17 października 2021


Sprawdzając pojęcie „ceramika” w encyklopedii można dowiedzieć się, że słowo to pochodzi z języka greckiego i oznacza wyroby z wypalanej gliny, takie jak terakota, kamionka, fajans, gres, porcelana, a także cegła. Przykładem największych artystycznych osiągnięć w ceramice są antyczne wazy greckie, a także porcelana chińska i europejska. Wysokowydajna ceramika techniczna, mająca różnorodne zastosowania w przemyśle, z tą definicją ma już niewiele wspólnego. Jest ona niezwykle czystym materiałem, otrzymywanym z naturalnych surowców za pomocą skomplikowanych procesów chemicznych. Wiele rodzajów zaawansowanej ceramiki technicznej zaskakuje ponadprzeciętnymi właściwościami, które są trudne do pogodzenia z klasycznym obrazem ceramiki.

Alexander Heitmann

Wśród wszystkich tlenków, węglików i azotków, tlenek glinu zajmuje tu szczególne miejsce. Jest on ceramiką najbardziej rozpowszechnioną, jego zawartość w skorupie ziemskiej wynosi ok. 8%. Dlatego w przypadku tego typu ceramiki nie trzeba liczyć się z niedoborem zasobów naturalnych, jakkolwiek pozyskiwanie z surowego materiału czystych proszków tlenku glinu jest procesem energochłonnym i wymagającym dużych nakładów inwestycyjnych.

Właściwości materiału
Najważniejsze właściwości zaawansowanej ceramiki technicznej to:

  • odporność na tarcie
  • nadzwyczajna twardość
  • niska gęstość
  • bardzo dobra odporność na korozję względem kwasów i zasad
  • wysoka odporność na temperaturę do 1950 °C

Niezwykle atrakcyjne właściwości tego materiału równoważone są jednak jego wysoką ceną. Dlatego ceramikę techniczną należy stosować wszędzie tam, gdzie koszt inwestycji kompensowany jest poprzez korzyści płynące z jej zastosowania. Czasami może być niezbędna adaptacja całej konstrukcji pod zastosowanie ceramiki, co może stanowić dodatkowe wyzwanie dla projektanta. Dla samych producentów ceramiki technicznej urządzenia produkcyjne są niezwykle kapitałochłonne, dodatkowo opracowywanie i rozwój zaawansowanych materiałów ceramicznych wymaga dużych nakładów inwestycyjnych. Niezbędne w produkcji procesy spiekania ceramiki w temperaturze około 1800 °C są również niezwykle wymagające i energochłonne. Z kolei nadzwyczajna twardość i odporność na ścieranie sprawia, że obróbka wykańczająca ceramiki po spiekaniu jest czasochłonna i wymaga dużego wysiłku oraz doświadczenia.

ceramik techniczna
Generator ozonu do przemysłu półprzewodników

Wyższa cena ceramiki technicznej jest uzasadniona wtedy, gdy środowisko pracy danego elementu konstrukcyjnego wymaga jednocześnie co najmniej dwóch szczególnych właściwości od zastosowanego materiału. Na przykład, w ceramicznych łożyskach ślizgowych wymagane są dobre właściwości ślizgowe oraz odporność na korozję, przy jednoczesnym braku smarowania. Konieczna może być jeszcze izolacja elektryczna,  ewentualnie produkt nie może mieć kontaktu z metalami zawierającymi nikiel. W takich sytuacjach tańsze materiały osiągają granice swoich możliwości. Najbardziej efektywne wykorzystanie elementów konstrukcyjnych z ceramiki technicznej umożliwiają rozwiązania o skrajnie złożonych wymaganiach.

 

cały artykuł dostępny jest w wydaniu 9 (84) wrzesień 2014