La ceramica sono materiali inorganici e non metallici composti da una combinazione di elementi metallici e non metallici, tipicamente formati attraverso l'elaborazione ad alta temperatura (sparo/sinterizzazione). La loro composizione varia a seconda del tipo di ceramica (tradizionale o avanzata). Ecco una rottura dei loro componenti principali:
1. Componenti chimici primari
La maggior parte delle ceramiche si basano su ossidi metallici, carburi, nitruri o silicati. Gli elementi comuni includono:
* Ossigeno (O) - trovato negli ossidi (ad es. Al₂o₃, siO₂, zro₂).
* Silicon (SI) - Chiave in silicati (ad es. Clay, Mullite, Cordierite).
* Alluminio (al) - presente in allumina (al₂o₃), mullite (3al₂o₃ · 2sio₂).
* Magnesio (mg) - usato in magnesia (mgO), cordierite (2MGO · 2al₂o₃ · 5sio₂).
* Zirconio (zr) - trovato in zirconia (zro₂).
* Carbon (C) e azoto (N)-in ceramica non ossido (SIC, Si₃n₄, Tic, BN).
2. Ceramica tradizionale (a base di argilla)
Questi sono in genere a base di silicato e includono:
* Minerali di argilla (caolinite, montmorillonite) - Fornire plasticità quando bagnato.
* Silice (siO₂) - Aggiunge la struttura (ad es. Quarzo, Flint).
* Feldspar (Kalsi₃o₈, Naalsi₃o₈) - Agisce come un flusso per ridurre la temperatura di fusione.
* Chalk (Caco₃) - Utilizzato in porcellana e whiteware.
Esempio: porcellana = caolin (argilla) + silice + feldspato.
3. Ceramica avanzata (ingegneria)
Si tratta di ceramiche sintetiche di alta purezza con proprietà superiori:
Tipo ceramico Componenti principali Proprietà chiave
Alumina (Al₂o₃) Alluminio + ossigeno Elevata durezza, isolamento elettrico
Zirconia (zro₂) Zirconio + ossigeno Alta tenacità, resistenza all'usura
Silicio carburo (sic) Silicio + carbonio Estrema durezza, conducibilità termica
Nitruro di silicio (Si₃n₄) Silicio + azoto Resistenza agli shock ad alta resistenza, termica
Nitruro di boro (BN) Boron + azoto Lubrificità, conducibilità termica
Cordierite (2Mgo · 2al₂o₃ · 5Sio₂) Mg, al, si, o Bassa espansione termica
4. Aditivi e componenti secondari
La ceramica include spesso additivi per modificare le proprietà:
* Leganti (ad es. PVA, cera) - Aiuto a modellare prima di sparare.
* Sintering Aids (ad es. Y₂o₃ in Zro₂) - Migliorare la densificazione.
* Pigmenti (ad es. Fe₂o₃, COO) - per la colorazione.
* Controller di porosità - per creare ceramiche porose (ad es. Filtri).
5. Fase vetrosa (in alcune ceramiche)
* La ceramica tradizionale spesso contengono una fase vetrosa (silice vitrea) formata durante il fuoco, che unisce le particelle.
6. Classificazione per composizione
Categoria Esempi Componenti principali
Ceramica di ossido Al₂o₃, zro₂, mgo Metallo + ossigeno
Ceramica non ossido Sic, si₃n₄, stagno Metallo + carbonio/nitruro
Ceramica di silicato Porcellana, mattone Argilla + siO₂ + flusso
Ceramica composita Al₂o₃-Sic, spinto a zro₂ Ceramica mista
Conclusione
La ceramica è realizzata da una combinazione di elementi metallici e non metallici, con le loro proprietà determinate dalla composizione e dalla lavorazione.
* La ceramica tradizionale si basa su argilla, silice e feldspato.
* Le ceramiche avanzate utilizzano ossidi, carburi o nitruri ad alta purezza per prestazioni superiori.