Lista dei materiali

La scelta del materiale giusto per gli utensili e gli accessori di Levigatura è fondamentale per una preparazione affidabile e riproducibile del campione: durezza, resistenza all'usura, apporto energetico e potenziale abrasione non solo influiscono sul processo di Levigatura ma possono anche influenzare le analisi successive e, di conseguenza, la qualità dei risultati di misura. In questa panoramica troverete informazioni importanti sui materiali utilizzati da RETSCH, che vanno dai vari tipi di acciaio al carburo di tungsteno e alla ceramica, fino all'agata e alla plastica.Scoprite di più sulle loro proprietà, i campi di applicazione e la potenziale contaminazione dei materiali per selezionare la combinazione di materiali appropriata per le vostre specifiche esigenze di preparazione del campione.

L'acciaio è una lega la cui componente principale è il ferro con un contenuto di carbonio solitamente inferiore al 2%. Variando la quantità di elementi di lega (come cromo o manganese) e la loro distribuzione nell'acciaio si controllano qualità come durezza, elasticità, duttilità e resistenza alla trazione dell'acciaio risultante. Esistono diversi procedimenti per la produzione dell'acciaio che, tuttavia, non verranno discussi qui. RETSCH utilizza i seguenti tipi di acciaio per i suoi strumenti e accessori:

• Acciaio inossidabile
• Acciaio temprato ("acciaio cromato")
• Acciaio per levigatura senza contaminazione da metalli pesanti
• Acciaio al manganese ("acciaio al manganese fuso di precisione")

Il termine "acciaio inossidabile" si riferisce a un acciaio resistente alla corrosione. La resistenza alla corrosione di questo tipo di acciaio è dovuta a un film protettivo ossidico molto sottile, non visibile, che si forma quando il contenuto di cromo è >12%. La resistenza alla corrosione aumenta con il contenuto di cromo. Tuttavia, se il contenuto di cromo è superiore al 20%, l'acciaio perde la sua temprabilità e quindi la sua resistenza all'usura. La costante esposizione a stress meccanici, come nel caso degli utensili di levigatura, può portare alla distruzione del film protettivo e può anche rendere ruvida la superficie. Ciò può causare contaminazione incrociata nonché la formazione di macchie corrosive sul materiale. Questi non sono un segno di bassa qualità, ma sono causati dall'usura. Per rimuovere macchie di corrosione, sporco o ruggine dagli utensili di levigatura si possono utilizzare spazzole standard o agenti detergenti per metalli. Dopo la pulizia umida è consigliabile pulire i pezzi con isopropanolo o acetone e asciugarli accuratamente.

L'acciaio temprato, proprio come l'acciaio inossidabile, appartiene al gruppo degli acciai al cromo. Il suo contenuto di cromo, tuttavia, non supera il 12%. Di conseguenza, la resistenza alla corrosione non è il punto di forza di questo tipo di acciaio, ma la sua grande durezza.

L'acciaio al manganese è utilizzato per le mascelle di rottura nei frantoi a ganasce perché è ideale per utensili resistenti all'usura che sono sottoposti a pressione.

Il carburo di tungsteno è un metallo duro. Il carburo di tungsteno puro, un cristallo misto di tungsteno e carbonio, è molto fragile. Pertanto, si aggiunge dal 6 al 10% di cobalto, che aumenta la tenacità del materiale e riduce l'abrasione. La composizione appropriata di questo metallo duro dipende dai requisiti tecnici dell'applicazione. Il carburo di tungsteno viene prodotto sinterizzando tungsteno e carbonio. I componenti vengono riscaldati sotto alta pressione e il carbonio viene incorporato nella struttura cristallina del tungsteno. Il carburo risultante aumenta il punto di fusione e la durezza del metallo. L'estrema durezza (anche ad alte temperature) e la resistenza all'usura sono caratteristiche dei metalli duri. A seconda della composizione, il metallo duro può essere duro come il diamante. Pertanto, è frequentemente utilizzato per utensili da scheggiatura e utensili di modellatura non da Taglio. Viene anche utilizzato per utensili sottoposti ad abrasione da attrito. Questi includono utensili di Levigatura per la riduzione dimensionale meccanica come utilizzati nei mulini e nei frantoi RETSCH.

La ghisa è una lega ferrosa con un contenuto di carbonio superiore al 2% e un contenuto di silicio superiore all'1,5%. Nella cosiddetta ghisa grigia, il carbonio è presente sotto forma di scaglie di grafite fini e distribuite irregolarmente. Il termine "ghisa" si riferisce al processo di produzione di questo materiale, che prevede la colata di una fusione metallica in stampi. A differenza della ghisa malleabile, che viene temprata per diversi giorni a una temperatura di circa 1000 °C in atmosfera ossidante, la ghisa è ottenuta tramite colata.

Il titanio (Ti) è un elemento chimico con numero atomico 22. Appartiene al gruppo dei metalli di transizione ed è molto resistente nonostante la sua relativamente bassa Densità. Il titanio forma un rivestimento di ossido protettivo che lo rende resistente alla corrosione. Nella sua forma più pura è duttile. Per migliorare le sue proprietà meccaniche (fragilizzazione), possono essere aggiunti altri elementi come l'ossigeno e l'azoto. Il titanio è uno degli elementi più abbondanti nella crosta terrestre, ma si trova principalmente in basse concentrazioni sotto forma di ossidi. Viene estratto principalmente dai minerali rutilo ($\text{TiO}_2$) e ilmenite ($\text{FeTiO}_3$).

Il componente principale per la produzione di ossido di zirconio ($\text{ZrO}_2$) è il minerale zircone ($\text{ZrSiO}_4$). Sciogliendolo con carbone fossile e calce (riduzione di $\text{SiO}_4$) si ottiene $\text{ZrO}_2$ su scala industriale. La polvere risultante viene miscelata con aggregati e pressata a secco nella forma desiderata. La parte formata viene trasferita al prodotto grezzo tramite sinterizzazione e poi levigata e lucidata in base al suo scopo previsto. Il processo di sinterizzazione può essere eseguito a pressione atmosferica così come ad alta pressione. Le parti formate acquisiscono le loro proprietà reali durante la sinterizzazione. L'ossido di zirconio si presenta in diverse modificazioni cristalline, a seconda della temperatura. Queste hanno volumi diversi. Aggiungendo ossido di ittrio, si impedisce all'ossido di zirconio di trasformarsi nella modificazione più stabile a temperatura ambiente – viene quindi mantenuto nella forma parzialmente stabilizzata. Se c'è una microfessura, l'ossido di zirconio cambia in quel punto specifico per estensione volumetrica nella modificazione più stabile. Questo effetto fa chiudere immediatamente la fessura. L'ossido di zirconio è tradizionalmente utilizzato come ceramica refrattaria. Grazie alle sue proprietà e all'alta biocompatibilità, l'ossido di zirconio è sempre più utilizzato come ceramica per impianti e protesi dentali. Inoltre, esistono molte applicazioni tecniche per l'ossido di zirconio parzialmente stabilizzato. È altamente resistente alle influenze termiche, chimiche e meccaniche, il che lo rende molto adatto per utensili di levigatura.

L'ossido di alluminio sinterizzato ($\text{Al}_2\text{O}_3$) è un materiale ceramico sintetico. In natura l'$\text{Al}_2\text{O}_3$ si trova sotto forma di corindone, il secondo minerale più duro dopo il diamante. Grazie alla sua durezza, l'$\text{Al}_2\text{O}_3$ è spesso utilizzato come mezzo abrasivo. Quando si produce ossido di alluminio sinterizzato, la polvere di allumina pressata viene cotta a $1300 \text{ }^\circ\text{C}$. La polvere è un prodotto intermedio nel processo di estrazione dell'alluminio dalla bauxite. I motivi principali per l'uso dell'ossido di alluminio sinterizzato negli utensili di levigatura sono la sua considerevole durezza e purezza, ma anche il prezzo ragionevole. Grazie alla relativamente bassa densità dell'ossido di alluminio sinterizzato e al basso apporto energetico che ne deriva, il materiale campione è scarsamente sottoposto a stress termico durante la levigatura. Questo può essere un vantaggio con materiali sensibili come le piante.

La porcellana dura è una ceramica silicata composta dalle materie prime caolino (argilla non ferrosa), potassa, feldspato e quarzo. Consiste per il 25 - 70 % di Al2O3 e per il 30 - 75 % di SiO2. La porcellana dura viene cotta a una temperatura di circa 1400 °C. A metà del XIX secolo, la porcellana fu utilizzata per la prima volta come ceramica ingegneristica, principalmente nell'industria elettronica dove rimane un materiale importante fino ad oggi (ad esempio come isolante).

Il nitruro di silicio è una ceramica non ossidica che si distingue per l'estrema tenacità alla frattura e la resistenza all'usura. Il materiale non si trova in natura ed è prodotto in diversi modi. Uno dei metodi di produzione più popolari è il legame reattivo: un compatto di polvere di silicio viene riscaldato in atmosfera di azoto. La reazione in cui la polvere di silicio forma nitruri inizia a 1200°C. Poiché il nitruro di silicio si decompone a pressioni e temperature standard superiori a 1700°C, la polvere deve essere sinterizzata sotto pressioni molto elevate. I nitruri di silicio sono caratterizzati da un colore grigio omogeneo. Aggiungendo additivi di sinterizzazione ($\text{Al}_2\text{O}_3$ e $\text{Y}_2\text{O}_3$), la durezza del materiale può essere ulteriormente aumentata mantenendo la resistenza alla trazione. Queste ceramiche sono quindi denominate SiAlON. Grazie alla sua elevata resistenza all'abrasione, il nitruro di silicio è particolarmente adatto per l'uso nella tecnologia dei cuscinetti e come utensile da taglio.

L'agata è un minerale di quarzo (diossido di silicio SiO2) e appartiene al gruppo delle pietre semipreziose. Si forma in cavità di rocce vulcaniche attraverso la precipitazione di SiO2 da soluzioni. L'agata prende il nome dal fiume "Achates" (oggi "Drillo") in Sicilia dove fu trovata per la prima volta. Gli habitat attuali includono Boemia, Brasile, Sicilia e Uruguay. All'inizio del XX secolo l'agata fu usata per la prima volta come materiale tecnico. Farmacisti e omeopati presto riconobbero che i mortai manuali in agata offrivano notevoli vantaggi per la tritazione di polveri e paste grazie alla loro pura composizione di SiO2 e alla loro resistenza all'usura. L'agata non causa abrasione ed è facile da pulire grazie alla sua superficie liscia, il che aiuta anche ad evitare la contaminazione incrociata. Queste proprietà distinguono l'agata dai mortai in ottone o porcellana dura. Le procedure di lavorazione dell'agata sono migliorate nel corso degli anni utilizzando utensili diamantati che hanno infine permesso il suo utilizzo in una varietà di strumenti di levigatura. Di conseguenza, la porcellana dura sta gradualmente perdendo la sua importanza come materiale per la riduzione dimensionale meccanica.

Il vetro è una sostanza amorfa, cioè non cristallina. Viene solitamente prodotto da una fusione che si raffredda molto rapidamente senza tempo sufficiente per formare un reticolo cristallino regolare. Il vetro è composto principalmente da SiO2. Le proprietà del vetro possono essere modificate con l'aiuto di vari additivi. I laboratori utilizzano principalmente il vetro borosilicato grazie alla sua elevata resistenza chimica e termica. La resistenza chimica è determinata dalla presenza di ossido di boro, che ammonta a circa il 13%. Il vetro borosilicato è anche noto come "Vetro di Jena" o "Vetro Duran".

Il PTFE o Teflon è un termoplastico (polimero). L'abbreviazione PTFE sta per politetrafluoroetilene, un composto fluoro-carbonio. Il termine "Teflon" è un marchio registrato della società DuPont. Il PTFE è praticamente inerte, il che significa che è resistente a molti Prodotti Chimici come acidi, basi, alcol e benzina. Pertanto, i rivestimenti in PTFE sono spesso utilizzati come anticorrosivi contro sostanze aggressive. Altre applicazioni del PTFE sono i rivestimenti antiaderenti (per pentole e padelle), tessuti ad alte prestazioni (Gore-Tex), materiali sigillanti e tecnologia medica (impianti). Il PTFE è stato sviluppato negli anni '30 mentre si cercava un nuovo agente refrigerante per i frigoriferi.

Il polipropilene (PP) è una resina termoplastica (polimero) prodotta per polimerizzazione dal propene idrocarburico. Il polipropilene è frequentemente utilizzato nel settore di laboratorio. È resistente a quasi tutti i solventi organici e ai grassi, così come agli acidi e alle basi.

Il policarbonato è un termoplastico (polimero), prodotto per esterificazione di acidi carbonici con dioli. Grazie alla sua resistenza ai graffi e agli urti, il policarbonato è utilizzato, ad esempio, come film protettivo per i livelli di dati su CD e DVD. È resistente agli acidi minerali e alla maggior parte dei solventi apolari, ma non all'acetone.