+

MATERIALES CERÁMICOS

BRANDON ALAN MORENO NAVARRETE

+ MATERIALES CERÁMICOS

“Keramos” = arcilla de vasijas o trastos hechos de barro

El material cerámico es un compuesto inorgánico que consiste en un metal

(o semimetal) y uno o mas no metales, es decir, objeto moldeado con

materias primas naturales platicas y endurecido permanentemente con

calor o

+

+Frecuentemente se combinan varios aditivos con los

polvos iniciales, como:Plastificantes; mejorar la plasticidad y facilidad de trabajo

Aglutinantes; unir partículas cerámicas en una sola masa sólida en el

producto final

Agentes humectantes; mejorar mezclad

Floculantes; ayudan unión prematura de los polvos.

lubricantes; para reducir la fricción entre los granos cerámicos durante el

formado y para reducir la adherencia cuando se retira la pieza del molde.

Soy mejor que muchos metales,

pero soy frágil y no poseo

electrones libres.

+

+

+CLASIFICACIÓN DE LOS CERÁMICOS

Materiales cerámicos tradicionales:

Arcilla

Sílice

Feldespato

Materiales cerámicos de uso específico en

ingeniería:

Óxido de aluminio

Carburo de silicio

Nitruro de silicio

+Cerámicos tradicionales

Cerámicas porosas

o gruesas

Cerámicas

impermeables o

finas

• Arcilla cocida • Gres cerámico común

• Loza italiana

• Loza inglesa

• Refractarios

• Gres cerámico fino

• Porcelana

+MATERIALES CERÁMICOS

AVANZADOS

En resumen, los materiales cerámicos avanzados pueden definirse por las

tres características siguientes:

Para su fabricación se usan materias primas de alta pureza (99.99 %), con

composición química y propiedades morfológicas controladas. Granulometría

submicrónica (< 1 µm).

El procesado esta sujeto a un control preciso, tanto en el conformado como

en la cocción.

Los productos tienen una microestructura bien controlada, que asegura su

alta fiabilidad o respuesta a la utilización para la cual ha sido diseñada.

Materias primas de los productos cerámicos

La arcilla en el ingrediente más importante en la elaboración de los productos

cerámicos, en ella se encuentran una gran cantidad de minerales necesarios para

el proceso, de entre ellos se destacan la sílice y la alúmina (SiO2 y Al2O3).

Las fuentes de arcilla pueden provenir de bancos de suelos arcillosos, o de

rocas constituidas por suelos arcillosos como la lutita. En el primer caso el

material es fácil de obtener por métodos convencionales de excavación,

disgregación y cernido, en el segundo la extracción

de la arcilla depende de la dureza de la roca sedimentaria, pudiendo requer

irse de la desintegración del material por medio de explosivos, después se le

daría una trituración, una molienda y un cernido.

En el primer caso el material es fácil de obtener por métodos

convencionales de excavación, disgregación y cernido, en el segundo la

extracción

de la arcilla depende de la dureza de la roca sedimentaria, pudiend

o requerirse de la desintegración del material por medio de explosivos,

después se le daría una trituración, una molienda y un cernido.

EL TRITURADO

Consiste en la ruptura de grandes trozos provenientes de las minas en tamaños

mas pequeños para su reducción posterior. El triturado de los minerales se

realiza por compresión e impacto contra superficies duras y rígidas con

movimientos restringidos.

El equipo empleado puede ser, trituradores de quijada, triturados giratorios,

trituradores de rodillos y molinos de martillos.

LA MOLIENDA

Se refiere a la operación de reducir los trozos pequeños obtenidos en la

trituración a polvos finos. El proceso de molienda permite obtener el tamaño

deseado de la materia prima para que pueda ser trabajada a continuación. La

molienda puede ser por vía seca o vía húmeda. La molienda se realiza por

abrasión e impacto del mineral triturado por el libre movimiento de un medio

duro suelto, como por ejemplo bolas y barras de acero.

El equipo empleado puede ser molinos de bolas, molinos de rodillos y molinos

por impacto.

TAMIZADO

El cribado es un proceso mecánico que separa los materiales de acuerdo a su

tamaño de partícula individual. Esto se cumple proporcionando un movimiento en

particular al medio de cribado, el cual es generalmente una malla o una placa

perforada, esto provoca que las partículas más pequeñas que el tamaño de las

aberturas (del medio de cribado) pasen a través de ellas como finos y que las

partículas más grandes sean acarreadas como residuos.

Existen dos tipos de cribado, en seco o en húmedo, al cribado en húmedo se le

añade agua.

Mezclado

La preparación de la pasta (arcilla + agua) depende de la técnica de moldeo o

formación de las piezas cerámicas. Las mezclas pueden ser secas donde el

porcentaje de agua de mezcla no sobrepasa el 10% en peso, las mezclas

aguadas que contienen entre 20-30% de agua y las mezclas de consistencia

mediana con porcentajes entre 12-15%. En cualquiera de los casos se requiere

un mezclado eficiente que solo puede ser logrado con mezcladoras mecánicas.

En la elaboración de piezas de campo, el mezclado frecuentemente se hace a

mano o con los pies, consecuentemente la variabilidad en la calidad de las

piezas suele ser muy grande.

+HOMOGENIZACIÓN (ETAPA DE MADURACIÓN)

Antes de incorporar la arcilla al ciclo de producción, hay que someterla a

ciertos tratamientos de trituración, homogenización y reposo en acopio, con la

finalidad de obtener una adecuada consistencia y uniformidad de las

características físicas y químicas deseadas.

+

+MECANIZADO

El mecanizado convencional de este tipo de materiales depende de

múltiples factores ligados al proceso de pulvimetalurgia: tamaño de la

partícula del material sinterizado, porosidad de la pieza y método de

compactación utilizado. Los parámetros de mecanizado pueden ser

alterados por medio de cambios en el proceso de fabricación de las

piezas como cambios en la composición química, de aditivos que

permitan aumentar las velocidades de mecanizado o mediante

impregnación de los poros con resinas lubricantes que faciliten el

mecanizado.

Secado

Las piezas recién moldeadas se romperían si se sometieran inmediatamente al

proceso de cocción, por lo que es necesario someterlas a una etapa de secado con

el propósito es eliminar el agua antes de ser sometida a altas temperaturas.

Generalmente, la eliminación de agua se lleva a cabo a menos de 100ºC y puede

tardar al menos 24h para un trozo de cerámica grande.

Secado

El secado es una de las fases más delicadas del proceso de producción. De esta

etapa depende, en gran parte, el buen resultado y calidad del material, más que

nada en lo que respecta a la ausencia de fisuras. El secado tiene la finalidad de

eliminar el agua agregada en la fase de moldeado para, de esta manera, poder

pasar a la fase de cocción.

Esta fase se realiza en secaderos que pueden ser de diferentes tipos. A veces se

hace circular aire, de un extremo a otro, por el interior del secadero, y otras veces

es el material el que circula por el interior del secadero sin inducir corrientes de

aire.

Disminuye de la distancia entre

las partículas .

COCCIÓN

Al cocer las arcillas a alta temperatura se producen una serie de reacciones

que desembocan en una consistencia pétrea y una durabilidad adecuada

para el fin para el que se destinan. Como se ha dicho antes la temperatura

dependerá del tipo de material.

Se realiza en hornos de túnel, que en algunos casos pueden llegar a medir hasta

120 m de longitud, y donde la temperatura de la zona de cocción oscila entre 900

°C y 1000 °C.

En el interior del horno, la temperatura varía de forma continua y uniforme. El

material secado se coloca en carros especiales, en paquetes estándar y

alimentado continuamente por una de las extremidades del túnel (de dónde sale

por el extremo opuesto una vez que está cocido).

+

NORMAS

RL-88

UNE-67026-84

+

+BIBLIOGRAFÍA

[1]Fundamentos de la estructura moderna, Mikell P. Groover, Edit. Mc

Graw Hill, 3° edición.

[2]Materias primas para la industria cerámica, Emilio Galan y Patricia

Aparicio, Universidad de Sevilla

[3]Ciencia de los materiales, selección y diseño, Pat L. Mangonon, Edit.

Prentice Hall