Materiales cerámicos

Materiales. Cerámica. Vidrio. Compresión. Moldeo. Extrusión

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MATERIALES CERÁMICOS

INDICE

  • INTRODUCCIÓN 3

  • MATERIALES CERÁMICOS NO CRISTALINOS 3

    • Vidrio de silicato 3

    • Vidrios modificados 4

    • Vidrios no silicatados 4

  • CONFORMACIÓN DE MATERIALES 4

  • Preparación del material 4

    Procesado. Tipos 4

    • Prensado en seco 4

    • Compactación isostática 5

    • Compresión en caliente 5

    • Moldeo en barbotina 5

    • Extrusión 6

    Tratamiento térmico 6

    • Secado y eliminación de aglutinante 6

    • Sinterización 6

    • Vitrificación 7

    1. INTRODUCCIÓN

    Los cerámicos son compuestos o soluciones compuestas, cuyos átomos se unen químicamente mediante enlaces iónicos y covalentes. Los cerámicos son duros pero frágiles. Y tienen un alto punto de fundición y son muy resistentes a la compresión.

    Los materiales cerámicos con malos conductores tanto térmica como eléctricamente, pero tienen una gran estabilidad química y eléctrica .

    2. MATERIALES CERÁMICOS NO CRISTALINOS

    Los no cristalinos son el grupo más representativo dentro de los cerámicos. Se solidifican sin cristalizar.

    VIDRIO: El vidrio es semejante a un líquido subenfriado. El vidrio esta formado pro la unión de tetraedros en de sílice y tiene una estructura reticular. Hay tres tipos de vidrios:

    • Vidrio de silicato:

  • Sílice fundida, obtenida a partir de SiO2.

  • Tiene alto punto de fusión.

  • Tiene óxidos adicionales que actúan como óxidos formadores de vidrio.

  • La sílice se comporta como formadora de vidrios.

  • Los óxidos intermedios, de plomo o de aluminio no forman vidrios por si solos sino que se incorporan a la estructura reticular de los formadores de vidrio.

  • La adición de modificadores, como el óxido de calcio o de sodio, provocan la desvitrificación o cristalización.

    • Vidrios modificados:

    Los óxidos modificadores rompen la red de sílice cuando la relación oxigeno - sílice se incrementan significativamente.

    • Vidrios no silicatados:

  • Vidrios producidos a partir de BeF2, GeO2, fosfato de aluminio o de boro.

  • Estructura tetraédrica.

  • El vidrio de Borato (B2O3) combina unidades triangulares en forma de tetraedro.

  • 3. COMFORMACIÓN DE MATERIALES

    Los cerámicos son fabricados compactando polvos en matrices que son posteriormente calentados a altas temperaturas para enlazar las partículas entre sí.

    Las etapas son las siguientes:

  • Preparación del material.

  • Los productos están fabricados por aglomeración de partículas. (exceptuando el vidrio y el hormigón)

    Se pueden añadir aglutinantes y lubricantes, tanto en seco como en húmedo.

    Materias primas variadas en función de de las propiedades requeridas.

  • Procesado. Tipos:

    • Prensado en seco:

    Se utiliza para fabricar productos refractarios y componentes cerámicos electrónicos.

    Tiene lugar al compactar polvos finamente granulados de materias primas con pequeñas cantidades de agua o pegamentos de origen orgánicos en un troquel.

    Se procede a un calentamiento (sinterizado) con el fin de que la pieza adquiera las fuerzas y microestructura deseadas.

    • Compactación isostática:

    Los polvos cerámicos se cargan en una matriz flexible (caucho).

    La matriz se encuentra dentro de un fluido hidráulico al que se le aplica presión.

    Las fuerzas compactan el polvo de manera uniforme en todas las direcciones.

    Se somete al calentamiento para obtener la microestructura.

    • Compresión en caliente:

    Se obtienen piezas de alta densidad y propiedades mecánicas optimizadas.

    Combinación de la presión y los tratamientos térmicos.

    Utilización de presiones unidireccionales como isostáticas.

    • Moldeo en barbotina:

    Proceso de fundición por revestimiento.

    Etapas:

  • Preparación del material cerámico en polvo y de dura emulsión (arcilla y agua) que forman una mezcla estable (barbonita).

  • Moldeo de la barbonita en un molde poroso (yeso), que permite la absorción de la parte líquida por el molde. A medida que se absorbe el líquido, se forma una capa de material más o menos dura en la pared del molde.

  • Cuando se a conseguido el grosor deseado el exceso de barbonita se desaloja de la cavidad.

  • Podemos dejar que el molde se llene totalmente, este método se denomina fundición compacta.

  • Se deja el material dentro del molde hasta que alcance la resistencia necesaria para posteriormente desmoldear.

  • Se efectúa un calentamiento para conseguir las propiedades y microestructura deseadas.

      • Extrusión:

    Los materiales cerámicos en estado plástico se pueden extrusionar a través de un troquel de embutir.

  • Tratamiento térmico por secado u horneado a altas temperaturas.

      • Tratamientos térmicos

    Ultima etapa a seguir en el proceso de conformación de un material cerámico. Existen varias formas para llevarlo a cabo:

        • Secado y eliminación de aglutinante:

    Es necesario eliminar el agua antes de someter el cuerpo a altas temperaturas.

    La humedad se elimina calentando a 100ºC.

    Los aglutinantes orgánicos se eliminan a partir de los 200ºC hasta los 300ºC.

        • Sinterización:

    Pequeñas partículas se unen pos difusión al estado sólido.

    OBJETIVO: transformación de un producto poroso en compacto.

    Se conseguirá calentando a altas temperaturas sin sobre pasar el punto de fusión.

        • Vitrificación:

    Determinados productos cerámicos tienen una base vítrea.

    Esta fase sirve como medio de reacción para que la difusión pueda tener lugar a menos temperatura que el resto de materiales cerámicos.

    Mientras dura el tratamiento a altas temperaturas, la fase vítrea se licua y rellena los poros del material.

    Esta fase puede reaccionar con algún producto restante del material refractario.

    Materiales Cerámicos

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