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

Alapanyagok gyártása Fémkohászat Kerámiák gyártása 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

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

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

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

Vas- és acélgyártás folyamata Folyamat: a vasércek redukálása pirometallurgiai eljárással Kiinduló anyag: Mágnesvasérc (Fe3O4) 50-70% Vörösvasérc (Fe2O3) 40-60% Barnavasérc (2FeO.3H2O) 30-50% + Hulladékvas (FeS2 (pirit); CoAsS-kobaltit, (Fe,Ni)O(OH)(H2O)n-Fe-Ni-limonit) Végtermék: nyersvas

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 (300-1600 Co) Folyamat: a vasoxid redukciója Fe2O3 → Fe + O Direkt: C → CO Indirekt: CO → CO2 Termék: nyersvas, kohósalak, torokgáz Indirekt redukció 3 Fe2O3 + CO = 2 Fe3O4 + CO2 Fe3O4 + CO = 3 FeO + CO2 FeO + CO = Fe + CO2 Direkt redukció: hasonló folyamatok, de a C redukál, miközben CO-vá alakul

A nyersvas összetétele C% Mn% Si% S% P% Öntészeti 3,5-4,0 <1,0 1,5-3,0 <0,06 0,3-2,0 Acél-nyersvas 3,5-4,5 0,4-1,0 <1 <0,04 0,1-0,3 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.

Magnetic properties: α -ferrite is magnetic below 768 °C, austenite is non-magnetic Three types of ferrous alloys: • Iron: less than 0.008 wt % C in α−ferrite at room T • Steels: 0.008 - 2.14 wt % C (usually < 1 wt % ) α-ferrite + Fe3C at room T • Cast iron: 2.14 - 6.7 wt % (usually < 4.5 wt %) α-ferrite - solid solution of C in BCC Fe • Stable form of iron at room temperature. • The maximum solubility of C is 0.022 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 650 - 700 °C

Acél termékek (összetétel szerint): Ötvözetlen acélok 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

Elektrotechnikai acélok Vas – kitűnő ferromágneses anyag, nagy a szaturációs indukciója. (miközben a Bs nem változik sokat, a Hc –akár több nagyságrendet!) lágymágneses (kis Hc ), keménymágneses (nagy Hc), 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= 3500-4500, Hc = 60-100 A/m, (de adalékolással lehet akár max= 1500000 !) (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.6Fe2O3 és kobalt ferrit CoO.Fe2O3 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.

Az alumínium gyártás folyamatai Érc: bauxit (Al2O3+Fe2O3+SiO2+H2O...)( Bauxit előkészítés: őrlés, vizes mosás (tisztítás), szárítás) Ebből hidrometallurgiai és pirometallurgiai eljárással timföldet (Al2O3) állítanak elő (Bauxit feldolgozás: Nátronlúgos kezelés 180-250 Co-on, ekkor nátriumaluminát keletkezik - NaAl(OH)4 Vörösiszap leválasztás Hűlés után kristályos alumíniumhidroxid – Al(OH)3 keletkezik Ezt 1200-1300 Co-on izzítva kapják a timföldet – Al2O3 ) A timföld elektrolízisével (elektrometallurgiai eljárással) választják le az alumíniumot (Folyamat: elektrolízis katód: grafit bélésű kád, anód: grafit rúd, elektrolit: maga a betét Betét: kriolit (Na3AlF6) + 6…8% Al2O3 Technológiai paraméterek: Hőmérséklet: 950-980 Co 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)

Anyagmérleg: 4 t bauxit - 2 t timföld -1 t alumínium Energia igény: 15.000 kWh/ 1 t kohóalumínium 20.000 kWh/ 1 t finomított alumínium Öntvények , Rudak, csövek, Lemez, szalag, fólia Alakos munkadarabok (kovácsolás, folyatás, lemezalakítások) Előnyök: jó hő- és elektromos vezető, korrózióálló, könnyű

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

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 (100.000 t Au/Földközi tenger); CuFeS2 – kalkopirit, CuCO3∙Cu(OH)2 – malachit, Ag2S – argentit ELŐÁLLÍTÁS Cu: szulfidos ércek pörkölése + SiO2 (Fe2(SiO3)3-ba viszi a vasat) 2CuFeS2 →Cu2S + Fe2O3 + 3SO2 (pörkölés, O2 1400-1500 °C) 2Cu2S + 3O2 →2Cu2O + 2SO2 (részleges oxidálás) 2Cu2O + Cu2S → 6Cu + SO2 Ag: Pb-, Zn-, Cu-gyártás melléktermékeként vagy ciánlúgozással 4Ag + 8NaOH + O2 + 2H2O →4Na[Ag(CN)2] + 4NaOH majd Zn-kel cementálás Au: fizikai tulajdonságai alapján különítik el a meddőtől (aranymosás, amalgámozás) illetve ciánlúgozással

Réz előállítás Érc: kalkopirit (CuFeS2) Ebből őrléssel, tisztítással és pirometallurgiai eljárással komplex oldatot állítanak elő (Cu2S, FeS, Fe3O4) 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

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 350-450 °C, míg a réznél 300-520 °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.

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, 17666 MSZ 64-1 BS 2873 Mechanikai es villamos tulajdonságok: DIN 40500/4 MSZ 64/5 Mérettűresek: DIN 1757 MSZ 1567, 1568, 4956, 7801

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 (ρk=20 ρr !) +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) CuNi10Fe1Mn – kopásálló pénzérmék DE: eutektika –heterofázisú anyag, további ötvözetek is(lásd vas példája) 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.

Bronz

Kétalkotós sárgaréz huzalok: Vonatkozó szabványok: Anyagminőségek: EN 12166 DIN 1733, 17660 MSZ 770-1 ASTM B 134 BS 2873 Mechanikai tulajdonságok: EN 12166 DIN 17677 MSZ 770/5 Mérettűresek: EN 12166 DIN 1757 MSZ 4956, 7801 ASTM B 250

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.

A TITÁN ÉS VEGYÜLETEI GYAKORISÁG ÉS ELŐFORDULÁS A 9. leggyakoribb elem, önálló oxidos feldúsulásai ismertek. TiO2 – rutil, FeTiO3 – ilmenit ELŐÁLLÍTÁS Nehézségek: oxigénhez való affinitás, reakcióképesség a N,H, és C-nel Kroll eljárás: klór-metallurgia (900 °C) TiO2 + 2C + 2Cl2 → TiCl4 + 2CO FeTiO3 + 6C + 7Cl2 → 2TiCl4 + 2FeCl3 + 6CO A TiCl4 és FeCl3 frakcionált desztillációval szétválasztható, majd Ar atmoszférában Mg-mal redukálható: TiCl4 + 2Mg → Ti + 2MgCl2 (1000-1150 °C) FELHASZNÁLÁS szerkezeti anyag (Ti, Ti-Al ötvözet: korrózióálló, kis sűrűségű (repülőgépipar, rakéta és űrtechnika, vegyipari berendezések)

A VANÁDIUM ÉS VEGYÜLETEI GYAKORISÁG ÉS ELŐFORDULÁS mint páratlan rendszámú elem, ritkább a szomszédainál (Harkins-Oddó szabály); gyakran más ércek kísérőjeként fordul elő PbCl2∙2Pb3(VO4)2 – vanadinit, K2(UO2)2(VO4)2∙3H2O – karnotit, kőolajokban, élőlényekben (tuniciták, gombák) is feldúsulhat ELŐÁLLÍTÁS V-érc +Na2CO3 +NaCl (800 °C) →NaVO3 (kioldás +H2SO4)→V2O5 vas jelenlétében Al-mal, vagy FeSi-mal redukálják → ferrovanádium VCl5 redukciója H2-nel vagy Mg-mal; V2O5 redukciója Ca-mal FELHASZNÁLÁS acélötvöző (V4C3 képződése, a vas C tartalmával: kopás- és hőállóság)

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: FeCr2O4 – kromit; MoS2 – molibdenit; Ca(Mo,W)O4 – powellit; CaWO4 – schelit, (Fe,Mn)WO4 – wolframit ELŐÁLLÍTÁS ferrokróm ötvözőanyag előállítása (elektromos kemencében) FeCrO4 + 4C → Fe + Cr + 4CO alacsony C.-tartalmú ferrokróm előállításához a reakciót FeSi-mal végzik. tiszta Cr előállítás FeCrO4 + 8NaOH + 3,5 O2 → 4Na2CrO4 + Fe2O3 + 4H2O (1100 °C) Na2CrO4 + 2C → Cr2O3 + Na2CO3 + CO Cr2O3 + 2Al → 2Cr + Al2O3 Cr-bevonatok (galvanizálás): Cr2O3 kénsavas oldásával nyert oldatok elektrolízise Mo előállítása MoS2 (pörkölés) →MoO3 (H2, Al) → Mo + H2O W előállítás wolframit +NaOH (ömlesztés) → wolframát (sav) →WO3 (H2) →W porkohászat (magas op. miatt nem olvasztható meg, sajtolással tömörítik)

Egyéb szinesfémek Magnézium: Cink (horgany, Zn) Ólom Ón Nikkel Eljárások: Általában dúsítás, tisztítás, pörkölés Kiválasztás elektrolízissel Magnézium: Alapanyag: magnezit ásvány (MgCO3) vagy tengervízi sók (MgCl2) kiválása A MgCl2 elektrolízisével állítható elő a Mg Előnyök: Ötvözve kiváló tulajdonságú könnyűfém Az alumínium ötvözetekben hasznos ötvöző

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 100-150 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 H2-nel való redukcióval;

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).

Mechanikai tulajdonságok Alakváltozás: szilárdság, képlékenység, feszültségek, folyáshatár, szakítószilárdság Feszültség:  = F/S (N/m2 =Paskal) ennek komponnsei – tenzort alkotnak F11, F12,.... 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: 12,4 .1010 N/m2, 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.

Termikus tulajdonságok Hőkapacitás, fajlagos hőkapacitás: c=dQ/dT, J/kg.K (Debye-hőmérséklet felett Cv =3R, R-univerzális gázállandó) (Cu – 0,385 kJ/kg.K, Al- 0,896 kJ/kg.K, H2O – 4,14kJ/kg.K) Hőtágulás: Δl=l0 αl ΔT, térfogat növekedése. (Al – 23,8.10 -6 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 !)

Üvegek és amorf rétegek

Üvegek és amorf rétegek Kvarcüveg: SiO2 Szilikátüvegek: kvarchomok SiO2, szóda Na2CO3, hamuzsír K2CO3, mészkő CaCO3, dolomit CaCO3·MgCO3, nátriumszulfát Na2SO4, bórax Na2B4O7, földpát Al2O3·6SiO2·K2O és további anyagok. A szilikátüvegek színét a megfelelő adalékok adják: a CaO kék színt, a Cr2O3 zöld, a MnO2 barna, az UO3 sárga színt kölcsönöz az üvegnek. (Edények:: SiO2 -55 %, Na2O- 16%, K2O- 2%, B2O3 2%, Al2O3- 19%, TiO2 4%) Üvegkerámia: SiO2 -56%, MgO- 15%, Al2O3- 20%, TiO2 -9% Technológia: örlés-keverés-olvsztás-formázás-hűtés (sík üveg – Guardian-Orosháza) Borátok, germanátok, fluoridok, Kalkogenidek: S,Se, Te-tartalmú anyagok Az amorf Si:H rétegekhez hasonlóan előállíthatók hidrogénezett szénrétegek (C:H), illetve bonyolultabb a-Si1-xCx:H, a-SixN1-x:H, a-Si1-xGex:H rétegek, rétegstruktúrák is. Amorf fém rétegek – hűtés 10000 K/s ! (Au-Si19%)

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: SiO2+Al2O3+H2O Préselés - szárítás – égetés (600-1300 C) (eltávolítjuk a vizet-maradnak a pórusok). Tűzálló (samott) tégla: SiO2 95%, CaO 3%, Al2O3 2%) Tmax = 1700 C. T növekedése „denszifikálja” a kerámiát, üveg fázis jelenik meg – csempe, porcelán. Gipsz: CaSO4 +H2O = kristályos hidrát CaCO3, SiO2, agyag +…+ égetés = cement +H2O= di- tri- tetrakalcium szilikátok, aluminátok (3CaO+SiO2), ( 3CaO. Al2O3) = kristályos hidrátok +kö = beton

Az Al2O3-SiO2- CaO háromalkotós rendszer portland cement CaO Az Al2O3-SiO2- CaO háromalkotós rendszer

Szigetelő porcelán. Alapanyagok: speciális agyagok, kvarchomok (SiO2) és földpát (Al2O3·6SiO2·K2O). Az égetés közben az agyag elveszti kristályos vizét, és reakcióba lépve a kvarchomokkal megalkotja a kristályos alapfázist, (3Al2O3·2SiO2) 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.

Az alumínium-oxid kerámiák egyik fajtája a polikor, amely különösen tömör szerkezettel rendelkezik (sűrűsége megközelíti a tömör Al2O3 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 200-250 W/(m·K)), és hővezetése 200-250-szer nagyobb, mint az üvegeké. De a BeO por toxikus! Steatit kerámia: egy természetes anyag – a talk (zsírkő) (3MgO·4SiO2·H2O) – alapján kapják, amely magas képlékenységgel rendelkezik. Ezen kívül még BaCO3 vagy CaCO3 karbonátokat tartalmaz. A kerámia égetésénél ez esetben MgO·SiO2 anyag keletkezik, a zsugorodás kicsi, dielektromos paraméterek jók. Villamossági porcelán paraméterei: Sűrűség 2300-2500 kg / m3 Szakítási szilárdság, (300-500)x 105 N / m2 Fajlagos ellenállás, 1011 – 1012 Ohm·m Dielektromos permittivitás 7 – 8 Átütési feszültség, 30 - 32 MV / m

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.

FÉLVEZETŐK – külön téma.

Polimerek, gyanták A polimer szénhidrogének között a legismertebbek: a polietilén , a polisztirol és a polivinil-klorid, illetve poli(tetrafluor-etilén)-teflon H H etilen C C H H H H    C  C    H Cl n vinil-klorid (H2C=CHCl) polimerizációja F F    C  C  C   F F n Szilíciumszerves polimerek Epoxigyanták molekulái epoxi-gyűrűket tartalmaznak: O / \ H2C  CH        Si O SiOSi Paraméterek: lágyulási T, keménység, vezetőképesség, oldékonyság, képlékenység

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 !

107,87 g Ag kicsapódásához 1 A x 96500 s kell, vagy arányosan... GALVANIZÁLÁS – fordított korrózió? – a fém ionokat kivonjuk az elektrolitból, hozzáadva elektronokat: Mn+ + n e-  M0 Kiszámíthatjuk a töltést: Egy mol atomra 6x 1023 = 1Faraday =96,5 C elektron kell. 107,87 g Ag kicsapódásához 1 A x 96500 s kell, vagy arányosan... 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 anód katód M ionok e 2H2O + 2e-  H2 + 2(OH)- , O2 +2H2O + 4 e- = 4 (OH)- Vas oldódik: FeFe3+ , Fe3++ OH-  Fe(OH)3 - rozsda

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....)

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