E-mail Date #2: Markéta Kryštůfková - Multikanálová retence: využijte data o ...
CHE 09: Sklo Keramika Tvrde Materialy
1. SKLO – KERAMIKA
– TVRDÉ MATERIÁLY
Jan Grégr & Martin Slavík
Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz
CHE 09
Katedra chemie FP TUL: http://www.kch.tul.cz
2. SKLO – KERAMIKA
– TVRDÉ MATERIÁLY
www.kch.tul.cz
CHE 09
Katedra chemie FP TUL |
Obsah přednášky:
Sklo, struktura, vlastnosti, výroba, typy skel
Keramika, typy a použitelnost keramiky
Tvrdé materiály syntetické a přírodní, slinuté karbidy
Katedra chemie FP TUL: http://www.kch.tul.cz
4. Sklo
Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz
Charakteristika
skelného stavu
Sklo je amorfní pevná
látka, která vzniká
obvykle ztuhnutím
taveniny bez krystalizace
5. Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz
Sklo
Graf z předchozí stránky
pro závislost hustoty
na teplotě
6. Struktura skla
Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz
Skelná síť na rozdíl od krystalů nemá pravidelné uspořádání
na delší vzdálenost
křemen
křemenné sklo
běžné sklo
7. Struktura skla
Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz
Skelná síť na rozdíl od krystalů nemá pravidelné uspořádání
na delší vzdálenost
Křemenné sklo
Mřížka krystalu
8. Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz
Struktura skla
Křemičitanová síť je nepravidelná, kationty zaujímají místo
v prostoru mezi tetraedry, povrchové skupiny obsahují
koncové –OH skupiny.
9. Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz
Látky tvořící skla
•
•
•
•
•
•
•
prvky S, Se
oxidy - B2O3, SiO2, GeO2
boritany a křemičitany - Na2B4O7, Na2O-CaO-SiO2
fluoridy - BeF2, BaF2-AlF3-LaF3-ZrF4
sulfidy a selenidy - As2S3, As-Se-Ge
organické polymery - polystyren, PMMA
jiné látky - glycerin, některé kovy a slitiny
10. Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz
Křemičitá skla
Suroviny
• Vsázka - směs sklářského kmene a vratných
skleněných střepů, která je nakládána
do sklářské pece
• Hlavní suroviny - písek, soda, potaš, vápenec
11. Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz
Viskozitní křivky běžných skel
12. Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz
Teplota použitelnosti skla
Sklo je vlastně podchlazená kapalina a jeho vlastnosti jsou
popisovány teplotní závislostí viskozity skloviny.
Při zvyšování teploty viskozita klesá, naopak tedy roste
tekutost (fluidita) skla.
Teplotní průběh viskozity je charakteristickou vlastností
dané skloviny.
Na jejím základě je možné definovat teploty pro tváření
skla, chlazení skleněných výrobků a teplotní obor
použitelnosti skla.
13. www.kch.tul.cz
Důležitou hodnotou teplotním průběhu viskozity skla je tzv.
transformační teplota označovaná tg. Při této teplotě viskozita
dosahuje hodnoty 1012,3 Pa.s.
Okolo této teploty jsou definovány spodní a horní teplota
chlazení pro skleněný výrobek.
Katedra chemie FP TUL |
Teplota použitelnosti skla
Zhruba při hodnotě viskozity 1010 Pa.s se nachází tzv.
dilatometrický bod měknutí, tj. teplota, při níž se začíná
skleněný výrobek samovolně deformovat.
Musíme si také uvědomit, že skleněné výrobky si po změně
teploty zachovávají určité vnitřní pnutí a stačí nepatrné
škrábnutí na vhodném místě a dojde k prasknutí výrobku
(nádobky, v níž provádíme pokus).
!!!!!!!!!
14. Teplota použitelnosti skla
Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz
Vlastnosti skel používaných v laboratořích
5
4
6
5
7
4
8
2
1
11
6
7
3
9
3
2
8
9
1
10
15. Tavicí pece
Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz
a) Kontinuální tavicí pece různé konstrukce s výkonem 3 až 1000
tun skla za den
Otop: plyn, elektrická energie
Tavicí teploty: 1350 až přes 1600 ºC
b) Pánvové pece Pánve ze šamotu o obsahu 50 až 1000 kg skloviny
Použití: maloobjemové výroby - ruční tvarování, umělecká výroba,
bižuterie, barevná a zakalená skla
c) Speciální pece - indukční, odporové, silitové
Tavení malých množství speciálních skel pro optiku a elektrotechniku
v kelímcích z keramiky nebo slitin platiny
16. Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz
Tvarování skloviny
Hlavní roli hraje viskozita a rychlost krystalizace
20. Hlavní typy skel
Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz
a) Křemenné sklo (SiO2)
Výroba tavením velmi čistého křemene
v grafitových kelímcích ve vakuu při teplotách kolem 2000 oC
Výborné chemické, elektrické a optické vlastnosti,
teplotní odolnost, drahé
Použití: materiál pro extrémní pracovní podmínky
v technice a chemii
21. Hlavní typy skel
Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz
b) Ploché a obalové sklo
Nejlevnější a nejrozšířenější typ skla.
Po technické stránce pouze průměrné vlastnosti ve všech
oblastech
Použití: výroba lahví, levné užitkové sklo, ploché okenní
a automobilové sklo
22. Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz
Hlavní typy skel
c) Křišťálová skla
Český (draselný) nebo olovnatý křišťál.
Průměrné vlastnosti,
užitkové a dekorativní sklo
23. Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz
Hlavní typy skel
d) Tepelně odolná skla (boritokřemičitá skla)
Velmi dobrá chemická odolnost, dobrá teplotní odolnost
Použití: varné sklo v domácnosti, laboratorní nádobí,
chemické aparatury, průmyslová dopravní potrubí
Obchodní značky: Simax (Kavalier Sázava, ČR), Pyrex,
Duran
24. Tepelná odolnost skel
Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz
Tepelná odolnost skla závisí jednak na vlastnostech skla
(součinitel teplotní roztažnosti, pevnost a modul pružnosti),
jednak na stejnorodosti skla, jakosti povrchu, tloušťce stěny,
ale i na velikosti a tvaru nádoby, tedy na výrobku samotném.
Teoreticky můžeme tepelnou odolnost skla vypočítat podle
vztahu:
kde
s .(1 – k )
t
.E
t je tepelná odolnost ve stupních Celsia,
s je pevnost skla v tahu,
k je Poissonova konstanta,
je součinitel teplotní roztažnosti a
E – modul pružnosti.
25. Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz
Tepelná odolnost skel
Protože pevnost skla je při měření poměrně obtížně
reprodukovatelná, je pro technickou praxi využíván
zjednodušený empirický vzorec:
1000
t
když hodnota tepelné roztažnosti je vyjádřena v hodnotách
mm/m·ºC.
!
Dá se tedy říci, že teplotní odolnost je nepřímo závislá na
teplotní roztažnosti skla.
Uvedený vzorec platí pro tloušťku stěny 1 mm. Závislost na
tloušťce stěny je potom dána vztahem:
když a je tloušťka stěny v mm.
t1
ta
a
26. www.kch.tul.cz
Hlavní typy skel
Katedra chemie FP TUL |
e) Skleněná vlákna
Speciální boritokřemičitá skla nebo čedič
Význačné vlastnosti: chemická odolnost, teplotní
odolnost (speciální vlákna Al2O3-SiO2 až do 1600 °C),
vysoký elektrický odpor (E-sklo)
Použití: nekonečné vlákno (E-sklo) pro skleněné tkaniny,
izolace v elektrotechnice, sklolamináty, filtrační tkaniny,
výztuž pneumatik a lepenek,
skleněná vata ve stavebnictví pro tepelné a akustické
izolace
27. Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz
Hlavní typy skel
f) Optická a speciální skla
Několik set druhů skel velmi rozmanitého složení
(i fluoridová a chalkogenidová skla)
Použití: optická zařízení a přístroje, brýle, filtry,
optoelektronika, elektronika a elektrotechnika
28. Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz
Hlavní typy skel
g) Skelně krystalické hmoty (sklokeramika)
Vyrábí se řízenou krystalizací speciálních skel nebo
hornin různých chemických složení, typická velmi
jemnozrnná krystalizace
Význačné vlastnosti: Řada speciálních vlastností u skel
nedosažitelných (pevnost, teplotní odolnost, elektrické
vlastnosti, oděruvzdornost)
Použití: varné nádobí, vařidlové desky, výměníky tepla,
teleskopická zrcadla, hlavice raket, tavený čedič
a petrositaly pro potrubí, dlažby
a obkladové materiály
ve stavebnictví
29. Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz
Obecné vlastnosti skel
Díky rychlému zatuhnutí vnitřní struktury je povrch skel
tvrdší než vnitřní část, ve většině výrobků existuje
vnitřní pnutí.
Skleněné výrobky jsou proto málo odolné proti
teplotním šokům a po povrchovém poškození
ztrácejí pevnost.
Chemická odolnost křemičitých skel je větší vůči
kyselému prostředí, rozpouštějí se v kyselině
fluorovodíkové za vzniku plynného SiF4.
V roztocích alkalických hydroxidů se rozpouštějí
za vzniku křemičitanů.
Při delší tepelné expozici může dojít k odskelnění.
31. Keramika je anorganický nekovový materiál
s heterogenní strukturou, tvořenou krystalickými a někdy
i skelnými látkami o různém složení a uspořádání.
Obsahuje obvykle i póry
Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz
Charakteristika keramiky
pór
zrna
32. Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz
Výroba keramiky
•
•
•
•
mletí - většinou nutné velmi jemné
tvarování - lití, lisování
sušení - pomalé, velmi důležité
tepelné zpracování - při 1000 až 1400 °C
v komorových nebo tunelových pecích, oxidová
keramika až 1700 °C, probíhají chemické
a fyzikální reakce (slinování)
• Na vlastnosti produktu mají prvořadý vliv
chemické a mineralogické složení surovin, velikost
částic a kvalita jejich povrchu.
33. Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz
Suroviny pro výrobu keramiky
Běžná keramika
plastické suroviny - kaolin, jíly a hlíny, které umožňují
tvarování plastického těsta
ostřiva - křemen, korund a kalcinovaný jíl (šamot),
snižující smrštění při sušení a výpalu
taviva - živce, tvoří taveninu při výpalu (urychlují
reakce)
Technická a oxidová keramika
křemičitany, oxidy, nitridy atd. s organickými
plastifikátory
34. www.kch.tul.cz
Hlavní druhy keramiky
Katedra chemie FP TUL |
a) Porcelán
Bílý průsvitný materiál, pochází z Číny, v ČR velká
tradice
Podmínkou je kvalitní kaolin, dále obsahuje křemen a živec
Glazura vyrovnává povrch, zlepšuje vzhled a umožňuje
barvení
Použití:
Tvrdý porcelán - stolní nádobí (Karlovarský porcelán),
chemické a elektrotechnické účely
Měkký porcelán - dekorační výrobky, některé stolní nádobí
35. Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz
Hlavní druhy keramiky
b) Pórovina
Blízká porcelánu, ale pórovitá, nasákavá
Použití:
obkládačky, užitkové a dekorační předměty, zdravotní
keramika (Diturvit)
36. Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz
Hlavní druhy keramiky
c) Kamenina
Hutná keramika, obvykle zbarvená hnědě
až žlutě, hlavní surovinou kameninové jíly místo
kaolínu, možnost výroby velkých výrobků
Použití:
kanalizační trouby, dlaždice, elektrické izolátory, chemické
provozní nádoby a domácí
37. Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz
Hlavní druhy keramiky
d) Cihlářské výrobky
Základem barevně se pálící jíly a hlíny,
důležitá pevnost a mrazuvzdornost
Použití:
cihly, krytina
38. Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz
Hlavní druhy keramiky
e) Technická (elektrotechnická) keramika
Řada typů, výjimečné elektrické vlastnosti,
vysoká pevnost
Použití:
elektrotechnika (dielektrika, piezokeramika, ferrity)
39. Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz
Hlavní druhy keramiky
f) Oxidová keramika
Téměř čisté žáruvzdorné oxidy (Al2O3, BeO, MgO, ZrO2,
ThO2), speciální postupy výroby
Vlastnosti: extrémně vysoké mechanické pevnosti,
žárovzdornost (max. teplota použití ThO2 2700°C),
vysoká tvrdost, chemická odolnost
Použití: nejběžnější slinutý korund, konstrukční materiály
pro vysoké teploty, plátky pro obrábění kovů, izolátory
zapalovacích svíček
40. Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz
Hlavní druhy keramiky
g) Žáruvzdorná keramika pro průmyslové pece
Typická hrubozrnná struktura, kombinace žáruvzdorných oxidů
z přírodních surovin
Hlavní typy:
Dinas - téměř čistý SiO2 z křemenců
Šamot - hlavně mullit (3 Al2O3 . 2 SiO2) z jílů
Sillimanit - mullit ze sillimanitu
"Magnezit" - MgO z přírodního magnezitu
Chrommagnezit - MgO, Cr2O3, Al2O3 z chromitu a magnezitu
Zirkonsilikát - tavené materiály se ZrO2, SiO2, (Al2O3)
Vlastnosti: žárovzdornost, dobrá až výborná mechanická pevnost,
různá tepelná vodivost a porozita (podle účelu)
Použití: stavba pecí v hutnictví, sklářství, výrobě keramiky a maltovin
42. Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz
Neoxidová žárovzdorná keramika
Karbid křemíku a nitrid křemíku, karbid bóru a nitrid bóru jsou
nejdůležitějšími zástupci tzv. neoxidové keramiky.
Neoxidová keramika je chemicky velmi stálá za vysokých teplot.
Výjimkou je špatná odolnost proti oxidační atmosféře, v ostatních
směrech je jejich chemická odolnost vynikající.
Materiály obsahující sloučeniny křemíku mohou být do 1600oC
použity i v oxidační atmosféře, díky vytvářené pasivační vrstvě SiO2
na jejich povrchu.
Pro technické použití jsou zvláště důležité jejich mechanické
vlastnosti, vysoká pevnost a tvrdost, ve kterých převyšují vlastnosti
oxidové keramiky, zejména při teplotách nad 1000oC.
SiC
Si3N4
B4C
BN
43. www.kch.tul.cz
TVRDÉ MATERIÁLY
Katedra chemie FP TUL |
Tvrdé materiály , které se používají v technické
praxi můžeme rozdělit na
a
synteticky připravované
přírodní materiály
Synteticky je připravován umělý diamant a korund
a především karbidy, boridy, nitridy a silicidy kovů
44. Tvrdost materiálů
Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz
Tvrdost kovů je mechanická vlastnost materiálu, vyjadřující odpor
proti vnikání (zkušebního) tělesa do povrchu.
Měří se přístroji zvanými tvrdoměry.
Hodnoty tvrdosti jsou buď bez jednotek, nebo mají jednotku MPa.
Zkoušky tvrdosti rozdělujeme na zkoušky vrypové, vnikací a
odrazové.
Běžné zkušební metody:
Vickers – vtlačování diamantového jehlanu s vrcholovým úhlem 136°
předepsanou silou, měří se velikost úhlopříčky vzniklého důlku.
Rockwell – vtlačování diamantového kužele s vrcholovým úhlem
120° nebo kuličky o průměru 1/16“ předepsanou silou do povrchu.
Měří se trvalá hloubka vtisku.
Brinell – vtlačování kuliček o různém průměru předepsanou silou do
povrchu. Měří se průměr vtisku.
45. Tvrdost materiálů
www.kch.tul.cz
Tvrdost materiálů souvisí s vazebnými silami v materiálu
Katedra chemie FP TUL |
čím jsou stavební částice blíž k sobě (vyšší energie vazby) a čím je
struktura materiálu hustší
Diamant
Křemen
46. Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz
Tvrdost materiálů
Mohsova stupnice
tvrdosti vyjadřuje
schopnost jednoho
materiálu rýpat do
druhého.
Byla vytvořena
německým
mineralogem
Friedrichem Mohsem
a slouží pro určení
tvrdosti látek.
Stupnice není
rovnoměrná.
1800
diamant
1600
1400
1200
1000
800
apatit
600
korund
400
fluorit
topaz
křemen
200
vápenec
0
mastek
1
2
3
4
5
6
sůl kamenná
7
8
9
10
živec
47. Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz
Karbid křemíku
byl objeven náhodně v roce 1891 a označen názvem carborundum,
podle toho, že jeho tvrdost v Mohsově stupnici 9,5 leží mezi tvrdostí
C carbon (diamant) a Al2O3 corundum.
Průmyslově se vyrábí reakcí velmi čistého křemenného písku
s uhlíkem (koksem nebo antracitem) v elektrické odporové peci
(2200-2400oC)
SiO2 + 3 C = SiC + 2 CO.
Technické využití pro SiC bylo původně jako vynikající brusivo,
díky jeho tvrdosti a také zvláštní lámavosti při které vznikají velmi
ostré řezné hrany.
Možnosti jeho využití jsou však mnohem širší.
I přes poměrně vysokou cenu má karbid křemíku význam jako
žáruvzdorný výrobek, k rozkladu dochází teprve při 2700oC,
přičemž se využívá jeho vynikajících vlastností, jako vysoké tepelné
vodivosti, tvrdosti a mechanické pevnosti.
49. Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz
Karbid křemíku
Používá se v pecích pro destilaci zinku a pro výrobu pouzder
a vypalovacích pomůcek v keramickém průmyslu a při výrobě ocelí.
Cihly z karbidu (karborundové cihly) jsou pojeny jílem nebo
nitridem křemíku Si3N4.
Budoucnost keramiky z karbidu křemíku se očekává v jejím použití
při výrobě teplotně vysoce namáhaných částí strojů a zařízení, jako
v plynových turbínách a vznětových motorech.
Díly mohou bez chlazení pracovat až do teploty 1400oC a jsou o
60% lehčí jako vysokoteplotní slitiny z kovů.
50. Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz
Nitrid křemíku
Nitrid křemíku má při použití na keramiku podobné
vlastnosti jako karbid křemíku a může být použit
ve stejných oborech.
Prášek Si3N4 se vyrábí termicky reakcí elementárního
křemíku s plynným dusíkem při 1200-1400 oC,
3 Si + 2 N2 = Si3N4
51. Karbid bóru
Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz
Karbid bóru se vyrábí rozkladem oxidu boritého uhlíkem
v elektrické odporové peci při 2400 oC,
2 B2O3 + 7 C = B4C + 6 CO.
Karbid bóru vznikající tímto procesem je tvořen hrubými
tvrdými zrny a je vhodný pro použití v brusných prostředcích
a jako výchozí materiál pro výrobu kovových boridů.
Jemný disperzní prach karbidu bóru se získává reakcí oxidu
boritého s hořčíkem nebo hliníkem za přítomnosti uhlíku.
Tento se zpracovává na keramické výrobky, které nacházejí použití
při výrobě pancéřových desek a ochranných štítech bojových
letadel, nebo v jaderných elektrárnách jako stínicí materiál pro
neutrony.
Jako zajímavost: karbid boru a borid beryllia
byly zjištěny jako nejúčinnější materiály
v neprůstřelných vestách.
52. Nitrid bóru
Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz
Nitrid bóru existuje jako hexagonální modifikace
s krystalovou strukturou podobnou grafitu a jako kubická modifikace
se strukturou diamantu.
Hexagonální nitrid bóru BN, má vlastnosti podobné grafitu
a používá se jako vysokoteplotní mazivo nebo rozpojovací
prostředek při lití kovů (je však elektricky nevodivý!).
Tavicí tyglíky z tohoto nitridu boru se používají pro vysoce čisté kovy
nebo polovodiče a jako žáruvzdorné vyložení plazmových hořáků,
raketových trysek a spalovacích komor.
Kubický nitrid bóru (Borazon) se vyrábí z hexagonálního BN
vysokotlakou syntézou při 5000 až 9000 MPa a 1500 až 2200oC.
Kubický nitrid boru je po diamantu nejtvrdší známou látkou.
Používá se jako brusný prostředek, kde vzhledem
ke své lepší chemické stálosti při vysokých teplotách
může nahradit diamant.
53. Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz
Slinuté karbidy, nitridy, boridy a silicidy
Technicky důležité tvrdé hmoty se dají rozdělit do dvou skupin,
na kovové a nekovové.
Do nekovových tvrdých hmot zahrnujeme diamant, korund (Al2O3)
a ostatní tvrdé materiály jako karbid křemíku a karbid bóru, které
byly uvedeny v předchozí části.
Následující část uvádí karbidy, nitridy, boridy a silicidy kovů. Podle
vyráběného množství, jsou z této skupiny látek nejdůležitější karbid
wolframu WC (odhadovaná světová produkce 18 000 t) a karbid
titanu TiC (1 500 t). Vyráběná množství ostatních slinutých karbidů
jsou menší než množství karbidu titanu.
54. Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz
Slinuté materiály
Slinuté materiály jsou slitiny sestavené z velmi tvrdých
a vysokotajících kovových karbidů, pojených nížetajícími kovy
skupiny železa, především kobaltem.
K výrobě slinutých materiálů se používají postupy práškové
metalurgie, které jsou obdobné keramickým postupům.
Nejdříve se mokrým mletím v kulových mlýnech vyrobí jemná
disperze karbidu s pojivou kovovou fází.
Po oddělení mlecí kapaliny následuje vakuové sušení
a vylisování tvaru. Výlisek se poprvé slinuje při 900 až 1150oC,
materiál se opracuje a konečné slinování probíhá při 1400 až
1700oC, za velmi nízkého tlaku a ve vodíkové atmosféře.
55. Karbidy kovů
Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz
Karbid wolframu, WC je technicky nejdůležitějším kovovým karbidem.
Hlavní použití WC je ve slinutých materiálech (tvrdokovech),
které se používají při obrábění kovů.
Pro speciální použití se v malých množstvích vyrábějí ještě karbidy
zirkonia ZrC, hafnia HfC, vanadu VC, tantalu TaC, niobu NbC, chromu
Cr3C2 a molybdenu Mo2C.
Karbid tantalu TaC má technický význam jako slinutý karbid v řezných
materiálech ve směsi s jinými karbidy.
56. Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz
Karbidy kovů
Karbid titanu, TiC se vyrábí z čistého TiO2 a sazí v indukční peci
při 2000 až 2200oC.
Karbid titanu má ze všech kovových karbidů největší tvrdost,
ale samotný se používá jen málo, protože je příliš křehký.
Jeho hlavní použití je proto pro tvrdokovy (slinuté karbidy).
Řezné materiály jsou slinuté karbidy soustavy WC-Co a jsou určeny
k obrábění litiny, mědi a jejích slitin, hliníku a jeho slitin, plastických
hmot a skla.
Slinuté karbidy soustavy WC-TiC-Co se používá k obrábění ocelí,
v této soustavě se vedle TiC používá TaC, WC-TiC-TaC-Co.
Objem kobaltu je podle složení a použití od 4 do 20%.
57. Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz
Nitridy kovů
Nitridy kovů jsou ze stejných kovů jako předchozí karbidy
(TiN, ZrN, HfN, VN, NbN, TaN, CrN, Cr2N, Mo2N, W2N) a mají rovněž
podobné vlastnosti jako odpovídající karbidy.
Jejich ekonomický význam je menší.
Malá technická využitelnost nitridů je také způsobena jejich
špatnou smáčivostí kovy skupiny železa (kobaltem), která ztěžuje
výrobu slinutých materiálů.
Využívají se jen některé speciální vlastnosti, např. lanthanu a yttria
jako supravodiče s vysokou kritickou teplotou (35 K, event. 93 K).
58. Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz
Boridy kovů
Boridy kovů lze rovněž připravit ze stejných kovů jako karbidy.
Boridy se vyznačují vysokými body tání (i přes 3000oC), dobrou
elektrickou vodivostí a chemickou stálostí, jsou ale těžko
opracovatelné.
Jejich širšímu využití brání také to, že se nedají zpracovat jako
karbidy spojujícím kovem na slinuté materiály.
Technicky se využívají pouze borid titanu TiB2 a boridy chromu CrB a
CrB2 a to jako materiál na turbínové lopatky, vnitřní povrchy
spalovacích komor, raketových trysek a odtavovacích štítů.
59. Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz
Silicidy kovů
Silicidy kovů lze rovněž připravit ze stejných kovů jako karbidy nebo
nitridy.
Mají nižší teplotu tání, nižší tvrdost a navíc jsou ještě velmi křehké a
nehodí se proto do slinutých materiálů.
Mají nejmenší technické využití.
Mají vysokou chemickou stálost např. proti oxidaci.
Z disilicidu molybdenu MoSi2 se zhotovují elektrické topné dráty se
kterými je možno pracovat na vzduchu až do teploty 1600oC.
60. Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz
Přírodní tvrdé materiály
Diamant – nejtvrdší přírodní materiál, vyrábí se i uměle
z grafitu za vysokých tlaků.
Pro technické účely se používá jako brusivo i leštivo
pro tvrdší materiály (opracování drahých kamenů, skel).
67. Přírodní tvrdé materiály
Katedra chemie FP TUL |
www.kch.tul.cz
Korund – Al2O3 – druhý nejtvrdší přírodní materiál,
vyrábí se též uměle
Větší krystaly – červené rubíny, modré safíry
se používají jako drahé kameny
Jako brusivo se používá tmavý smirek