ASTM C484-20 Standardowa metoda badania odporności na szok termiczny płytek ceramicznych szkliwionych

Norma „ASTM C484-20 Standardowa metoda badania odporności na szok termiczny płytek ceramicznych szkliwionych” opublikowana przez Amerykańskie Stowarzyszenie Badań i Materiałów (ASTM) opisuje metodę badania służącą do określania odporności płytek ceramicznych szkliwionych na szok termiczny w normalnych warunkach użytkowania.

Dla celów niniejszej normy obowiązują terminy i definicje podane w normie „ASTM C242-18 Standard Terminology for Ceramic White Goods and Related Products”.

Metoda badawcza polega na określeniu odporności płytek ceramicznych na szok termiczny poprzez poddanie próbki dziesięciu cyklom w temperaturach od 15 stopni plus/minus 5 stopni do 145 stopni plus/minus 5 stopni. Niniejsza metoda badawcza obejmuje dwie procedury, z zanurzeniem i bez zanurzenia, odpowiednio dla płytek o absorpcji wody wynoszącej 10 procent lub mniej oraz płytek o absorpcji wody przekraczającej 10 procent. Po zakończeniu dziesięciu cykli płytki są sprawdzane pod kątem ewentualnych uszkodzeń powstałych w wyniku cyklu.

Niniejsza metoda badawcza jest przeznaczona do badania płytek ceramicznych szkliwionych, które będą stosowane w miejscach, w których mogą być narażone na szybkie lub duże zmiany temperatury.

Łaźnia wodna używana w tych testach to wanna, przez którą przepływa woda o temperaturze 15 stopni plus/minus 5 stopni z szybkością około 4 l/min podczas testu zanurzeniowego. Wanna powinna pomieścić co najmniej 19 l wody i być tak dobrana, aby próbka testowa była całkowicie zanurzona po umieszczeniu jej w pozycji pionowej w wannie.

Zamknięta łaźnia wodna to kąpiel utworzona przez przykrycie opisanej powyżej łaźni wodnej blachą aluminiową i warstwą ziaren aluminium w celu przeprowadzenia testów bez zanurzania. Arkusz aluminium powinien mieć grubość 5,18 mm i być na tyle duży, aby można było umieścić na nim próbkę badawczą stroną szkliwioną skierowaną w dół. Blacha aluminiowa powinna zakrywać otwór wanny, przez który przepływa woda i styka się z dolną powierzchnią blachy aluminiowej. Całą górną powierzchnię blachy aluminiowej należy pokryć warstwą ziaren aluminium o grubości 3 mm. Średnica ziaren aluminium powinna mieścić się w przedziale od 0,3 do 0,6 mm.

Dodatkowo w testach używany jest piekarnik, który może utrzymać stałą temperaturę 145 stopni z tolerancją plus/minus 5 stopni.

Próbki testowe muszą składać się z co najmniej pięciu płytek lub elementów wykończeniowych wybranych losowo z partii przeznaczonej do badania. Próbki testowe o wymiarach do 30 cm × 30 cm należy pozostawić w całości do badań. Próbki o bokach większych niż 30 cm mogą być wymiarowane do nie mniejszych niż 30 cm.

Przed wykonaniem badania odporności na szok termiczny płytki są sprawdzane pod kątem widocznych wad. W celu ułatwienia wykrywania wad można zastosować odpowiednią plamę, np. wodoodporny czarny tusz indyjski lub 1-procentowy wodny roztwór błękitu metylenowego. Na powierzchnię płytek nanosi się tusz lub roztwór barwnika i po upływie 1 minuty wyciera wilgotną szmatką. Przed badaniem wszystkie płytki muszą być wolne od wad.

Metoda badania zanurzeniowego polega na zanurzeniu płytek w pozycji pionowej w kąpieli wodnej, bez kontaktu ze sobą, na 10 minut w warunkach niskiej temperatury w przypadku płytek o absorpcji wody wynoszącej 5 procent lub mniej.

Metoda badania bez zanurzania płytek o absorpcji wody większej niż 10 procent polega na umieszczeniu płytek szkliwioną stroną do dołu w zamkniętej kąpieli wodnej w warunkach niskiej temperatury, bez kontaktu ze sobą, przez 5 minut.

W metodzie badawczej z zanurzeniem i bez zanurzenia, po spędzeniu 5 minut w warunkach niskiej temperatury, płytki są natychmiast przenoszone do pieca utrzymywanego w temperaturze 145 stopni plus/minus 5 stopni.

Ceramika ma lepsze właściwości termiczne w porównaniu do metali i tworzyw sztucznych. Rozszerzalność cieplna wszystkich rodzajów ceramiki jest niska. Inne właściwości, takie jak przewodność cieplna, odporność na szok termiczny i odporność na ekstremalne temperatury, różnią się w zależności od grupy ceramiki.

Odporność na szok termiczny odnosi się do zdolności materiału do wytrzymywania ekstremalnych i szybkich zmian temperatury. Wahania temperatury wywołują naprężenia cieplne w ceramice, a w konsekwencji powstawanie mikropęknięć, które trwale uszkadzają materiał. Większość ceramiki izotropowej charakteryzuje się doskonałą odpornością na ekstremalne temperatury i niskim współczynnikiem rozszerzalności, co zapewnia jej bardzo wysoką odporność na szok termiczny (np. kompozyty ZTA, które są kompozytowym materiałem ceramicznym z ziarnami cyrkonu w matrycy z tlenku glinu). Do grupy ceramiki ogniotrwałej zalicza się ceramikę odporną na zmiany temperatury, wysokie temperatury i szok termiczny.

Nasza organizacja, która od lat stara się wspierać przedsiębiorstwa z każdej branży, realizując szeroką gamę badań testowych, pomiarowych, analitycznych i ewaluacyjnych, dysponuje silną kadrą, która uważnie śledzi rozwój nauki i techniki na świecie oraz nieustannie się doskonali. W tym kontekście świadczone są również usługi badawcze dla przedsiębiorstw zgodnie z normą „ASTM C484-20 Standardowa metoda badania odporności na szok termiczny glazurowanych płytek ceramicznych”.