Le ceramiche industriali sono praticamente onnipresenti nell'industria grazie alle loro proprietà quali elevata durezza, elevata resistenza, resistenza alle alte temperature e alla corrosione. Di seguito, prendendo come esempio tre comuni tipologie di ceramiche industriali, ne presenteremo brevemente i rispettivi vantaggi e le applicazioni tipiche.
1. Ceramica di allumina (Al₂O₃): la ceramica strutturale più ampiamente utilizzata.
L'allumina è un materiale ceramico molto diffuso, spesso classificato in diverse gradazioni, come 75%, 85%, 95% e 99%, a seconda della sua purezza. Maggiore è la purezza, migliori sono la resistenza alla temperatura, le proprietà meccaniche e la stabilità chimica del materiale.
I motivi principali per cui è ampiamente utilizzato sono i seguenti:
Ha un elevato punto di fusione (2050 °C) e resiste bene all'erosione di metalli fusi come Be, Sr, Ni, Al, Fe, Ta, Mn, ecc. Presenta inoltre un'elevata resistenza alla trazione, all'erosione da NaOH, vetro e scorie. Non reagisce con Si, Sb o Bi in atmosfera inerte. Pertanto, può essere utilizzato come materiale refrattario, tubi per forni, crogioli per trafilatura del vetro, sfere cave, fibre, manicotti di protezione per termocoppie e così via.
2. Ceramica di zirconia (ZrO₂): una ceramica speciale con elevata tenacità e resistenza alla corrosione
Le ceramiche di zirconia sono di colore bianco e appaiono gialle o grigie quando contengono impurità. Generalmente contengono impurità di HfO₂, che hanno proprietà chimiche simili a quelle dello ZrO₂ e non sono facili da separare.
ZrO₂ è molto stabile in atmosfere ossidanti e anche piuttosto stabile in atmosfere riducenti. La zirconia è un ossido debolmente acido che può resistere all'erosione da scorie acide o neutre (ma è suscettibile all'erosione da scorie alcaline). Pertanto, può essere utilizzata come materiali refrattari speciali e ugelli di colata, nonché come crogioli per la fusione di metalli come platino, palladio e rodio. La zirconia non è bagnabile con ferro o acciaio fuso, quindi può essere utilizzata come rivestimento di siviere e canali di flusso per acciaio, e come mattoni per ugelli nella colata continua di acciaio.
3. Nitruro di boro (BN): un materiale ad alta temperatura noto come "Grafite bianca
Il nitruro di boro presenta tre polimorfi: cristallino esagonale, esagonale compatto e cubico. Il nitruro di boro esagonale ha una struttura stratificata simile alla grafite e si presenta come una polvere bianca, con molte proprietà simili alla grafite, da cui il nome "grafite bianca". Può raggiungere la non aderenza ai metalli proprio come la grafite, ma ha una maggiore resistenza alla temperatura e una migliore stabilità rispetto alla grafite.
Sfruttando le sue proprietà, quali l'elevato punto di fusione, il basso coefficiente di dilatazione termica e la stabilità a quasi tutti i metalli fusi, può essere utilizzato come crogiolo per la fusione di metalli ad alta temperatura.
