Matériau céramique : propriétés, technologie de production, application

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 10:27

La première poterie est apparue bien avant que les gens n'apprennent à fondre le métal. Les anciens pots et cruches que les archéologues trouvent à ce jour en sont la preuve. Il convient de noter que le matériau céramique possède des propriétés uniques qui le rendent tout simplement indispensable dans certains domaines. Voyons avec vous les caractéristiques de la céramique, parlons de sa production et de ses caractéristiques.

Informations générales

Obtenez des produits céramiques en frittant de l'argile et des mélanges avec des additifs organiques. Parfois, des oxydes de composés inorganiques sont utilisés. Les premiers produits de ce type sont apparus il y a 5 000 ans. Pendant ce temps, la technologie de production s'est considérablement améliorée et nous disposons aujourd'hui de produits céramiques à haute résistance. Ils sont utilisés dans la construction pour les revêtements de façade, les sols, les murs, etc.

Il y a des poteries avec un tesson dense et poreux. La principale différence entre les deux est que le tesson dense est étanche. Ce sont des produits en porcelaine, des carreaux de sol, etc. Poreuxtesson - carreaux, pierre céramique, tuyaux de drainage et plus encore.

Historique des occurrences

Le mot "céramique" en grec signifie "argile". Naturellement, une sorte de mélange était utilisé pour fabriquer n'importe quel produit. Les matériaux nécessaires y ont été ajoutés, en fonction de ce qu'il fallait obtenir au final. Au début, à la main, et un peu plus tard sur une machine spéciale, une forme spéciale a été donnée à un produit en argile. Ensuite, les produits céramiques sont cuits dans des fours à haute température.

De nombreux pays ont utilisé leurs propres technologies de production. Cela s'applique à la poterie, à la peinture et à l'émaillage. L'Égypte est considérée comme le premier État à avoir réalisé un développement significatif de cette industrie. C'est la production de céramique qui s'y est établie en premier lieu. Les produits étaient faits d'argile rugueuse et mal mélangée, mais plus tard, la technologie s'est améliorée. Aujourd'hui, on trouve des briques d'argile jaune qui auraient été utilisées dans la construction des pyramides de Memphis.

L'avènement de la porcelaine

Jade est utilisé depuis longtemps en Chine. C'était beau, mais plutôt fragile et difficile à manipuler. Après plusieurs années de recherche, une solution a été trouvée. La porcelaine est plus facile à fabriquer. Cependant, même ici, il y avait des nuances. Par exemple, le mica et le tsvaoka, qui se trouvaient dans des "pierres de porcelaine", étaient broyés en une poudre fine et stockés pendant plus de 10 ans. Cela a été fait afin de rendre le matériau aussi flexible que possible. PremièreLes produits en porcelaine en Chine étaient des récipients hauts et allongés. Ils avaient une surface polie et une couleur bleue ou vert foncé. Ces derniers étaient les plus appréciés.

Aujourd'hui, on pense que la Chine est l'État où la porcelaine était la plus largement distribuée. C'est vrai, même s'il était populaire en Europe, mais il y est apparu plus tard et sa production s'est développée plus longtemps.

Principaux types de poterie

Actuellement, les produits en argile ont une large classification. Ainsi, les articles de poterie peuvent être divisés en deux groupes principaux:

• céramique non émaillée (terre cuite et poterie);
• glacé (majolique, faïence, porcelaine, argile réfractaire).

Terracotta - de l'italien "terre cuite". Les produits sont faits d'argile colorée et ont une structure poreuse. La terre cuite est utilisée pour fabriquer des vases, de la vaisselle, ainsi que des jouets et des tuiles.

Poterie La poterie est plus difficile à traiter. Afin de le rendre étanche, un polissage est nécessaire. De plus, le produit est soumis à une coloration. Pour ce faire, il est laissé dans un four chaud en fumée jusqu'à ce qu'il refroidisse complètement. Aujourd'hui, de nombreux types de céramiques, en particulier la poterie, sont extrêmement populaires. Il est utilisé dans la vie de tous les jours pour stocker du lait, des produits en vrac ou comme décoration.

En ce qui concerne le deuxième type - la céramique émaillée, la porcelaine et la faïence sont les plus populaires ici. Le premier est plus coûteux et demande beaucoup de main-d'œuvre, le second est pratique et bon marché. Ils diffèrent les uns des autres en ce que les produits en porcelaine contiennentmoins d'argile et plus d'additifs spéciaux. De plus, la porcelaine est translucide à la lumière contrairement à la faïence.

À propos des réfractaires

Les produits fabriqués à partir de mélanges d'argile sont réfractaires. Selon l'usage, ils peuvent résister à des températures de 1 300 à 2 000 degrés Celsius, voire plus. Un four spécial pour la cuisson de la céramique est utilisé. Les matériaux réfractaires sont les plus largement utilisés dans le processus métallurgique. Là, ils sont utilisés pour concevoir des hauts fourneaux et des unités.

Il est tout à fait logique de dire qu'avec l'augmentation de la température, la résistance du réfractaire n'est pas perdue, mais au contraire augmente. Ceci est réalisé grâce à la présence d'oxydes réfractaires, de silicates et de borures dans la composition. Ils sont utilisés presque partout où des processus à haute température ont lieu. Très souvent, on les trouve moulés, c'est-à-dire sous la forme d'un produit spécifique, par exemple une brique. Rarement, il est nécessaire d'utiliser des réfractaires non façonnés sous forme de poudre.

Céramique dans la construction

L'avantage des matériaux céramiques est que leurs stocks sont pratiquement illimités. Outre la facilité de production et la grande durabilité d'un tel produit, il est aujourd'hui indispensable dans l'industrie de la construction. Si nous prenons des matériaux muraux, la brique d'argile occupe ici la première place.

Il en va de même pour les carreaux de céramique qui, malgré l'apparition des polymères, ne perdent pas de terrain. Il est encore utilisé pour équiper des pièces à forte humidité et température. Parmi les matériaux de parementl'argile expansée prend la première place.

Au cours des dernières années, la production de blocs et de briques creuses en céramique a augmenté de 4 %. Leur production nécessite des changements minimes dans les briqueteries et les usines, tandis que les coûts sont amortis dès la première année de vente. À l'étranger, la céramique creuse occupe depuis longtemps une position de leader et se vend bien mieux que les briques ordinaires.

Matériaux céramiques spéciaux

Ces produits comprennent les tuyaux sanitaires et d'égout. Les premiers sont divisés en trois grands groupes:

• en faïence dure (éclat poreux);
• porcelaine sanitaire (éclat fritté);
• semi-porcelaine (éclat mi-cuit).

Les principales exigences pour les appareils sanitaires sont la résistance aux dommages mécaniques, la résistance à la chaleur. La recette doit être suivie dans un ordre strict, il en va de même pour la technologie. Seuls un four à céramique professionnel et des matières premières de haute qualité sont utilisés. Les produits sanitaires comprennent les éviers, les cuvettes de toilettes, les baignoires, les radiateurs, etc. Un moyen sûr de vérifier la qualité d'un produit est de tapoter légèrement sur le boîtier. Le son doit être clair et sans cliquetis. Cela indique une cuisson à la bonne température et sans fissures.

Quant aux tuyaux d'égout, ils doivent avoir un éclat fritté dense. Les tuyaux en céramique sont fabriqués avec un diamètre de 150 à 600 mm. Habituellement vitré à l'intérieur et à l'extérieur. Ces produits se caractérisenthaute résistance à l'environnement agressif et au courant électrique vagabond. Leur prix est modéré, ce qui les rend plus abordables.

Propriétés physiques et chimiques de la céramique

Comme indiqué ci-dessus, tous les produits peuvent être divisés en deux grands groupes: denses et poreux. Dense ont un coefficient d'absorption d'eau inférieur à 5%, poreux - 5% ou plus. Le dernier groupe comprend les produits suivants: briques en terre cuite (poreuses et creuses), pierres de mur creuses, tuiles de parement, tuiles. Produits céramiques denses - briques routières et carreaux de sol. Les céramiques poreuses et denses se retrouvent dans l'industrie sanitaire.

En parlant de propriétés physiques et chimiques, il est impossible de ne pas noter le principal inconvénient de la céramique. Il consiste en une fragilité accrue par rapport aux autres matériaux. Néanmoins, sa grande disponibilité et sa polyvalence font de ce matériau l'un des plus populaires dans de nombreuses industries et même dans la vie de tous les jours. Les technologies modernes permettent d'obtenir une surface lisse immédiatement après la cuisson. Si vous souhaitez obtenir une certaine couleur, ajoutez des oxydes de fer ou de cob alt.

Caractéristiques de la microstructure

Lorsqu'elle est chauffée, la céramique devient progressivement liquide. Il se distingue par un grand nombre de composés simples et complexes. Au refroidissement, la cristallisation se produit. Elle se manifeste par la précipitation de cristaux purs, dont la taille augmente. Lorsque la masse durcit, elle se forme dans la structuremicroconglomérat. Dans celui-ci, les grains de mullite sont cimentés par une masse durcie. Il convient de prêter attention au fait que les atomes d'oxygène forment une sorte de matrice. Il contient de petits atomes métalliques qui sont remplacés dans les vides entre eux. Par conséquent, les liaisons ioniques prédominent dans la microstructure et un peu moins les liaisons covalentes. La stabilité chimique et la stabilité sont obtenues grâce à la présence de composés chimiques solides et durables.

Comme indiqué ci-dessus, l'utilisation de matériaux céramiques est limitée. Cela est dû au fait que les cristaux sont imparfaits. Les réseaux cristallins présentent de nombreux défauts: pores de taille atomique, déformations, etc. Tout cela nuit considérablement à la résistance. Cependant, il y a quelques nuances ici. Par exemple, si la technologie est observée lors de la fabrication d'un type particulier de céramique, il est tout à fait possible d'obtenir de bons résultats en termes de résistance. Pour ce faire, il est extrêmement important de respecter le régime de température et la durée de cuisson du produit.

Caractéristiques et propriétés de l'argile

L'argile est une roche sédimentaire qui, quelle que soit sa composition et sa structure, lorsqu'elle est mélangée à de l'eau, forme une matière plastique. Après le tir - un corps en forme de pierre. Habituellement, le mélange est dense, principalement constitué d'aluminosilicates. Très souvent, des roches telles que le quartz, le feldspath, les pyrites de soufre, ainsi que des hydroxydes et des carbonates de composés de calcium, de magnésium et de titane se trouvent également dans les argiles.

Les kaolins sont les argiles les plus pures connues aujourd'hui. Presque entièrement composé de kaolinite. Après la torréfaction obtenirCouleur blanche. La plasticité nécessaire au traitement est obtenue grâce à la présence de grains fins de matière argileuse (0,005 mm) dans la structure. Naturellement, plus une telle substance est présente dans la composition, plus la plasticité est élevée, et vice versa.

Les principales propriétés céramiques des argiles incluent:

• plasticité - déformation sans casser l'intégrité;
• connectivité;
• retrait à l'air et au feu;
• résistance au feu.

Aujourd'hui, divers additifs amincissants et enrichissants sont utilisés, ce qui permet de modifier les propriétés du matériau dans un sens ou dans l'autre. Cela conduit au fait que les produits céramiques deviennent encore plus demandés et abordables.

Schéma technologique de production

Les caractéristiques des matériaux céramiques indiquent la possibilité d'utiliser des argiles dans diverses industries. Cela a conduit au fait qu'il y avait une grande demande, et par conséquent, l'offre a augmenté. Les usines de production fonctionnent dans la plupart des cas selon le même schéma:

• extraction de matières premières;
• préparation;
• façonnage et séchage;
• torréfaction et libération du produit.

Pour minimiser les coûts, les usines sont généralement construites à proximité immédiate du gisement d'argile. L'exploitation minière est effectuée à ciel ouvert, c'est-à-dire avec une excavatrice. L'étape suivante consiste à préparer la masse. Les matières premières sont enrichies, broyées et mélangées jusqu'à l'obtention d'une masse homogène. La formation du futur produit céramique est réalisée par voie humide et sèche. Dans le premier cas, la masse est humidifiée jusqu'à 25 %, et dans le second - pas plus de 12 %.

Dans le passé, le séchage naturel était souvent utilisé. Cependant, le résultat dépendait largement de la météo. Par conséquent, qu'il pleuve ou qu'il fasse froid, la plante reste immobile. Par conséquent, des séchoirs spéciaux (gaz) sont utilisés. L'étape la plus critique est le tir. Il est extrêmement important de se conformer à la technologie, qui est assez complexe. Cela dépend aussi beaucoup du refroidissement de la céramique. Une forte chute de température n'est pas autorisée, ce qui peut entraîner une courbure du plan. Ce n'est qu'alors que vous pourrez vendre des matériaux céramiques. La technologie de production, comme vous pouvez le voir, n'est pas simple, elle se compose de plusieurs étapes. Chacun d'eux doit être suivi. Si cela ne se produit pas, alors sur les étagères du magasin, nous pouvons rencontrer le mariage.

Un peu sur les inconvénients de la céramique

Comme déjà mentionné, la composition des matériaux céramiques n'est pas idéale. En particulier, cela affecte la résistance du produit d'argile. Tout dommage mécanique peut se manifester par un éclat, une fissure, etc. C'est le principal inconvénient. Mais il existe d'autres facteurs qui entravent la diffusion à grande échelle du matériel que nous envisageons. L'un d'eux est le coût élevé. Par exemple, les carreaux de céramique pour le toit d'une maison de campagne sont une excellente solution d'un point de vue esthétique, mais un tel plaisir coûtera très cher.

Dans le même temps, son apparence ne durera pas plus de 5 ans avec des soins appropriés. À l'avenir, la décoloration se produit, l'apparition de mousse à la surface, etc. Parallèlement à cela, la fragilité et la fragilité conduisent au fait que toutdes dommages mécaniques peuvent provoquer une fuite du toit, et peu de gens l'apprécieront. Bien sûr, le matériau céramique moderne est très impressionnant, ce qui est obtenu grâce à la large texture des couleurs et à la haute qualité de fabrication. Mais cela reste cher, ce qui fait souvent réfléchir sur la pertinence d'un tel choix.

Résumer

Nous avons examiné les propriétés de base des matériaux céramiques. Sur la base de tout ce qui précède, nous pouvons conclure que ces produits ont une certaine unicité. Cela réside dans le fait qu'en l'absence de dommages mécaniques, ils dureront très, très longtemps. De plus, le matériau céramique pour la coulée de métal liquide dans les usines est également indispensable, car il peut résister à des températures élevées.

Quant à la vie de tous les jours, la céramique est très pratique. Les plats spéciaux pour la cuisson au four, bien qu'ils aient changé d'apparence au fil des ans, sont toujours fabriqués à partir de ce matériau. La porcelaine, malgré son coût élevé, a un aspect élégant et est tout simplement agréable à regarder. Cela s'applique également à la faïence, qui, si elle est correctement exécutée, est difficile à distinguer de la porcelaine.

Dans tous les cas, un matériau céramique doit être utilisé. Ceci est principalement dû aux grandes réserves d'argile naturelle. Il y en a vraiment beaucoup, et chaque année de plus en plus de nouvelles carrières pour l'extraction de cette ressource naturelle sont développées. Le deuxième facteur important est le respect de l'environnement. Auparavant, les gens n'avaient pas la possibilitéutiliser des additifs nocifs pour améliorer les caractéristiques de résistance du produit. Aujourd'hui, la situation a changé, mais pas trop critique. Les carreaux de céramique, contrairement aux matériaux synthétiques, ne sont pas nocifs pour la santé. Cela vaut également pour la vaisselle en céramique qui, comparée au plastique, surtout si ce dernier est chauffé, ne fait aucun mal.