Cerámicas

ceramicas

CARACTERÍSTICAS LA ALTA DUREZA , RESISTENCIA AL DESGASTE, ESTABILIDAD QUÍMICA, RESISTENCIA A ALTAS Tº Y BAJO COEFICIENTE  DE EXPANSIÓN TÉRMICA. PERMITEN, AUNQUE NO EXCLUSIVA%, EL PROCESAMIENTO DE MINERALES, SELLOS, VÁLVULAS, INTERCAMBIADORES DE CALOR, TROQUELES PARA PERFILAR METALES, TURBINAS DE GAS, PRODUCTOS MÉDICOS , HERRAMIENTAS DE CORTE DE APLICACIÓN EN LA CONSTRUCCIÓN Y OTRAS ESPECIALIDADES.

 SU ESTABILIDAD QUÍMICA, SU MAYOR RESISTENCIA AL DESGASTE, MAYOR DUREZA ANTE EL CALOR Y MEJOR DISPERCIÓN DE CALOR  EN EL PROCESO DE ELIMINACIÓN DE  REBABAS.

ALGUNOS DE LOS EJEM. DE MATERIALES CERÁMICOS  QUE SE USAN PARA FABRICAR HERRAMIENTAS DE CORTE SON LOS MATERIALES COMPUESTOS  OXIDOMETAL.. ( 70% Al2O3 – 30 % TiC.) OXINITRUROS DE SILICIO-ALUMINIO (SIALONES) Y NITRURO DE BORO CÚBICO.

ESTAS HERRAMIENTAS SON MANUFACTURADAS EN UN PROCESO PULVIMETALÚRGICOS EN LOS QUE LAS PARTÍCULAS DE CERÁMICA SE DESIFICAN HASTA DARLES UNA FORMA FINAL POR COMPACTACIÓN Y SINTERIZACIÓN. GENERALMENTE DE FORMAS GEOMÉTRICAS CUBICAS, CILÍNDRICAS , SEMIESFERICAS, CÓNICAS O PARALELELPÍPEDAS  Y DE TAMAÑO REDUCIDO, CON PERFORACIONES  CENTRALES PARA SU  MONTAJE EN MAANGOS DE EQUIPOS  ESPECÍFICOS.

CONCEPTO DE LAS CERÁMICAS.

LAS CERÁMICAS  SON  MATERIALES INORGÁNICOS, NO METÁLICOS , QUE CONSTAN DE ELEMENTOS METÁLICOS  Y NO METÁLICOS ENLAZADOS ENTRE SÍ PRINCIPAL% POR ENLANCES IÓNICOS Y/0 COVALENTES.

LA COMPOSICIÓN QMCA DE LOS MAT. CERÁMICOS  VARÍA CONSIDERABLEMENTE , DESDE LOS COMP. SIMPLES  HASTA MEZCLAS DE MUCHAS FASES COMPLEJAS ENLAZADAS.

LAS PROPIEDADES DE LOS MATERIALES CERAMICOS  VARÍAN DEBIDO A DIFERENCIAS  EN EL ENLACE.

EN GRAL. LOS MATERIALES  CERÁMICOS  SON TÍPICAMENTE DUROS Y FRÁGILES, CON TENACIDAD Y DUCTIBILIDAD BAJA.

SON BUENOS AISLANTES TÉRMICOS Y ELÉCTRICOS  DEBIDO A LA AUSENCIA DE  ELECTRONES DE CONDUCCIÓN.

TIENEN Tº DE FUSIÓN RELATIVAMENTE ALTAS Y GRAN ESTABILIDAD QUÍMICA EN MUCHOS AMBIENTES HOSTILES GRACIAS A SU ESTABILIDAD DE SUS ENLACES FUERTES.

POR ESTAS PROPIEDADES LOS MAT.CERÁMICOS SON INDISPENSABLES EN MUCHOS DISEÑOS DE LA ING.

APLICACIÓN EN LA ING.SE PUEDEN DIVIDIR EN DOS GRUPOS:

LOS MAT. CERÁMICOS TRADICIONALES Y LOS MAT.  CERÁMICOS   DE  INGENIERÍA

CERÁMICAS TRADICIONALES

LA CERÁMICA TRADICIONAL ESTA HECHA DE 3 COMPONENTES BÁSICOS : ARCILLA, SÍLICE (SILEX)  Y FELDESPATO.

ENTRE LA APLICACIÓN DE LAS CERÁMICAS TRADICIONALES  SE ENCUENTRAN LOS VIDRIOS, LOS LADRILLOS, LOS AZULEJOS Y DERIVADOS QUE SE USAN EN LA INDUSTRIA  DE LA CONSTRUCCIÓN Y LA PORCELANA  ELÉCTRICA QUE SE UTILIZA EN SU INDUSTRIA .

LAS CERÁMICAS DE ING., EN CAMBIO , CONSISTEN GENERALM% EN COMPUESTOS PUROS O CASI PUROS COMO EL OXIDO DE ALUMNINIO (Al2O3 ) CARBURO DE SILICIO (Si C) Y NITRURO DE SILICIO ( Si3N4 )

COMO EJMPLO EN ESTA AREA ESTÁN EL CARBURO DE SILÍCIO, EN ZONAS DE ALTA  Tº DEL MOTOR  DE  TURBINA DE GAS AUTOMOTRIZ AGT-100 EXPERIMENTAL Y EL OXIDO DE ALUMINIO, COMO BASE DE APOYO PARA cHIPS DE CIRCUITO INTEGRADO EN UN MÓDULO DE CONDUCCIÓN TÉRMICA.

ARCILLA ESTA COMPUESTA PRINCIPALMENTE POR SILICATOS DE ALUMINIOS HIDRATADOS (Al2O3  SiO2 H20 ) CON PEQUEÑAS CANTIDADES DE OTROS OXIDOS COMO TiO2, Fe2O3.,  MgO,  CaO, Na20 Y K2O.

LA ARCILLA EN LOS MATERIALES CERÁMICOS  TRADICIONALES SE PUEDE TRABAJAR ANTES DE QUE EL MATERIAL SE ENDUREZCA POR EL FUEGO Y CONSTITUYE EL CUERPO PRINCIPAL DEL MATERIAL.

SÍLICE ( SiO2 ) TAMBIEN LLAMADA SILEX O CUARZO, FUNDE A ALTAS Tº Y ES EL MATERIAL REFRACTARIO DE LOS CERÁMICOS TRADICIONALES.

FEDESPATO POTÁSICO, QUE TIENE DE COMPOSICIÓN BÁSICA OXIDO DE POTASIO Y SILICATOS DE ALUMINIO (  K2O  Al2O3 6SiO2 ). FUNDE A  BAJAS Tº Y SE TRANSFORMA EN VIDRIO CUANDO LA MEZCLA CERÁMICA SE SOMETE A ALTA Tº Y UNE LOS COMPONENTES REFRACTARIOS.

LOS PRODUCTOS ESTRUCTURALES DE  ARCILLA TALES COMO LOS LADRILLOS PARA LA CONSTRUCCIÓN, BOVEDILLAS DE LOSAS, TUBERÍAS DE DESAGÜE , TEJAS DE DRENAJE,TEJAS DE CUBIERTA, BRIQUETAS DE REVESTIMIENTOS, LOSETAS PARA PISOS Y OTROS SON HECHOS DE ARCILLAS NATURALES QUE CONTIENEN LOS TRES COMPONENTES BASICOS.

LOS PRODUCTOS DE CERÁMICAS FINAS, COMO LA PORCELANA ELÉCTRICA, PORCELANA CHINA, PORCELANA ESCULTÓRICA , ARTEFACTOS SANITARIOS Y ACCESORIOS ESTAN FORMADOS A PARTIR DE ARCILLA, SILICE Y FEDESPATO POR MEDIO DE LOS CUALES SE CONTROLA SU COMPOSICIÓN.

CERÁMICAS DE INGENIERÍA

EN CONTRASTE CON LAS CERÁMICAS TRADICIONALES QUE SE BASAN PRINCIPALMENTE EN  LAS  ARCILLAS . LAS CERÁMICAS DE INGENIERÍA O TÉCNICAS SON PRINCIPALMENTE COMPUESTOS  PUROS O CASI PUROS, DE ÓXIDOS, CARBUROS O NITRUROS, SOBRE TODO.

ENTRE LAS PROPIEDADES , PROCESOS Y APLICACIONES  IMPORTANTES DE ALGUNAS CERÁMICAS DE ING. SE TIENEN :

ALÚMINA (Al203) SE DESARROLLÓ ORIGINALMENTE PORA TUBOS REFRACTARIOS Y CRISOLES DE ALTA PUREZA QUE PUEDEN SER USADOS A ALTAS TEMPERATURAS. EN LA ACTUALIDAD TIENE UNA AMPLIA APLICACIÓN. SE USA COMO MATERIAL AISLANTE  PARA BUJÍAS DE ENCENDIDO.

OXIDO DE ALUMNIO PULVERIZADO SE IMPURIFICA CON OXIDO DE MAGNESIO., COMPRIMIDO O PRESADO EN  FRÍO Y SE  SINTERIZA, LO QUE PRODUCE UN TIPO DE MICROESTRUCTURA  UNIFORME DE LA ESTRUCTURA DEL GRANO DE ALÚMINA    (1700° C ) MUY DIFERENTE A LA OBTENIDA EN LA MICRO ESTRUCTURA DE LA PORCELANA ELÉCTRICA QUE ES MENOS REGULAR. POR ESTA RAZÓN  FAVORABLE SE USA EN APLICACIONES ELÉCTRICAS DE ALTA CALIDAD DONDE SE REQUIERE UNA BAJA PERDIDA DIÉLECTRICA Y ALTA RESISITIVIDAD.

NITRURO DE SILICIO (Si3N4)  DE TODAS LAS CERÁMICAS DE INGENERÍA, TIENE PROBABLEMENTE LA  COMBINACIÓN MAS ÚTIL DE PROPIEDADES MECANICAS. COMO RESISTENCIA RAZONABLE, RESISTENCIA AL IMPACTO, Y PROPIEDADES REFRACTARIAS.

SE DISOCIA SIGNIFICACTIVAMENTE A Tº  POR ARRIBA DE 1800°C  Y EN CONSECUENCIA NO SE PUEDE  SINTETIZAR DIRECTAMENTE. NO OBSTANTE SE ESTAN DESARROLLANDO NUEVOS MÉTODOS  DE FABRICACIÓN  QUE SERÁN USADOS PARA APLICACIÓN DE PARTES DE MÁQUINAS AVANZADAS.

SE  HAN DESARROLLADO 4 PROCESOS PRINCIPALES PARA  LA OBTENCIÓN DEL NITRURO DE SILICIO (Si3N4) :

1PROCESO POR REACCIÓN DE UNIÓN (RBSN)

2PROCESO DE COMPACTACIÓN EN CALIENTE DE NITRURO DE SILICIO (HPSN )

3PROCESO DE SILICIO SINTERIZADO (SSN) Y

4PROCESO DE NITRURO DE SILICIO DE COMPACTACIÓN  EN CALIENTE  (HIP-SN)N EL PROCESO  POR  REACCIÓN DE UNIÓN, UN POLVO COMPACTADO DE SILICIO SE NITRURA EN UNA CORRIENTE DE GAS NITRÓGENO. ESTE PROCESO PRODUCE UN  NITRURO DE SILICIO  (Si3N4 ) MICROPOROSO Y CON MODERADA RESISTENCIA.

PARA PROMOVER EL SINTERIZADO,  SE UTILIZAN VARIAS  CANTIDADES DE ADIITIVOS DE ÓXIDOS.

*  LOS QUE SE PUEDEN PRODUCIR  DE NITRURO DE SILICIO (Si3N4) POR COMPACTACIÓN EN CALIENTE USANDO DE UN 1 % A UN 5 % DE  MgO.

* LOS SE PUEDEN OBTNER DE OTROS CERÁMICOS DE NITRURO DE SILICIO (Si3N4) POR COMPACTACIÓN EN CALIENTE  O POR COMPACTACIÓN ISOSTÁTICA EN CALIENTE AÑADIENDO DISTINTAS CANTIDADES DE  (MgO)  Y/O  ( Y203 ) . ESTOS ADITIVOS REACCIONAN CON EL NITRURO DE SILICIO  (Si3N4) QUE COMIENZA A FORMARSE EN POLVO Y SU CAPA SUPERFICIAL DE ( Si02 ) PARA CREAR UN BORDE DE GRANO DE OXINITRURO CUYAS CARACTERÍSTICAS CONTROLAN EL PROCESO DE UNIÓN DE ALTAS Tº