuji vcelku ucelenou pi'edslavu 0 aklivilach prednich fi rem zabyvajiclch se vyro bou lechnicke keramiky. Pominuta Je bohuzel praklicky ceh3. oblaSI keramiky pro elel<trolechniku
a elektroniku, ktera predslavuje u mater".alu pokrocile k,eramiky podslalny podil na jeji produkci. Je 10 pochopilelne s ohledem na prolesni
zamei'eni veletrhu Achema 2003.
Vlaslnosli maleriillu uvadene v'frobci predslavuji hodnoly ziskane
na zkusebnich vzorcich. Platiledy pouze pro talo lelesa Problemem
je, ie ne vSechna zkuSebni telesa mela stejne rozmery, vznikla stejnym technologickym postupem a byla Iestovana naprosto shodnymi
poslupy. Vsechny vzajemns odli§nosli mo hou ledy ovlivl"iovat uvadene
vysledne hodnoly.
Nicmeme uvedene pi'iklady vlastnosti a celnost pou.tivanYch materialu poskytuji predSlavu 0 moinostech je dnotlivych vYrobcu. Ukazuje se lake, ze kombinaci surovinoveho slo zeni a technologickych podminek je moine i u praktlcky jednoslozkove keramiky ziskat materialy
s njznymi vtaslnoslmi pro zcela specificka uzili.
Pres urcitou ruznorodost v souCasne dobe nejpouiivanejsich keramick.Ych malerelu je jejich paleta do jis te m iry omezena Rozhodujiei duraz je kladen na dokonale zvladnuti technologickych operaci
k zajisl eni maximalni reprodukovatelno sli zarutovanych vlastnosli
vyrobku a 10 jak s ohledem na vlaslnosli z voleneho malerialu, lak rozmerU lelesa i jeho charakteru povrehu. Nemala pozornos! je venovana podstatnemu zvyseni podn u linalnich produkl u prvotridnf kvality.
Vysoce kvalitni keramicke materialy opra covane zpusobem, kleryvyhovuje strojnim aplikacich, nalezly uplatnenf ve vysoce narocnych
podminkach, kde kovove materialy jiz nestatio
Vyznamnym sortimentem lechnicke keramiky se lake sli3.vaji keramicke membrany, ktere pfinasej i nove moinosti jak v oblasti prumyslove lechnologie, lak ochrany iivotniho p roslredi.
Pouzita literatura:
Prospekty firem:
1) Saint - Gobain Advanced Ceramics Desmarque st, Evreux Cedex (FranCie)
2) Saint - Gobain Advanced Ceramics. Auvers-Sainl-Georges (Francie)
3) Schunk Materials. Heuchelheim (SRN)
4) Glynwed GmbH, Vide~ (AakOusko) drive Frialec
5) H.C. Starck Ceramics GmbH & Ca KG, Selb (S RN)
6) H.C. Slarck GmbH. Goslar (SAN)
7) BCE Special Ceramics GmbH, Malinlleim (SRN)
8) FAIATEC AG, Division FAIAlIT - DEGUSSrT, Ma nnheim (SRN)
9) CoorsTek California Operations. CA 94560 Ne'tmrk (USA)
10) TKT, Technische keramlk TllaynQt!n, METOXIT AG, Thayngen (SvYcarsko)
11) Carpenter AdvalJ(:ed Cel3mics Inc, Auburn CA 95602 (USA)
12) Vogt GmbH, Ceramic Components, Henlenfeld (SRN)
13) Meccanotecnica Umbra S.p.A., Gampello sil eli!unno (Italie)
14) Soart Ceramics GmbH, Auma (SAN)
15) Rauscher! Vertahrenstechnik GmbH. Steinwiesen (SRN)
16) Inocermie, Geselschaft lur innovative Keramik mbH a Hermsdorlel Instltut IllrTechnische Keramik e. V.. Hermsdoti (SRN)
17) Keralol GmbH. Stegenl humbach (SAN)
18) Atech innovations GmbH, Gladbeck (SRN)
20) Neoceram s.a, Strapy -BraCQuegnies (~Igie)
13
;