Materiales Cerámicos: Composición, Propiedades Clave y Usos Industriales

Introducción a los Materiales Cerámicos

Un cerámico es un compuesto inorgánico que consiste en un metal o semimetal y uno o más no metales.

Propiedades Fundamentales de los Cerámicos

Influencia de los Enlaces Químicos

Los cerámicos presentan predominantemente enlaces iónicos y/o covalentes, lo que les confiere características distintivas:

• Mala conductividad eléctrica y térmica: Característica principal de los enlaces iónicos.
• Alto punto de fusión: Debido a la elevada energía de sus enlaces.
• Fragilidad: Los cerámicos son frágiles debido a la naturaleza localizada de sus enlaces, que no permiten deslizamientos ante los esfuerzos. Por lo tanto, suelen fallar por fractura.
• Gran estabilidad química: Son muy resistentes a la corrosión.
• Propiedades semiconductoras: Los cerámicos con predominio de enlace covalente pueden ser semiconductores.

Tipos Específicos de Cerámicos y sus Aplicaciones

Cerámicos Avanzados

SIALON

Las propiedades de los SIALON los hacen ideales para:

• Refractarios de alta temperatura: Excelente resistencia al choque térmico.
• Resistencia a la corrosión: Muy buena resistencia a la corrosión de metales no ferrosos.
• Uso en la industria química: Debido a su alta resistencia a la corrosión y baja expansión térmica.
• Herramientas de corte: Por su dureza y resistencia.

Nota: La adición de titanio puede conferir conductividad eléctrica a un cerámico.

Óxidos, Carburos y Nitruros

• Los óxidos cerámicos son generalmente más abrasivos.
• Los carburos tienen puntos de fusión más altos (a menudo con aglomerantes metálicos como cobalto o níquel).
• Los nitruros presentan buena resistencia a la corrosión.

Vidrios

Un vidrio es un compuesto inorgánico no metálico (o mezcla de compuestos) que se solidifica en una condición rígida sin cristalizar. Es un material cerámico que se encuentra en estado vítreo como material sólido.

El ingrediente principal de casi todos los vidrios es la sílice (SiO₂). Poseen baja expansión térmica y son resistentes al choque térmico.

Cerámicos Tradicionales

Se basan principalmente en silicatos, sílice y óxidos minerales. Sus productos principales incluyen el barro cocido, el cemento y los abrasivos naturales (como la alúmina).

Materias Primas Clave en la Fabricación de Cerámicos

• Arcillas

  Son las más utilizadas en la cerámica. Consisten en finas partículas de caolinita (Al₂Si₂O₅(OH)₄). Son plásticas y fáciles de moldear, y se vuelven densas y fuertes después del cocido.

• Sílice (SiO₂)

  Es el principal componente del vidrio, la cerámica blanca, los refractarios y los abrasivos. Tiene bajo costo, es dura y químicamente estable. Se obtiene de cuarzos y estos de la arenisca.

• Alúmina (Al₂O₃)

  Se obtiene de minerales como la bauxita y el corindón. Se utiliza en abrasivos y ladrillos refractarios.

• Carburo de Silicio (SiC)

  Este cerámico, usado como abrasivo, se obtiene calentando una mezcla de arena (sílice) y coque a una temperatura de 2200 °C.