CMEmaterials - Vidre

Vitroceràmica

Primeres matèries:

SiO₂, Al₂O₃, LiO i TiO₂.

La composició de la vitroceràmica obtinguda per FRX és:

Component	%
SiO₂	69
Al₂O₃	20
ZrO₂	2,4
TiO₂	1,7
ZnO	1,6
BaO	1,2

Òxids amb composició inferior al 1%: As₂O₃, Na₂O, K₂O, V₂O₅, Fe₂O₃ i HfO₂.

Productes : Silicat d'alumini i liti i òxid de titani.

Caracterització

Difracció de raigs-X:

Microscòpia òptica:

Microscòpia electrònica de scanning:

Microscòpia electrònica de rastreig:

Descripció:

EDS 2. 1. matriu

EDS 2. 2. part brillant

EDS 2.3. part clara

Propietats generals

Densitat:

2.6 g/cm³

Propietats mecàniques

Mòdul elàstic (GPa):

120 GPa

Coeficient de Poisson:

0.25

Resistència mecànica a compressió:

123 - 370 MPa

Tenacitat a fractura (KIc):

1.6-2.1 MPa·m^1/2

Observacions:

Mòdul de fractura : 250 MPa

Propietats tèrmiques

Coeficient de dilatació tèrmica lineal:

A la temperatura de:	Coeficient de dilatació tèrmica lineal
T_amb	6.5·10^-6 /ºC

Conductivitat tèrmica:

A la temperatura de:	Conductivitat tèrmica
T_amb	3.3 W/m·K

Capacitat calorífica específica:

A la temperatura de:	Capacitat calorífica específica
T_amb	975 J/kg K

Propietats químiques

Observacions:

Molt bona resistència a la corrosió

Obtenció

Imatges:

Descripció:

Tractament tèrmic per a l'obtenció de vitroceràmica.

Observacions:

(a) Refredament molt ràpid per evitar l'inici de la cristal · lització.

(b) La velocitat de nucleació dels precipitats és elevada a baixes temperatures i la velocitat de creixement dels precipitats és elevada a temperatures altes.

Aplicacions

Imatges:

Descripció:

Vitroceràmica en una cuina

Español

Vidre violeta

editor — Fri, 31 May 2013 10:51:27 +0000

Pestanyes verticals

Dades generals

Classificació:

La composició del vidre d'òxid de manganès obtinguda per FRX és:

Component	%
SiO2	65
Na₂O	17
CaO	7.2
MnO	3.8
MgO	2.5
Al₂O₃	2.0

Òxids amb composició inferior al 1%: BaO, K₂O, SrO, Fe₂O₃ i SumLa..Lu.

Matèries primeres : Òxid formador: SiO₂, en forma de cristall de roca, sorra o contingut en feldspats (xNa₂O·K₂O·yAl₂O₃·zSiO₂). Modificador R2O: Na₂O i K₂O, en forma de carbonats i feldspats de sodi i potassi. Modificador RO: CaO i MgO a partir de calcita i magnesita. També s’empra la dolomita MgCO₃.CaCO₃. S’empren també altres components com ajudes del procés de fusió CaF₂, sulfats per afavorir l’eliminació de gasos.

Observacions: S’aconsegueix una estructura amorfa per l’addició de Na⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, Al³⁺, Mn²⁺ que interfereixen amb la formació de l’estructura cristal·lina.

Diagrames

Diagrames:

Descripció:

Observacions: En aquest diagrama es troben delimitades les fases cristal·lines que es podrien formar en modificar la composició del vidre sosa-càlcic. (Desvitrificació) La presencia d’altres elements divalents es pot assimilar com a aproximació al contingut en Ca.

Caracterització

Microscòpia òptica:

Propietats generals

Densitat:

2.46-2.54 g/cm³

Observacions:

Temperatura de transició vitrea: 508 ºC

Propietats mecàniques

Mòdul elàstic (GPa):

0.724 MPa (200ºC), 0.689 MPa (400ºC), 0.626 MPa (600ºC)

Coeficient de Poisson:

0.22

Tenacitat a fractura (KIc):

0.7 MPa·m^1/2

Duresa:

A la temperatura de:	KHN₁₀₀
T_amb	465-486 kg/mm²

Propietats elèctriques

Constant dielèctrica:

A la temperatura de:	Constant dielèctrica
1 MHz i 20 ºC	7.0-7.3

Observacions:

La resistivitat elèctrica és molt sensible al contingut d’òxids di i tri valents i varia entre 10¹¹-10¹³ Ω/cm3. Excepte el CaO que amb un contingut del 20% té una resistivitat de 10¹⁶ Ω/cm3.

Propietats tèrmiques

Temperatura d’estovament:

561.5 ºC

Coeficient de dilatació tèrmica lineal:

A la temperatura de:	Coeficient de dilatació tèrmica lineal
50-400 ºC	11,02 ·10^-6 ºK^-1

Conductivitat tèrmica:

A la temperatura de:	Conductivitat tèrmica
725ºC	0.025 cal/cm.s.ºC
1025ºC	0.90 cal/cm.s.ºC
1225ºC	0.168 cal/cm.s.ºC

Capacitat calorífica específica:

A la temperatura de:	Capacitat calorífica específica
25ºC	0.15 cal/g.ºC
200ºC	0.22 cal/g.ºC
800ºC	0.28 cal/g.ºC

Observacions:

Els alcalinoterris donen lloc a unes variacions en el coeficient de dilatació més petites que en els alcalins, degut a que aquests darrers produeixen una ruptura més efectiva dels ponts d'oxigen (Si-O-Si). Donat que són amorfs els vidres no tenen una temperatura de fusió sinó que és important conèixer les temperatures “de treball” per saber com varia la viscositat i permetre la seva processabilitat.

Propietats òptiques

Índex de refracció:

1.51 - 1.523

Observacions:

El vidre al manganès porta òxid de manganès com a modificador que li dona el color i per tant modifiquen les seves propietats òptiques.

Propietats tecnològiques

Observacions:

Resistència al xoc tèrmic

T1: La resistència al xoc tèrmic pot expressar-se com la diferència màxima de temperatura que pot suportar un vidre: RXT = K·σf /(E·α) en la que σf, representa la resistència a la fractura; K, la conductivitat tèrmica; α, el coeficient de dilatació lineal, i E, el mòdul de elasticitat.

Observacions

Es fan tractaments tèrmics de recuit i de tremp en els vidres per millores les seves propietats mecàniques i de resistència al xoc tèrmic.

Propietats químiques

Observacions:

Els vidres presenten un molt bon comportament (són inerts) en diversos medis com aigua, medis orgànics. S’ataquen fortament en medi àcid, especialment HF, i de forma més severa en pujar la temperatura. Reaccionen amb medi bàsic de forma dèbil, a temperatura ambient, forta si són concentracions i/o temperatures elevades.

Obtenció

Imatges:

Descripció:

Esquema d'un forn de fusió

Observacions: Seguidament a la fusió hi ha una etapa de condicionament en què s’afavoreix l’alliberament dels gasos formats.

Conformació

Imatges:

Aplicacions

Imatges:

Descripció:

En diversos models de bombetes i connectors s’utilitza el vidre al manganès per aïllar la paret del casquet dels conectors.

Español

Vidre verd

editor — Fri, 31 May 2013 10:23:12 +0000

Pestanyes verticals

Dades generals

Classificació:

La composició del vidre de cava obtinguda per FRX és:

Component	%
SiO₂	71
Na₂O	12
CaO	10
Al₂O₃	2,0
K₂O	1,4
MgO	1,1

Òxids amb composició inferior 1%: Cr₂O₃, Fe₂O₃ i La..Lu.

Matèries primeres : Òxid formador: SiO₂, en forma de cristall de roca, sorra o contingut en feldspats (xNa₂O·K₂O·yAl₂O₃·zSiO₂) Modificador R₂O: Na₂O i K₂O, en forma de carbonats i feldspats de sodi i potassi Modificador RO: CaO i MgO a partir de calcita i magnesita. També s’empra la dolomita MgCO₃.CaCO₃ S’empren també altres components com ajudes del procés de fusió CaF₂, sulfats per afavorir l’eliminació de gasos.

Estructura amorfa

Observacions: S’aconsegueix una estructura amorfa per l’addició de Na⁺,Mg²⁺,Ca²⁺, Al³⁺ que interfereixen amb la formació de l’estructura cristal·lina.

Diagrames

Diagrames:

Descripció:

En aquest diagrama es troben delimitades les fases cristal·lines que es podrien formar en modificar la composició del vidre sosa-càlcic. (Desvitirficació)

Propietats generals

Densitat:

2.46-2.54 g/cm³

Observacions:

Temperatura de transició vitrea: 510 ºC

Propietats mecàniques

Mòdul elàstic (GPa):

10.3 psi (200ºC), 9.8(400ºC), 8.9(600)

Coeficient de Poisson:

0.22

Tenacitat a fractura (KIc):

0.7 MPa·m^1/2

Duresa:

A la temperatura de:	KHN₁₀₀
T_amb	465-486 kg/mm²

Propietats elèctriques

Constant dielèctrica:

A les condicions de:	Constant dielèctrica
1MHz i 20ºC	7.0-7.3

Observacions:

La resistivitat elèctrica és molt sensible al contingut d’òxids di i tri valents i varia entre 10¹¹-10¹³ Ω/cm³. Excepte el CaO que amb un contingut del 20% te uns resistivitat de 10¹⁶Ω/cm³.

Propietats tèrmiques

Coeficient de dilatació tèrmica lineal:

A la temperatura de:	Coeficient de dilatació tèrmica lineal
0 - 300ºC	85.0-94.0 x10^-7/ºC

Conductivitat tèrmica:

A la temperatura de:	Conductivitat tèrmica
725ºC	0.025 cal/cm.s.ºC
1025ºC	0.90 cal/cm.s.ºC
1225ºC	0.168 cal/cm.s.ºC

Capacitat calorífica específica:

A la temperatura de:	Capacitat calorífica específica
25ºC	0.15 cal/g.ºC
200ºC	0.22 cal/g.ºC
800ºC	0.28 cal/g.ºC

Observacions:

Donat que són amorfs els vidres no tenen una temperatura de fusió sinó que és important conèixer les temperatures “de treball” per saber com varia la viscositat i permetre la seva processabilitat. Els alcalinoterris donen lloc a unes variacions en el coeficient de dilatació més petites que en els alcalins, degut a que aquests darrers produeixen una ruptura més efectiva dels ponts d'oxigen (Si-O-Si).

Propietats òptiques

Índex de refracció:

1.51 - 1.523

Observacions:

El vidre verd d’ampolla té òxids modificadors que li donen el color i per tant modifiquen les seves propietats òptiques.

Propietats tecnològiques

Observacions:

Resistència al xoc tèrmic

T1: La resistència al xoc tèrmic pot expressar-se com la diferència màxima de temperatura que pot suportar un vidre: RXT = K·σf /(E·α) En la que σf, representa la resistència a la fractura; K, conductivitat tèrmica; α, el coeficient de dilatació lineal, i E, el mòdul de elasticitat.

Observacions

Es fan tractaments tèrmics de recuit i de tremp en els vidres per millores les seves propietats mecàniques i de resistència al xoc tèrmic.

Propietats químiques

Observacions:

Conformació

Imatges:

Descripció:

Processat

Imatges:

Descripció:

Diagrama del procés de producció

Observacions: Seguidament a la conformació hi ha una etapa de recuit.

Imatges:

Descripció:

Procés continu de conformat d'ampolles

Aplicacions

Imatges:

Descripció:

Imatge d'ampolla de cava

Español

Vidre pyrex

editor — Fri, 31 May 2013 09:49:33 +0000

Pestanyes verticals

Dades generals

Classificació:

Primeres matèries:

Òxids formadors.

La composició del vidre pyrex obtinguda per FRX és:

Component	%
SiO₂	79
B₂O₃	13
Na₂O	3,8
Al₂O₃	2,3

Productes : Fase amorfa.

Caracterització

Microscòpia òptica:

Propietats generals

Densitat:

2.23 - 2.53 g/cm³

Observacions:

Temperatura de transició vitrea: 450 - 602 ºC

Propietats mecàniques

Mòdul elàstic (GPa):

61 - 64 GPa

Coeficient de Poisson:

0.20 - 0.22

Resistència mecànica a compressió:

264 - 384 MPa

Resistència mecànica a flexió(MPa):

0.64-0.682 MPa (200ºC), 0.668 (400ºC), 0.619 (600ºC)

Tenacitat a fractura (KIc):

0.5 - 0.7 MPa·m^1/2

Duresa:

A la temperatura de:	Knoop KHN₁₀₀
T_amb	418 kg/mm²

Observacions:

Mòdul de fractura : 69 MPa

Propietats elèctriques

Resistivitat especifica:

A la temperatura de:	Resistivitat especifica
T_amb	10¹³ Ω·m

Constant dielèctrica:

A les condicions de:	Constant dielèctrica
1 MHz i 20 ºC	4.6 - 5.1

Propietats tèrmiques

Coeficient de dilatació tèrmica lineal:

A la temperatura de:	Coeficient de dilatació tèrmica lineal
0 - 300 ºC	3.2 - 4·10^-6 /ºC

Conductivitat tèrmica:

A la temperatura de:	Conductivitat tèrmica
T_amb	1.0 - 1.3 W/m·K

Capacitat calorífica específica:

A la temperatura de:	Capacitat calorífica específica
20ºC	750 j/KgºC

Propietats òptiques

Índex de refracció:

1.47 - 1.51

Observacions:

El vidre pyrex transmet la gama de llum visible del espectre i pot ser utilitzada prop del ultravioleta, el que el fa ideal per treballs en el camp de la fotoquímica.

Propietats tecnològiques

Observacions:

Resistència a la corrosió: elevada

Resistència al xoc tèrmic: bona

Propietats químiques

Observacions:

El vidre pyrex ofereix gran resistència química a l'aigua, àcids, solucions de sal i dissolvents orgànics. També té una moderada resistència a les solucions alcalines.

Les excepcions són l'àcid fluorhídric, àcid fosfòric calent concentrat i les solucions alcalines fortes que poden causar corrosions apreciables al vidre.

Obtenció

Imatges:

Descripció:

Diagrama del procés d'obtenció del vidre pyrex

Aplicacions

Imatges:

Descripció:

Material de Laboratori

Imatges:

Descripció:

Estris de cuina

Vidre convencional

editor — Fri, 31 May 2013 09:22:21 +0000

Pestanyes verticals

Dades generals

Classificació:

La composició del vidre convensional obtinguda per FRX és:

Component	%
SiO₂	72.3
Na₂O	14.7
CaO	6,0
MgO	4,5
Al₂O₃	1.2

Òxids amb composició inferior al 1%: K₂O i La..Lu.

Matèries primeres : Òxid formador: SiO₂, en forma de cristall de roca, sorra o contingut en feldspats (xNa₂O·K₂O·yAl₂O₃·zSiO₂). Modificador R₂O: Na₂O i K₂O, en forma de carbonats i feldspats de sodi i potassi. Modificador RO: CaO i MgO a partir de calcita i magnesita. També s’empra la dolomita MgCO₃.CaCO₃. S’empren també altres components com ajudes del procés de fusió CaF₂, sulfats per afavorir l’eliminació de gasos.

Productes : Fase amorfa.

Observacions: S’aconsegueix una estructura amorfa per l’addició de Na⁺,Mg²⁺,Ca²⁺, Al³⁺ que interfereixen amb la formació de l’estructura cristal·lina.

Diagrames

Diagrames:

Descripció:

En aquest diagrama es troben delimitades les fases cristal·lines que es podrien formar en modificar la composició del vidre sosa-càlcic. (Desvitirficació)

Caracterització

Microscòpia òptica:

Propietats generals

Densitat:

2.46 - 2.54 g/cm³

Observacions:

Temperatura de transició vitrea: 442 - 592 ºC

Propietats mecàniques

Mòdul elàstic (GPa):

68 - 72 GPa

Coeficient de Poisson:

0.22

Resistència mecànica a compressió:

360 - 420 MPa

Tenacitat a fractura (KIc):

0.55 - 0.70 MPa·m^1/2

Duresa:

A la temperatura de:	Knoop KHN₁₀₀:
T_amb	465-486 kg/mm²

Observacions:

Mòdul de fractura : 110 MPa

Propietats elèctriques

Rigidesa dielèctrica:

A les condicions de:	Rigidesa dielèctrica
1MHz i 20ºC	7.0-7.3

Resistivitat especifica:

A la temperatura de:	Resistivitat especifica
T_amb	>10¹⁸ Ω·m

Observacions:

La resistivitat elèctrica és molt sensible al contingut d’òxids di i tri valents i varia entre 10¹¹-10¹³ Ω/cm3. Excepte el CaO que amb un contingut del 20% te uns resistivitat de 10¹⁶ Ω/cm3.

Propietats tèrmiques

Conductivitat tèrmica:

A la temperatura de:	Conductivitat tèrmica
725ºC	0.025 cal/cm·s·ºC
1025ºC	0.90 cal/cm.s.ºC
1225ºC	0.168 cal/cm.s.ºC

Capacitat calorífica específica:

A la temperatura de:	Capacitat calorífica específica
25ºC	0.15 cal/g·ºC
200ºC	0.22 cal/g·ºC
800ºC	0.28 cal/g·ºC

Observacions:

Propietats òptiques

Índex de refracció:

1.51 - 1.523

Propietats tecnològiques

Observacions:

Resistència al xoc tèrmic

T1: La resistència al xoc tèrmic pot expressar-se com la diferència màxima de temperatura que pot suportar un vidre: RXT = σf·K /(E·α) En la que σf representa la resistència a la fractura; K, conductivitat tèrmica; α, el coeficient de dilatació lineal, i E, el mòdul de elasticitat.

Observacions

Resistència a la corrosió: elevada. Es fan tractaments tèrmics de recuit i de tremp en els vidres per millores les seves propietats mecàniques i de resistència al xoc tèrmic.

Propietats químiques

Observacions:

Obtenció

Imatges:

Descripció:

Esquema d'un forn de fusió

Observacions: Seguidament a la fusió hi ha una etapa de condicionament en què s’afavoreix l’alliberament dels gasos formats.

Imatges:

Descripció:

Obtenció d'una peça per colada

Español

Frita d'òxid de zirconi

editor — Thu, 09 May 2013 08:07:39 +0000

Pestanyes verticals

Dades generals

Classificació:

Nomenclatura:

ref.167

Primeres matèries:

Zircó amb continguts importants d'hafni que quasi sempre acompanya al mineral.

La composició del vitrificat obtinguda per FRX és:

Component	%
ZrO₂	70
SiO₂	25
HfO₂	2,9

Òxids amb composició inferior al 1%: Y₂O₃, Al₂O₃, Na₂O, Nb₂O₅, ThO₂, Fe₂O₃, CaO i La..Lu. Blanc de zircó.

PRODUCTES: Pertany al grup de les frites opaques. Són frites blanques, opaques i brillants i molt viscoses en estat fós.

Caracterització

Difracció de raigs-X:

Preparació:

La frita està formada de zircó cristal·lí molt fi. No apareixen compostos vitris.

Microscòpia electrònica de scanning:

Microscòpia electrònica de rastreig:

Preparació:

Recobriment de carboni

Descripció:

Pols policristal·lina

L' EDS mostra la presència única de Si i Zr. L'oxigen no es detecta amb l'aparell utilitzat.

Propietats generals

Densitat:

2.55 - 2.76 g/cm³

Propietats òptiques

Índex de refracció:

Baix

Obtenció

Imatges:

Descripció:

Esquema de la fabricació de les frites

Les matèries primeres utilitzades han de tenir garantitzada una composició homogènia constant, així com la absència de de partícules refractàries que poden convertir-se en nuclis de desgasificació, o la carència d'òxids metàl·lics que poden aportar coloracions no desitjades a les frites. La fusió de totes les matèries primes no es produirà ala vegada, degut a que no tenen totes elles el mateix punt de fusió, però aquelles que tenen el punt defusió més baix (com els borats o carbonats) generen la fase vítrica, que accelera la fusió als materials feldspàtics disolvent els demés components.

Imatges:

Descripció:

Procés continu de fabricació de frites

Imatges:

Descripció:

Forn continu de fabricació de frites

La calor és proporcionada per cremadors que utilitzen com combustible el gas natural; podent-se enriquir l'aire de combustió amb oxigen. L'interior del forn està inclinat de forma que s'afavoreix el descens del fundent. Per facilitar el buidat del forn el continu, es situa a la sortida un sobreixidor i un cremador, de manera que s'evita el brusc refredament del líquid viscós en que s'ha convertit la frita a la sortida i que es produïria en entrar en contacte amb l'aire.

Conformació

Imatges:

Descripció:

Pols blanca molt fina

Español

Frita d'òxid de zirconi, d'alumni, d'òxids alcalins i d'alcalinoterris

editor — Thu, 09 May 2013 08:03:31 +0000

Pestanyes verticals

Dades generals

Classificació:

Nomenclatura:

ref.827

Primeres matèries:

òxids formadors de vidres, quars, sorra i/o feldspats. Alcalinoterris poden aportar-se com carbonats. El Zr en forma de zircó.

La composició del vitrificat obtinguda per FRX és:

Component	%
SiO₂	56
Al₂O₃	18
CaO	7,7
Al₂O₃	5,3
K₂O	4,1
Na₂O	3,0
MgO	2,0
ZnO	1,0

Òxids amb composició inferior al 1%: HfO₂, SrO, SumLa..Lu, Y₂O₃, Fe₂O3 i Cl.

PRODUCTES: Producte amorf d'aspecte vitri. Frita ceràmica.

Diagrames

Diagrames:

Descripció:

El diagrama adjunt ens apropa al comportament de les frites, si bé les temperatures de líquidus poden variar ja que en la seva composició trobem sovint sodi substituint parcialment al potassi o també alcalinoterris.

Caracterització

Difracció de raigs-X:

Microscòpia electrònica de scanning:

Microscòpia electrònica de rastreig:

Preparació:

Recobriment de carboni

Descripció:

Partícules de vidre de fractura concoide típica d'un procés d'obtenció per fusió.

Els components del vidre es troben uniformament repartits.

Propietats generals

Densitat:

2.55 - 2.76 g/cm³

Propietats òptiques

Índex de refracció:

baix

Obtenció

Imatges:

Descripció:

Esquema de la fabricació de les frites

La fusió de totes les matèries primes no es produirà ala vegada, degut a que no tenen totes elles el mateix punt de fusió, però aquelles que tenen el punt defusió més baix (com els borats o carbonats) generen la fase vítrica, que accelera la fusió als materials feldspàtics disolvent els demés components.

Imatges:

Descripció:

Procés continu de fabricació de frites

Imatges:

Descripció:

Forn continu de fabricació de frites

Conformació

Imatges:

Descripció:

Aspecte de les partícules de vidre.

Español

Frita d'òxid d'alumni, d'òxids alcalins i d'alcalinoterris

editor — Thu, 09 May 2013 07:51:47 +0000

Pestanyes verticals

Dades generals

Classificació:

Nomenclatura:

ref. 645

Primeres matèries:

Òxids formadors de vidres. Quars, sorra i/o feldspats. Alcalinoterris poden aportar-se amb carbonats.

La composició del vitrificat obtinguda per FRX és:

Component %	%
SiO₂	63
Al₂O₃	9,7
Na₂O	8,8
CaO	7,6
ZnO	6,5

Òxids amb composició inferior al 1%: Cs₂O, SrO, MgO, ZrO₂, K₂O, Fe₂O₃, PbO, As₂O₃, SO₃, P₂O₅, Ar i La..Lu.

PRODUCTES: Producte amorf d'aspecte vitri. Frita ceràmics.

Diagrames

Diagrames:

Descripció:

Caracterització

Difracció de raigs-X:

Microscòpia electrònica de scanning:

Microscòpia electrònica de rastreig:

Preparació:

Recobriment de carboni.

Descripció:

Partícules de vidre de fractura concoide típica d'un procés d'obtenció per fusió.

Els components del vidre es troben uniformement repartits.

Propietats generals

Cristal·linitat:

2.55 - 2.76 g/cm³

Propietats òptiques

Índex de refracció:

baix

Obtenció

Imatges:

Descripció:

Esquema de la fabricació de les frites

Imatges:

Descripció:

Procés continu de fabricació de frites

Imatges:

Descripció:

Forn continu de fabricació de frites

Conformació

Imatges:

Español

Frita d'òxid d'alumni i d'òxids alcalins

editor — Thu, 09 May 2013 07:40:38 +0000

Pestanyes verticals

Dades generals

Classificació: