GỐM DÙNG TRONG KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ & SẢN XUẤT GỐM SỨ THEO PHƯƠNG PHÁP HIỆN ĐẠI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN KHOA HÓA

BÁO CÁO TIỂU LUẬN VẬT LIỆU VÔ CƠ Nhóm sinh viên thực hiện:

Giảng viên hướng dẫn: TS. Trần Thị Thu Phương

1. Huỳnh Thị Phụ 2. Bùi Thị Đầy 3. Lê Thị Hằng 4. Nguyễn Linh Nhi 5. Huỳnh Thị Thu Hằng 6. Nguyễn Thị Kim Thoa

Mở đầu Vật liệu gốm có rất nhiều tính quý, trong đó có đặc tính điện. Độ dẫn điện của vật liệu gốm thay đổi trong một phạm vi khá rộng từ dưới 10 Ω-1cm-1 đến 10−12 Ω-1cm-1. Do đó, nó được ứng dụng nhiều trong lĩnh vực điện - điện tử.

ĐỀ TÀI

Gốm siêu dẫn Gốm sứ cách điện

Gốm áp điện

GỐM DÙNG TRONG KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

Gốm tụ điện

Gốm bán dẫn

Gốm từ tính

1

GỐM SỨ CÁCH ĐIỆN a) Khái niệm - Sứ cách điện là một loại gốm dùng trong kĩ thuật điện.

b) Tính chất

- Cách điện, có độ bền cao.

- Có sức chịu nhiệt lớn, khả năng chống chịu với thời tiết khắc nghiệt tốt.

c) Phân loại:

Gốm sứ cách điện

Sứ treo

Sứ thanh

Sứ xuyên

Sứ đĩa

Sứ xuyên Thường dùng để dẫn nhánh hay dẫn xuyên qua tường hoặc nhà.

Sứ treo Sứ treo dùng để đỡ hoặc treo đường dây truyền tải điện có điện áp 110kV trở lên

- Dùng trong bugi của động cơ.

- Ngoài ra nó còn được sử dụng rộng rãi trong điện thoại di động, hệ thống định vị tự động và máy nghe nhạc cầm tay.

2

GỐM ÁP ĐIỆN a) Khái niệm - Là loại vật liệu gốm có tính chất áp điện như BaTiO3, PbTiO3… b) Tính chất - Khi áp vào vật một trường điện thì nó biến đổi hình dạng và ngược lại khi dùng cơ học tác động vào nó thì nó tạo ra dòng điện.

- Độ bền và độ nhạy cao, điện dung lớn, ít chịu ảnh hưởng của từ trường.

b) Ứng dụng Thiết bị cảm biến Gốm áp điện có thể được sử dụng như cảm biến ứng suất và cảm biến gia tốc, do hiệu ứng áp điện trực tiếp. Đầu dò siêu âm - Ứng dụng rất nhiều trong lĩnh vực quân sự.

- Siêu âm dò quét rất hữu ích trong ngành điện tử y tế cho lâm sàng các ứng dụng khác nhau, từ chẩn đoán để điều trị và phẫu thuật: dựa trên các lĩnh vực siêu âm tiếng dội.

Bộ phận đánh lửa khí

Thiết bị truyền động

d) Quy trình công nghệ cơ bản Chọn đồng nhất PbO-ZrO2-TiO2 Nghiền ướt với etanol Sấy khô ở 80C Sàn rung Tạo hình + chất kết dính hữu cơ

Nung kết khối (1200℃ − 1300℃)

3

GỐM TỤ ĐIỆN a) Khái niệm

Gốm tụ điện là tụ điện có chất điện môi được được chế tạo theo công nghệ gốm.

b) Đặc điểm - Bền điện - Bền cơ - Màu men thường có màu tối để tăng khả năng hấp thụ nhiệt, giảm nhanh lượng ẩm bám trên bề mặt.

- Hình dạng :thường không có dạng góc nhọn để tránh hiện tượng điện tích tập trung.

Tụ cầu

Tụ sứ hình đĩa

4

GỐM TỪ TÍNH a) Khái niệm Là một loại vật liệu gốm gồm oxit sắt từ Fe2O3 hoặc Fe3O4 kết hợp với một hay nhiều nguyên tố kim loại. b) Tính chất - Không dẫn điện, từ tính cao và chịu nhiệt độ cao - Tính kháng từ: từ hóa của vật liệu có thể dễ dàng đảo ngược hướng mà không tiêu hao năng lượng.

c) Phân loại Thành phần - Ngoài oxit sắt còn có các hợp chất khác gồm bari Gốmcacbonat từ tính cứng cacbonat (BaCO3), stronti (SrCO3) và các hợp chất chứa bari hay stronti. Ứng dụng - Gốm thường được sử dụng cho các thiết bị như đệm GỐM TÍNH nam TỪ châm tủ lạnh, đệm loa phóng thanh, động cơ điện nhỏ, bảng hiển thị và các thiết bị không dây (tai nghe).

Gốm từ tính mềm

- Ngoài ra, chúng được sử dụng trong các dây cáp máy tính nhằm ngăn chặn tiếng ồn điện ở tần số cao (nhiễu tần số vô tuyến).

Sản xuất Trộn bột Thiêu kết Nghiền Sấy phun Nén Tái thiêu kết Gia công và từ hóa

GỐM TỪ TÍNH MỀM Thành phần Ngoài oxit sắt còn có chứa các hợp chất niken, kẽm và mangan.

Ứng dụng Có độ kháng từ thấp. Chúng được sử dụng trong ngành công nghiệp điện tử.

Biến áp

Lò vi sóng

Máy bay tàng hình

Sản xuất Ferrite Nam châm có từ tính cao (Magnets Ceramic) được sản xuất bởi nung thiêu kết (ở giữa 1.000-1.350oC) Trộn bột Thiêu kết(thêm Co, La) Làm lạnh và xay Ép khô và tái thiêu kết Nén bột kim loại Ủ Gia công và từ hóa

5

GỐM BÁN DẪN Chất bán dẫn là vật chất có điện trở suất nằm ở giữa trị số điện trở suất của chất dẫn điện và chất điện môi khi ở nhiệt độ phòng: ρ = 10-4 ÷ 107 Ω.m.

Việc sử dụng gốm sứ trong ngành công nghiệp bán dẫn ngày càng tăng do sự kết hợp mong muốn của các tính chất điện, cơ khí, vật chất thường được tìm thấy trong đồ gốm.

a) Khái niệm Gốm bán dẫn thực chất là một mạch tích hợp IC.

IC là một thiết bị điện tử được tạo thành từ nhiều thành phần có chức năng khác nhau như bóng bán dẫn, điện trở, tụ điện,…trên một tấm nền bán dẫn silicon.

b) Ứng dụng Oxit gốm sứ (SiO2, Al2O3) Thạch anh nóng chảy là gốm được sử dụng rộng rãi nhất trong ngành công nghiệp bán dẫn.

Cacbua gốm sứ (SiC và B4C) SiC đã được sử dụng rộng rãi trong các lò khuếch tán trong hơn 25 năm qua do độ tinh khiết cao và độ bền nhiệt cao.

B4C có tiềm năng ứng dụng trong công nghệ plasma.

Nitrit gốm sứ (Si3N4, AlN, BN) Silic nitrit được bắt đầu sử dụng trong ngành công nghiệp bán dẫn như một nhiệt mở rộng, ăn mòn cao thay thế kháng thấp cho nhôm, được sử dụng dưới các hình thức vòng bi gốm.

6

GỐM SIÊU DẪN Chất siêu dẫn là những chất tồn tại ở nhiệt độ cực thấp, dòng điện chạy qua không có trở kháng.

Khái niệm

- Vật liệu gốm siêu dẫn là vật liệu chứa hỗn hợp các nguyên tố cấu thành yttrium (Y), barium (Ba), oxit kim loại đồng.

- Chất gốm này trở nên siêu dẫn ở nhiệt độ 77K. - Cấu trúc Perovskite.

- Công thức hóa học là YBa2Cu3O7

Ứng dụng Nam châm siêu dẫn

Máy gia tốc

Tàu đệm từ Yamanashi

Máy chụp hình điện não

Quy trình sản xuất Nguyên liệu

Sản phẩm dạng bột

Nghiền trộn

Ray

Sấy

Sấy

Hỗn hợp các oxit

Nghiền

Nung

Hợp chất Perovskite

Thank for your listening!

Giáo viên hướng dẫn: TS. Trần Thị Thu Phương Lớp : Sư phạm Hóa K37 Nhóm thực hiện : Nguyễn Thị Thu Thảo Lê Nữ Hoàng An Huỳnh Thị Mỹ Duyên Tô Tú Trân Đào Thị Kim Thoa Võ Thị Mỹ Linh

01

02 03

04

• NGUYÊN LIỆU • QUY TRÌNH VÀ PHƯƠNG TIỆN SẢN XUẤT • MỘT SỐ NHÀ MÁY SẢN XUẤT

• NHỮNG THUẬN LỢI VÀ KHÓ KHĂN

NGUYÊN LIỆU DẺO NGUYÊN LIỆU GẦY CÁC NGUYÊN LIỆU KHÁC

Đất sét

Cao lanh Tạo điều kiện

• Tạo hình phối liệu dẻo

Đất sét là nhóm các khoáng aluminosilicat ngậm nước (m Al2O3.nSiO2.pH2O), thông thường đường kính hạt nhỏ hơn 2μm.

Cao lanh là một loại đất sét màu trắng, bở, chịu lửa, với thành phần chủ yếu là khoáng vật kaolinit.Có công thức tổng quát là: Al2O3.2SiO2.2H2O

Khoáng kaolinit (chủ yếu là cao lanh) Al2O3.2SiO2.2H2O Khoáng montmorillonit Al2O3. 4SiO2.nH2O • độ dẻo, độ co, độ phân tán, khả năng chịu lửa v.v Ngoài ra, còn có tạp chất vô cơ và hữu cơ như thạch anh (SiO 2), cacbonat (CaCO3, MgCO3), các hợp chất sắt Fe(OH)3, FeS2, tạp chất hữu cơ ở dạng than bùn, bi tum v.v… mulit (3Al2O3.2SiO2 ) • cho sản phẩm có cường độ cơ học cao và bền nhiệt

- Đất sét là hệ đa khoáng nên khi gia nhiệt sẽ xảy ra quá trình hóa lý phức tạp.Khi nung nóng sẽ xảy ra các hiện tượng chính sau đây:

Đkt- • Nước bay hơi và đất sét co lại.

130 oC

• Nước hấp phụ bay hơi, chất hữu cơ bị cháy, đất sét bị co 200 – nhiều và có ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. o

400 C

• Nước hóa hợp chất, kaolinit chuyển thành methakaolinit 500 – (Al2O3.2SiO2 ) làm đất sét mất tính dẻo. o

550 C

• methakaolinit bị phân hủy thành γAl2O3 và SiO2, mạng lưới 550 – tinh thể của khoáng sét bị phá hủy làm giảm cường độ. o

880 C 920 – 980oC

• γAl2O3αchuyển α Al22O O33. .SiO Khoáng silimanit hình thành Al2O3 + thành SiO2  2 và có tỏa nhiệt. CaO + CO + α Al O CaCO3 2

2

3

khoáng silimanit thành khoáng mulit.

1000 – • Chuyển Al 2O3. SiO2  3Al2O3.2SiO2 1200oC

Nguyên liệu làm đầy

Nguyên liệu gầy Làm nhẹ

Trợ dung

Nguyên liệu gầy điển hình như tràng thạch (felspat), thạch anh, corundum, đất sét nung (samot) hoặc các chất thải công nghiệp như xỉ, bột cưa, tro…

Thạch anh

Corundum

Đất sét nung

là những aluminosilicat của Na, K, Ca có công thức tồng quát là Na(AlSi3O8), K(AlSi3O8), Ca(Al2Si2O8).

Tràng thạch thiên nhiên (felspat)

- Tràng thạch Kali: có nhiệt độ nóng chảy khoảng 11700C ,khi nóng chảy có khả năng hòa tan SiO2, cho phép hạ thấp nhiệt độ nung.

- Tràng thạch Natri: có nhiệt độ nóng chảy khoảng 11200C, độ nhớt bé, dễ chảy, thích hợp cho men.

Thạch anh (quarzit) : trong thiên nhiên tồn tại ở hai dạng tinh thể và vô định hình.

-Dạng tinh thể: cát, thạch anh, quarzit, sa thạch,…

-Dạng vô định hình: đá cuội, điatomit,…

Thạch anh tinh thể

Điatomit

- Các nguyên liệu tổng hợp như các oxit TiO2, Al2O3, BeO,BaO,CaO.ZrO2, các hợp chất gây màu, điện giải,… tùy thuộc vào mục đích điều chế gốm.

Chọn nguyên liệu Xử lý, pha chế đất Tạo hình sản phẩm Sơ nung Làm men, trang trí hoa văn Nung sản phẩm Nghiệm thu

Bước1: chọn nguyên liệu

Bước 2: Xử lý, pha chế đất

Nghiền sơ bộ

Băng chuyền

Bổ sung chất phụ gia

Lọc và khử từ

Bơm và ép lọc nguyên liệu cho nhuyễn

Máy trộn đất sét

Chuyển nguyên liệu vào máy đùn ép

Máy lọc và khử từ

Bước 3: Tạo hình sản phẩm Tạo phôi đất sét

Tạo hình

Lau sản phẩm

Bước 4: Sơ nung Sản phẩm được sấy khô

Nung non ( 900oC)

Bước 5: Làm men, trang trí hoa văn Sau khi sơ nung sản phẩm được tráng men và vẽ.

Vẽ dưới men

Vẽ

Vẽ trên men

Bước 6: Nung sản phẩm

Nung già (1380oC)

Để nguội tự nhiên

Bước 7: Nghiệm thu Kiểm tra chất lượngCấu và phân loại sản phẩm trúc nguyên liệu

Kiểm tra

Độ cứng

Độ sốc nhiệt

Sản phẩm chất lượng cao,ít tốn thời gian và mẫu mã phong phú. Ít tốn nhân công, đa phần sử dụng máy móc hiện đại, băng chuyền.

Có hệ thống xử lí ô nhiễm môi trường.

Lò nung truyền thống

Lò nung gas

Công Ty TNHH Minh Long I Địa chỉ: tỉnh Bình Dương

Công ty sản xuất bộ đồ ăn bằng sứ cao cấp, đồ gốm mỹ nghệ xuất khẩu đi các nước. Công ty đầu tư máy móc, dây chuyền sản xuất theo công nghệ hiện đại chủ yếu của Đức và Nhật và các nước tiên tiến khác để tạo ra những sản phẩm chén dĩa, bộ đồ ăn bằng sứ chất lượng cao, được nung nhiệt độ 1380 độ C theo tiêu chuẩn của Đức.

Công Ty TNHH Minh Long 1

Nhãn hiệu Minh Long được hiện từng sảnI. Một xưởng của Gốm sứtrên Minh Long Dây chuyền máysản épxuất lực sản xuất gốm sứtiên của Minh Minhgóc Long I tập trung đầu tưthể công nghệ tiến phẩm.

Long để tạoI.ra sản phẩm gốm sứ có chất lượng cao.

Một số sản phẩm của công ty Minh Long I

Một số sản phẩm của công ty Minh Long I

Công ty cổ phần gốm sứ Chu Đậu Hải Dương Địa chỉ: tỉnh Hải Dương.

Công nghệ sản xuất được đầu tư đồng bộ, tiên tiến và hiện đại hàng đầu Việt nam hiện nay.

Mặt bằng sản xuất trên 30.000 m2 được quy hoạch và chính thức khởi công xây dựng ngày 10 tháng 3 năm 2008.

Cho đến hết năm 2012, sản phẩm Sứ Chu Đậu đã có mặt và được tiêu thụ trên thị trường của trên 20 tỉnh thành trong cả nước, được thị trường trong nước đón nhận và tin dùng.

Công ty cổ phần gốm sứ Chu Đậu Hải Dương

Thiết Thiết bị bị phân Lò phân nung xưởng xưởng Con Gia Tạo lăncông hìnhphối liệu

Một số sản phẩm của công ty Chu Đậu Hải Dương

IV.NHỮNG THUẬN LỢI VÀ KHÓ KHĂN

Nguyên Nguyên liệu nhân lực Khó khăn Thuận và lợiliệu

Khó Thuận lợi khăn

Quy mô Kỹ thuật sản xuất Thị trường Mẫu mã