Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Elektronikai technológia 2. 1.Alapanyagok technológiája: fémek, félvezetők, szigetelők. Műanyagok, kerámiák, lakkok. 2.Anyagok mechanikai, termikus tulajdonságai.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Elektronikai technológia 2. 1.Alapanyagok technológiája: fémek, félvezetők, szigetelők. Műanyagok, kerámiák, lakkok. 2.Anyagok mechanikai, termikus tulajdonságai."— Előadás másolata:

1 Elektronikai technológia 2. 1.Alapanyagok technológiája: fémek, félvezetők, szigetelők. Műanyagok, kerámiák, lakkok. 2.Anyagok mechanikai, termikus tulajdonságai. 3.Korrózió.

2 Alapanyagok gyártása • Fémkohászat  Vas, acél, alumínium, réz • Kerámiák gyártása  Kristályos, amorf, speciális kerámiák • Kompozit (társított) anyagok feldolgozása • Műanyagok előállítása és feldolgozása  Hőre lágyuló és hőre keményedő műanyagok, elasztomerek

3 Fémkohászat • Vas- és acél gyártás • Alumínium gyártás • Réz- és szinesfém kohászat

4 A fémkohászat főbb folyamatai • Érc előkészítés (törés, őrlés, szétválasztás) • Nyers fém kinyerése • A nyers fém finomítása • Ötvözés • Öntés kokillába

5 Vas- és acélgyártás • Nyersvasgyártás – A nagyolvasztó működése – A nyersvas tulajdonságai • Acélgyártás – Konverteres – Ívkemencés, indukciós kemencés • Az acélok utókezelése – Vákuumozás – Műveletek öntés közben

6 Vas- és acélgyártás folyamata • Folyamat: a vasércek redukálása pirometallurgiai eljárással • Kiinduló anyag: – Mágnesvasérc (Fe 3 O 4 ) 50-70% – Vörösvasérc (Fe 2 O 3 ) 40-60% – Barnavasérc (2FeO.3H 2 O) 30-50% + Hulladékvas •(FeS 2 (pirit); CoAsS- kobaltit, (Fe,Ni)O(OH)(H 2 O) n -Fe- Ni-limonit) • Végtermék: nyersvas

7 Az olvasztó működése: • Adagolás: érc, koksz, salakképző anyag (mészkő, dolomit- CaO+MgO+SiO2+Al2O3- csökkenti az olvadási hőmérsékletet) • Hőenergia ellátás: koksz (80%C+SiO2+...), befújt levegő ( C o ) • Folyamat: a vasoxid redukciója – Fe 2 O 3 → Fe + O – Direkt: C → CO – Indirekt: CO → CO 2 • Termék: nyersvas, kohósalak, torokgáz Indirekt redukció 3 Fe 2 O 3 + CO = 2 Fe 3 O 4 + CO 2 Fe 3 O 4 + CO = 3 FeO + CO 2 FeO + CO = Fe + CO 2 Direkt redukció: hasonló folyamatok, de a C redukál, miközben CO-vá alakul

8

9

10 A nyersvas összetétele C%Mn%Si%S%P% Öntészeti3,5-4,0<1,01,5-3,0<0,060,3-2,0 Acél- nyersvas 3,5-4,50,4-1,0<1<0,040,1-0,3 Acélgyártás: Konverteres (Bessemer, LD) Elektro-acélgyártás (ívfényes, indukciós) Folyamata: a nyersvas karbon tartalmának és a káros szennyezők koncentrációjának csökkentése. Si, Al adagolás az acélgyártás végső fázisában. Hatására a vasoxidból szilicium-dioxid vagy aluminium-oxid keletkezik, amely a salakba távozik. Öntéskor az acélban nem keletkeznek gázhólyagok – ez a csillapított acél Kiinduló anyag: Acélnyersvas. Végtermék: 0,25-0,3% C-tartalmú acél Előnyök: Szilárdság és szívósság növekedés Alakíthatóság javulás Új tulajdonságok Egyszerűen: az acél a vas és szén ötvözete, de csak kb.7% C tartalomig elemzik a fázis diagramot.

11 α-ferrite - solid solution of C in BCC Fe • Stable form of iron at room temperature. • The maximum solubility of C is wt% • Transforms to FCC γ-austenite at 912 °C γ-austenite - solid solution of C in FCC Fe • The maximum solubility of C is 2.14 wt %. • Transforms to BCC δ-ferrite at 1395 °C • Is not stable below the eutectic temperature (727 ° C) unless cooled rapidly δ-ferrite solid solution of C in BCC Fe • The same structure as α-ferrite • Stable only at high T, above 1394 °C • Melts at 1538 °C Fe3C (iron carbide or cementite) • This intermetallic compound is metastable, it remains as a compound indefinitely at room T, but decomposes (very slowly, within several years) into α-Fe and C (graphite) at °C Magnetic properties: α -ferrite is magnetic below 768 °C, austenite is non-magnetic Three types of ferrous alloys: • Iron: less than wt % C in α−ferrite at room T • Steels: wt % C (usually < 1 wt % ) α-ferrite + Fe3C at room T • Cast iron: wt % (usually < 4.5 wt %)

12

13 Alakformálás: Acélöntvény Tuskó öntés után hengerelt termékek Folyamatos öntés után rudak, csövek, idomacélok, huzalok Finomított, ötvözött tömbök Acél termékek (összetétel szerint): Ötvözetlen acélok Gyengén ötvözött acélok (ötvöző % < 5%) Erősen ötvözött acélok (ötvöző % > 5%) Ötvözők: Mn, Si, Cr, Ni, Mo, V, W, Co Felhasználás: Szerkezeti acélok Szerszám acélok Elektrotechnikai acélok

14

15 Vas – kitűnő ferromágneses anyag, nagy a szaturációs indukciója. (miközben a B s nem változik sokat, a H c –akár több nagyságrendet!) lágymágneses (kis H c ), keménymágneses (nagy H c ), speciális kis C- tartalmú és Si-tartalmú C  0,1 %, Si 0,8-4,8% (összadalék  1 %) (Si-adalékolás – ellenállás növelés, kisebb örvényáramok, veszteségek, de mechanikailag törékenyebb). Hőkezelés- „lágyítás”- védeni kell! Lemez 0,2-4mm állandó vagy alacsonyfrekvenciás mágneses terek (trafók, motorok)  max= , H c = A/m, (de adalékolással lehet akár  max= !) (Fe+Ni 20-80%) Öntött : Fe-Ni-Al, Fe-Ni-Al-Co, (mágneses szemcsék nemmágneses Ni-Al kötőanyagban) Mások: Co-V, Cu-Ni-Fe (52% Co+11% V+37%Fe) –régi mágneses szalag Porkohászati: bárium ferrit BaO.6Fe 2 O 3 és kobalt ferrit CoO.Fe 2 O 3 Alkalmazás: állandó mágnesek. Plasztikusan deformálható, mágneses tárolók, szögletes hiszterézis, Mg-Mn-Ca, Ni-Fe-Co-Mo,.... További technológiai kutatások: nagyobb  max, B max, Hc, stabilitás, frekvencia.

16 Az alumínium gyártás folyamatai • Érc: bauxit (Al2O3+Fe2O3+SiO2+H2O...)( Bauxit előkészítés: őrlés, vizes mosás (tisztítás), szárítás) • Ebből hidrometallurgiai és pirometallurgiai eljárással timföldet (Al 2 O 3 ) állítanak elő ( Bauxit feldolgozás: Nátronlúgos kezelés C o -on, ekkor nátriumaluminát keletkezik - NaAl(OH) 4 Vörösiszap leválasztás Hűlés után kristályos alumíniumhidroxid – Al(OH) 3 keletkezik Ezt C o -on izzítva kapják a timföldet – Al 2 O 3 ) A timföld elektrolízisével (elektrometallurgiai eljárással) választják le az alumíniumot ( Folyamat: elektrolízis katód: grafit bélésű kád, anód: grafit rúd, elektrolit: maga a betét Betét: kriolit (Na 3 AlF 6 ) + 6…8% Al 2 O 3 Technológiai paraméterek: Hőmérséklet: C o Egyenáram: U=4…5 V; I= 50…250 kA ! Kiválások: Katódbélésen az alumínium olvadék Grafit anódon az oxigén (erős fogyás) Csapolás időszakosan (98,5…99,5% Al)

17 Anyagmérleg: 4 t bauxit - 2 t timföld -1 t alumínium Energia igény: kWh/ 1 t kohóalumínium kWh/ 1 t finomított alumínium Öntvények, Rudak, csövek, Lemez, szalag, fólia Alakos munkadarabok (kovácsolás, folyatás, lemezalakítások) Előnyök: jó hő- és elektromos vezető, korrózióálló, könnyű

18 Alumínium huzal : adalék tartalma nem több, mint 0,5%. Ha 0,001%, a fajlagos ellenállás  0,0263 .m ! Könnyen hengerelhető –fólia (kondenzátorok) Forrasztás – oxid eltávolítása. Ötvözetek: Al+ Cu2%+ Mg 1,4-1,5%+Si 0.5-1,2%+Fe 0.3%+Ni0,8% - magashőmérsékletű, turborektív hajtóművek, dugattyúk Al+ Si 10-13% - silumin, kerekek, szerkezetek, jól önthető

19 A RÉZ, EZÜST ÉS ARANY GYAKORISÁG ÉS ELŐFORDULÁS Viszonylag ritkák, de az emberiség által régen felhasznált fémek (jól dúsulnak, könnyen kinyerhetők); Elemi állapotban is előfordulnak (Au), kvarc vagy pirit ásványokban, de a Cu és Ag esetén az ércek fontosabbak; A tengervíz Au tartalma 4 μg/l ( t Au/Földközi tenger); CuFeS 2 – kalkopirit, CuCO 3 ∙Cu(OH) 2 – malachit, Ag 2 S – argentit ELŐÁLLÍTÁS Cu: szulfidos ércek pörkölése + SiO 2 (Fe 2 (SiO 3 ) 3 -ba viszi a vasat) 2CuFeS 2 →Cu 2 S + Fe 2 O 3 + 3SO 2 (pörkölés, O °C) 2Cu 2 S + 3O 2 →2Cu 2 O + 2SO 2 (részleges oxidálás) 2Cu 2 O + Cu 2 S → 6Cu + SO 2 Ag: Pb-, Zn-, Cu-gyártás melléktermékeként vagy ciánlúgozással 4Ag + 8NaOH + O 2 + 2H 2 O →4Na[Ag(CN) 2 ] + 4NaOH majd Zn-kel cementálás Au: fizikai tulajdonságai alapján különítik el a meddőtől (aranymosás, amalgámozás) illetve ciánlúgozással

20 Réz előállítás • Érc: kalkopirit (CuFeS 2 ) • Ebből őrléssel, tisztítással és pirometallurgiai eljárással komplex oldatot állítanak elő (Cu 2 S, FeS, Fe 3 O 4 ) • Az olvadékból nyert kéneskő-ből leválasztják a rezet • A nyers rezet elektrolízissel finomítják Elektrolitréz – villamos vezetékek Csövek, rúdak, szalagok Öntvények Alakos munkadarabok Előnyök: jó vezető, ellenáll az oxidációnak, sokoldalúan használható

21 A réz vagy alumínium alaphuzalokból, úgynevezett huzalhúzással azaz üregben való többszöri áthúzással készülnek az erek gyártására felhasznált huzalok. Ezek legkisebb átmérője 0,02mm is lehet. A technológiai okokból szükséges lágyítást gyártás közben végzik el. A lágyítás hőmérséklete alumínium húzása esetén °C, míg a réznél °C lehetséges. A hidegen húzott huzal úgy készül, hogy az alaphuzalt megfelelően kiképzett, fokozatosan szűkülő nyílású húzószerszám sorozaton húzzák át. A húzószerszám anyaga keményfém, vagy gyémánt lehet.

22 Rézhuzalok. A kis keresztmetszetű huzalok az elektrotechnikai kapcsoló- és vezerlő elemek tekercseinek alapanyagát képezik, a nagyobb keresztmetszetű huzalok pedig gyenge- es erősáram vezetékhuzalként széles körben nyernek alkalmazást. Továbbá villamos ipari (motortekercselési) célra alkalmaznak lapos és négyszögszelvényű csupasz huzalokat. Az elektromos vezetékhuzalok fajlagos elektromos vezetőképessége 2 mm- és lágy huzalon 20°C-on mérve: min. 58 MS/ m. Speciális termék az ezüsttel mikro ötvözött rézhuzal, amely nagy szilárdsága és magas újrakristályosodási hőmérséklete révén különösen alkalmas légvezetékekhez, es 3-400°C munkahőmérsékletű villanymotorok tekercselésére. Vonatkozó szabványok: EN12166 Anyagminőségek: DIN 1787, MSZ 64-1 BS 2873 Mechanikai es villamos tulajdonságok: DIN 40500/4 MSZ 64/5 BS 2873 Mérettűresek: DIN 1757 MSZ 1567, 1568, 4956, 7801 BS 2873

23 Sárgaréz huzalok A kétalkotós sárgaréz huzalok az ipar egész területén felhasználhatók: különböző alkatrészek, szegecsek, csavarok készülnek belőlük. Az ólommal ötvözött háromalkotós sárgarezek jól megmunkálhatók forgácsoló eljárással, ezért különböző alkatrészek, szerelvények készülnek belőlük. A sárgaréz huzalok külön csoportja a szilíciumot tartalmazó forrasztóhuzal (SG-CuZn40Si), amelyet szintén széles körben alkalmaznak. ÖTVÖZETEK: intersticiós: kevés, az atomok mérete, a rácstípus fontos Szubstituciós szilárdoldatot alkotó elemek példái: Réz + Ni - 100%, + Zn -39 %ig sárgaréz (ha több –kétfázisú lesz) + Mn -100%, Cd -3,7%, +Ni44%, Mn1% - konstantán (ρ k =20 ρ r !) +Sn 3-10% -ónbronzok (zöldes patina=oxid), Cu+6%Sn+8%Cd, +Sn 6,5% +P 0,15% +Al 6-10%+ Ni 1-6% + Fe 1-5% alumíniumbronzok, (alpakka) CuNi 10 Fe 1 Mn – kopásálló pénzérmék DE: eutektika –heterofázisú anyag, további ötvözetek is(lásd vas példája)

24 Bronz

25 Kétalkotós sárgaréz huzalok: Vonatkozó szabványok: Anyagminőségek: EN DIN 1733, MSZ ASTM B 134 BS 2873 Mechanikai tulajdonságok: EN DIN MSZ 770/5 ASTM B 134 BS 2873 Mérettűresek: EN DIN 1757 MSZ 4956, 7801 ASTM B 250 BS 2873

26 Az így elkészült réz vagy alumínium huzalok alkalmasak különféle kábel ér szerkezetek összeállítására, melyek lehetnek tömör, vagy sodrott kivitelűek. Például ha a húzás utolsó fázisában végtermékként kapott 1,38mm átmérőjű réz huzalt PVC szigetelő anyaggal leszigetelünk egy H07V-U 1x1,5mm2 (MCu) típusú tömör erű vezetéket kapunk. Amennyiben 0,25mm átmérőjű huzalokból 30 szálat összesodrunk és azt szigeteljük le hasonló módon akkor H07V-K 1x1,5 mm2 (Mkh) típusú sodrott erű hajlékony vezeték lesz a termékünk A kábel ér szerkezeteinek kialakítását elsosorban a felhasználói igények és a gyártási technológia határozza meg. Tömör ereket gyártanak azon kábelekhez, melyek beszerelés után rögzített állapotban fix helyen látják el funkciójukat például a lakásunk falaiban húzódó vezetékek többsége ilyen H07V-U (MCu). Sodrott erekkel azok a termékek készülnek ahol fontos a hajlékonyság, illetve a kábel használata során mozgásnak, rázkódásnak van kitéve. Ezek közé tartozik a H05VV-F (MT) mellyel a háztartási gépeink vannak csatlakoztatva a fali konnektorhoz.

27 A TITÁN ÉS VEGYÜLETEI GYAKORISÁG ÉS ELŐFORDULÁS A 9. leggyakoribb elem, önálló oxidos feldúsulásai ismertek. TiO 2 – rutil, FeTiO 3 – ilmenit ELŐÁLLÍTÁS Nehézségek: oxigénhez való affinitás, reakcióképesség a N,H, és C-nel Kroll eljárás: klór-metallurgia (900 °C) TiO 2 + 2C + 2Cl 2 → TiCl 4 + 2CO FeTiO 3 + 6C + 7Cl 2 → 2TiCl 4 + 2FeCl 3 + 6CO A TiCl 4 és FeCl 3 frakcionált desztillációval szétválasztható, majd Ar atmoszférában Mg-mal redukálható: TiCl 4 + 2Mg → Ti + 2MgCl 2 ( °C) FELHASZNÁLÁS szerkezeti anyag (Ti, Ti-Al ötvözet: korrózióálló, kis sűrűségű (repülőgépipar, rakéta és űrtechnika, vegyipari berendezések)

28 GYAKORISÁG ÉS ELŐFORDULÁS mint páratlan rendszámú elem, ritkább a szomszédainál (Harkins- Oddó szabály); gyakran más ércek kísérőjeként fordul elő PbCl 2 ∙2Pb 3 (VO 4 ) 2 – vanadinit, K 2 (UO 2 ) 2 (VO 4 ) 2 ∙3H 2 O – karnotit, kőolajokban, élőlényekben (tuniciták, gombák) is feldúsulhat ELŐÁLLÍTÁS V-érc +Na 2 CO 3 +NaCl (800 °C) →NaVO 3 (kioldás +H 2 SO 4 )→V 2 O 5 vas jelenlétében Al-mal, vagy FeSi-mal redukálják → ferrovanádium VCl 5 redukciója H 2 -nel vagy Mg-mal; V 2 O 5 redukciója Ca-mal FELHASZNÁLÁS acélötvöző (V 4 C 3 képződése, a vas C tartalmával: kopás- és hőállóság) A VANÁDIUM ÉS VEGYÜLETEI

29

30 A KRÓM, MOLIBDÉN ÉS VOLFRÁM GYAKORISÁG ÉS ELŐFORDULÁS a Cr előfordulási gyakorisága hasonló a vanádium és a klór gyakoriságához, a Mo és a W gyakorisága 2 nagyságrenddel kisebb. ércei: FeCr 2 O 4 – kromit; MoS 2 – molibdenit; Ca(Mo,W)O 4 – powellit; CaWO 4 – schelit, (Fe,Mn)WO 4 – wolframit ELŐÁLLÍTÁS ferrokróm ötvözőanyag előállítása (elektromos kemencében) FeCrO 4 + 4C → Fe + Cr + 4CO alacsony C.-tartalmú ferrokróm előállításához a reakciót FeSi-mal végzik. tiszta Cr előállítás FeCrO 4 + 8NaOH + 3,5 O 2 → 4Na 2 CrO 4 + Fe 2 O 3 + 4H 2 O (1100 °C) Na 2 CrO 4 + 2C → Cr 2 O 3 + Na 2 CO 3 + CO Cr 2 O 3 + 2Al → 2Cr + Al 2 O 3 Cr-bevonatok (galvanizálás): Cr 2 O 3 kénsavas oldásával nyert oldatok elektrolízise Mo előállítása MoS 2 (pörkölés) →MoO 3 (H 2, Al) → Mo + H 2 O W előállítás wolframit +NaOH (ömlesztés) → wolframát (sav) →WO 3 (H 2 ) →W porkohászat (magas op. miatt nem olvasztható meg, sajtolással tömörítik)

31 Egyéb szinesfémek • Cink (horgany, Zn) • Ólom • Ón • Nikkel • Eljárások: – Általában dúsítás, tisztítás, pörkölés – Kiválasztás elektrolízissel Magnézium: Alapanyag: magnezit ásvány (MgCO 3 ) vagy tengervízi sók (MgCl 2 ) kiválása A MgCl 2 elektrolízisével állítható elő a Mg Előnyök: Ötvözve kiváló tulajdonságú könnyűfém Az alumínium ötvözetekben hasznos ötvöző

32 PLATINAFÉMEK Ru –Rh Pd Os –Ir –Pt – GYAKORISÁG, ELŐFORDULÁS Igen ritka elemek ≤ 10-7%-ban fordulnak elő; Mégis a Pt több ezer év óta ismert, a többi csak éve; Elemi állapotban, vagy a Ni, Cu, Ag szulfidos, arzenides ércei kísérőjeként fordulnak elő. ELŐÁLLÍTÁS Nyers réz/nikkel (anód) kénsavas közegben elektrolízissel végzett tisztítása során az anódiszapba kerülnek a nemesebb fémek; Az anódiszap nyers fémkeverék elválasztása komplexeik eltérő sajátságai alapján ioncserés és folyadék-extrakciós módszerekkel lehetséges; Vizes kloridokból Zn-poros cementálással, kloro-komplexek hőbontásával, vagy H 2 -nel való redukcióval;

33 Ha a rendszert alkotó komponensek szilárdfázisban nem oldódnak, akkor azok eutektikumot alkotnak. Eutektikum: heterogén anyag, amely mikroszkopikus részecskékből áll, de mégsem tekinthető mechanikai keveréknek, mivel a fázisok bonyolult fizikai-kémia kölcsönhatásban állnak. Au – Si rendszerben: 31% Si – 69% Au, 370  C-on dermedő eutektikum. Pb-Sn forraszanyagok: eutektikumok: Kemény forraszok: réz-cink, vagy ezüst ötvözetekből készülnek (54% Cu, 46% Zn, vagy 70% Ag, 26% Cu, 4% Zn). Ólommentes forraszok: 217  C olvadáspontú ón-ezüst- réz ötvözet (95,5% Sn, 3,8% Ag, 0,7% Cu).

34 Mechanikai tulajdonságok Alakváltozás: szilárdság, képlékenység, feszültségek, folyáshatár, szakítószilárdság Feszültség:  = F/S (N/m 2 =Paskal) ennek komponnsei – tenzort alkotnak F 11, F 12,.... Deformáció: nyújtás, összenyomás, nyírás, statikus és dinamikus Fajlagos hosszváltozás: ε= Δl/l Hooke törvény:  = E ε, azaz Δl/l = (1/E).( F/S), E –rugalmassági (Young) modulus Cu: 12, N/m 2, 1/G a csúsztató rugalmassági tényező Δd/d=-μ Δl/l, μ – Poisson-szám μ=0.33 (Cu) Függenek: az ötvözéstől, hőkezeléstől, mechanikai kezeléstől (diszlokációk száma) Mikrokeménység: mérése (Vickers, Brinell prizma) Szennyezők hatása a réz ellenállásának és szakítószilárdságára változására.

35

36 Termikus tulajdonságok • Hőkapacitás, fajlagos hőkapacitás: c=dQ/dT, J/kg.K ( Debye-hőmérséklet felett C v =3R, R-univerzális gázállandó) (Cu – 0,385 kJ/kg.K, Al- 0,896 kJ/kg.K, H 2 O – 4,14kJ/kg.K) • Hőtágulás: Δl=l 0 α l ΔT, térfogat növekedése. (Al – 23, K -1, Cu – 16, üveg – 8,1, PVC – 80, invár – 0,5 !) • Hővezetés: w = -k. dT/dx (elektronok és fononok) (Cu -384 W/m.K, üveg – 0,7, PVC – 0,17, berill kerámia 200 !)

37 Üvegek és amorf rétegek

38 Szilikátüvegek: kvarchomok SiO 2, szóda Na 2 CO 3, hamuzsír K 2 CO 3, mészkő CaCO 3, dolomit CaCO 3 ·MgCO 3, nátriumszulfát Na 2 SO 4, bórax Na 2 B 4 O 7, földpát Al 2 O 3 ·6SiO 2 ·K 2 O és további anyagok. A szilikátüvegek színét a megfelelő adalékok adják: a CaO kék színt, a Cr 2 O 3 zöld, a MnO 2 barna, az UO 3 sárga színt kölcsönöz az üvegnek. (Edények:: SiO %, Na 2 O- 16%, K 2 O- 2%, B 2 O 3 2%, Al 2 O %, TiO 2 4%) Üvegkerámia: SiO 2 -56%, MgO- 15%, Al 2 O %, TiO 2 -9% Technológia: örlés-keverés-olvsztás-formázás-hűtés (sík üveg – Guardian- Orosháza) Borátok, germanátok, fluoridok, Kalkogenidek: S,Se, Te-tartalmú anyagok Kvarcüveg: SiO 2 Az amorf Si:H rétegekhez hasonlóan előállíthatók hidrogénezett szénrétegek (C:H), illetve bonyolultabb a-Si 1-x C x :H, a-Si x N 1-x :H, a-Si 1-x Ge x :H rétegek, rétegstruktúrák is. Amorf fém rétegek – hűtés K/s ! (Au-Si19%)

39 Kábelkiöntő masszaként alkalmazzák a kompaundokat. Ezeket gyanták és töltők, plasztifikátorok keverékéből állítják elő. Hetinax papírból (szövetból-textolit) és bakelitgyantából rétegezett lemezanyag Kerámiák: többfázisú rendszer, amely a kristályos fázis mellett üvegszerű anyagokat és gázokat tartalmaz. Épitészeti, villamosipari,…… A kerámiák komponensei: természetes anyagok (kvarc, timföld), valamint egy sor oxid, fém karbonát. Oxid kerámiák, karbid, nitrid, borid, szilicid. Technológia: A finom szemcséjű port vizzel vagy folyékony szerves anyagokkal (polivinil szesz, parafin ) plasztifikálják. Kaolin: SiO 2 +Al 2 O 3 +H 2 O Préselés - szárítás – égetés ( C) (eltávolítjuk a vizet-maradnak a pórusok). Tűzálló (samott) tégla: SiO 2 95%, CaO 3%, Al 2 O 3 2%) Tmax = 1700 C. T növekedése „denszifikálja” a kerámiát, üveg fázis jelenik meg – csempe, porcelán. Gipsz: CaSO 4 +H 2 O = kristályos hidrát CaCO 3, SiO 2, agyag +…+ égetés = cement +H 2 O= di- tri- tetrakalcium szilikátok, aluminátok (3CaO+SiO 2 ), ( 3CaO. Al 2 O 3 ) = kristályos hidrátok +kö = beton

40 Az Al 2 O 3 -SiO 2 - CaO háromalkotós rendszer portland cement CaO

41 Szigetelő porcelán. Alapanyagok: speciális agyagok, kvarchomok (SiO 2 ) és földpát (Al 2 O 3 ·6SiO 2 ·K 2 O). Az égetés közben az agyag elveszti kristályos vizét, és reakcióba lépve a kvarchomokkal megalkotja a kristályos alapfázist, (3Al 2 O 3 ·2SiO 2 ) a mullitot. A kristályszemcsék közti réseket üvegszerű fázis tölti ki, amely a földpát olvadásakor keletkezik. Az üvegszerű fázis jelenléte biztosítja a porcelán nagy sűrűségét, vízhatlanságát, eléggé jó elektromos és mechanikai paramétereit.

42 Az alumínium-oxid kerámiák egyik fajtája a polikor, amely különösen tömör szerkezettel rendelkezik (sűrűsége megközelíti a tömör A l2 O 3 sűrűségét). A közönséges kerámiától eltérően a polikor áttetsző színű, ezért egyes speciális világítótestek gyártásában alkalmazzák. A nemfémes anyagok között a berillium-oxid (BeO) a legjobb hővezető (hővezetési tényezője egyenlő W/(m·K)), és hővezetése szer nagyobb, mint az üvegeké. De a BeO por toxikus! Steatit kerámia: egy természetes anyag – a talk (zsírkő) (3MgO·4SiO 2 ·H 2 O) – alapján kapják, amely magas képlékenységgel rendelkezik. Ezen kívül még BaCO 3 vagy CaCO 3 karbonátokat tartalmaz. A kerámia égetésénél ez esetben MgO·SiO 2 anyag keletkezik, a zsugorodás kicsi, dielektromos paraméterek jók. Villamossági porcelán paraméterei: Sűrűség kg / m 3 Szakítási szilárdság, ( )x 10 5 N / m 2 Fajlagos ellenállás, – Ohm·m Dielektromos permittivitás 7 – 8 Átütési feszültség, MV / m

43 Kompozit: két vagy több anyag keveréke, kombinációja, amelyek lehetnek szervesek és/vagy szervetlenek, fémek, dielektrikumok, stb. A kompozit : mátrix + egy-, két- vagy háromdimenziós komponensek (üveg+szén, kerámia+fém,….) Szakítószilárdság függvénye a szálak irányától egy szállal erősített kompozitban.

44 FÉLVEZETŐK – külön téma.

45 Polimerek, gyanták A polimer szénhidrogének között a legismertebbek: a polietilén, a polisztirol és a polivinil-klorid, illetve poli(tetrafluor-etilén)-teflon H H    C  C   H Cl n vinil-klorid (H 2 C=CH  Cl) polimerizációja F F    C  C  C  F F n       Si  O  Si  O  Si       Szilíciumszerves polimerek Epoxigyanták molekulái epoxi-gyűrűket tartalmaznak: O / \ H 2 C  CH  Paraméterek: lágyulási T, keménység, vezetőképesség, oldékonyság, képlékenység H H etilen C H

46

47 KORRÓZIÓ – AZ ANYAGOK LEROMLÁSA Alkotók reakcióí, polimer láncok széttörése, feloldódás és duzzadás : kerámiák és polimerek vegyi reakciói Elektrokémiai alapok: anód és katódreakciók -galvánkorrózió -repedéses korrózió -szemcsehatármenti korrózió -szelektív kilugozás -eróziós korrózió Fémek és ötvözetek oxidációja Al – maga oxidál és megvédi magát: Al2O3 !

48 GALVANIZÁLÁS – fordított korrózió? – a fém ionokat kivonjuk az elektrolitból, hozzáadva elektronokat: M n+ + n e -  M 0 Kiszámíthatjuk a töltést: Egy mol atomra 6x = 1Faraday =96,5 C elektron kell. 107,87 g Ag kicsapódásához 1 A x s kell, vagy arányosan... anódkatód M ionok e Galvanikus cella: Zn-Cu 1,1V a nyitott áramkörben Elektródpotenciál : M-oldat Mérés: a hidrogén elektrodához képest ( a víz bomlása) H – H : 0 Fe-H : +0,44V, Cu-H:+0,34 Al –H: -1,66 2H 2 O + 2e -  H 2 + 2(OH) -, O 2 +2H 2 O + 4 e - = 4 (OH) - Vas oldódik: Fe  Fe 3+, Fe 3+ + OH -  Fe(OH) 3 - rozsda

49

50 Korrózióvédelem A vas megvédése: ötvözés Fe+Cr, Al, Si. Bevonatok: festék, elektrokémia, foszfátozás (H2PO4+Fe), műanyag Szerves: olcsó, hajlékony, de: nem hőálló, puha Fém (nemes): deformálható, oldatlan, termikusan stabil, de: repedéskor korrózió+ Kerámia: höálló, kemény, nincs kontaktpotenciál, de: törékeny, termikusan szigetel (huzalok melegedése....)

51 Lakkok: átitatás, fedés, ragasztás. Meleg vagy hideg szárítás (polimerizálódás) Alap: természetes olajok, szintetikus, cellulóz szarmazékok Zománcok: lakk + töltő (TiO2, ZnO,....


Letölteni ppt "Elektronikai technológia 2. 1.Alapanyagok technológiája: fémek, félvezetők, szigetelők. Műanyagok, kerámiák, lakkok. 2.Anyagok mechanikai, termikus tulajdonságai."

Hasonló előadás


Google Hirdetések