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Alfarería de mesa Arcilla + Sílice+ Feldespato

Porcelana Arcilla + Sílice+ Feldespato

Ladrillos, tejas Alúmina + Sílice+ Otros

Refractarios Alúmina + Sílice

Abrasivos: 1.Carburo de silicio 2.Alúmina 1.Sílice + Coque 2.Bauxita o alúmina Cerámicos avanzados

Los cerámicos avanzados son materiales inorgánicos policristalinos, generalmente se obtienen con materias primas naturales de gran pureza (99.99%) por procesos de síntesis con partículas submicrónicas y conformadas mediante altas presiones y temperaturas de sinterización que le confieren altas prestaciones técnicas(Peña Andrés, 2009). Los cerámicos avanzados son aquellos que han sido desarrollados en las últimas décadas de forma sintética, mejorando las técnicas de procesamiento que han suministrado finalmente un gran control sobre la estructura y propiedades de los materiales cerámicos. En general los nuevos materiales cerámicos se basan en compuestos diferentes a las variedades del silicato de aluminio, el cual es el principal componente de los cerámicos tradicionales.

Materias primas de los cerámicos avanzados

Los nuevos materiales cerámicos son químicamente más simples que los cerámicos tradicionales, por ejemplo, óxidos, carburos, nitruros y boruros o sales de boro. La línea divisoria entre lo tradicional y lo nuevo en cerámica es en ocasiones confusa, ya que el óxido de aluminio y el carburo de silicio se incluyen en el grupo tradicional. La distinción en estos casos se basa más en los métodos de procesamiento que en la composición química (Groover, 1997). A continuación se describirán algunas materias primas utilizadas en la fabricación de la cerámica avanzada.

Óxidos: Cerámicas que tienen oxígeno en su composición química se consideran como óxidos. El óxido más importante es la alúmina. Aunque también hace parte de los cerámicos tradicionales, la alúmina se produce hoy sintéticamente a partir de la bauxita, usando un método de horno eléctrico. La resistencia y la tenacidad de la alúmina se ha mejorado con respecto a su contraparte natural a través del control del tamaño de partículas e impurezas, refinamientos en los métodos de procesado y mezcla con pequeñas cantidades de otros ingredientes cerámicos (Groover, 1997).

Carburos: Cerámicas que se derivan del Carbono. Algunos de los carburos son el carburo de silicio (SiC), el carburo de tungsteno (WC), el carburo de titanio (TiC), el carburo de tantalio (TaC) y el carburo de cromo (Cr3C2). El carburo de silicio también hace parte de los cerámicos tradicionales,

35 aunque es un cerámico manufacturado. El método para su producción se desarrolló hace más de un siglo, y desde entonces se incluye en el grupo de cerámicos tradicionales. Este material se utiliza como abrasivo, como aditivo en la fabricación del acero y como aislante térmico.

El WC, TiC, y TaC son apreciados por su dureza y resistencia al desgaste en las herramientas de corte y otras aplicaciones que requieren estas propiedades. El WC no se encuentra en la naturaleza; fue el primero que se desarrolló y es el material más importante y ampliamente usado del grupo de los carburos. Este se produce por carburización de polvos de tungsteno que han sido extraídos directamente de los minerales del metal como la wolframita (FeMnWO4) y la scheelita (CaWO4). El carburo de titanio se produce por carburización de los minerales rutilo (TiO2) o

ilmenita (FeTiO3). El carburo de Tantalio se hace por carburización de polvos de tantalio puro. El carburo de cromo es más adecuado para aquellas aplicaciones donde la resistencia a la oxidación y la estabilidad química son importantes. (Cr3C2) se prepara por carburización del óxido de cromo (Cr2O3) como compuesto inicial. La fuente usual del carbón en todas estas reacciones es el negro de humo. Los carburos analizados anteriormente, a excepción del SiC, deben combinarse con un aglomerante metálico como el cobalto o el níquel a fin de fabricar un producto sólido útil. En efecto, los polvos de carburo aglomerados en una estructura metálica crean lo que se conoce como: carburo cementado, un material compuesto como cermet (compuesto de cerámica y metal).

Nitruros (Groover, 1997): Cerámicas que se derivan del Nitrógeno. Los nitruros cerámicos son los más frágiles y funden a altas temperaturas (pero no tan altas como los carburos). Los nitros más importantes son el nitruro de silicio (Si3N4), el nitruro de boro (BN) y el nitruro de titanio (TiN).

 Nitruro de silicio: Presenta aplicaciones estructurales potenciales a altas temperaturas. Se oxida alrededor de los 1200°C y se descompone químicamente cerca de los 1900°C. Tiene propiedades como baja expansión térmica y buena resistencia a los choques térmicos, a la termofluencia y a la corrosión por metales no ferrosos fundidos. Estas características han permitido la aplicación de estos materiales cerámicos en las turbinas de gas, motores de cohetes y crisoles para fundición.

 Nitruro de boro: Existe en varias estructuras similares a las del carbono. Las formas importantes del nitruro son: hexagonal, similar al grafito y cúbica, igual al diamante; de hecho, su dureza es comparable a la del diamante. A esta última estructura se le da el nombre de nitruro cúbico de boro y de borazón, simbolizado como CBN. El CBN se produce calentando el NB hexagonal a muy altas presiones. Debido a su alta dureza se utiliza en herramientas de corte y en ruedas abrasivas. A diferencia de las herramientas de diamante para el maquinado de piezas, el CBN son apropiadas para el corte de aceros.

 Nitruro de titanio: Las propiedades son similares a las de los otros nitruros, con la diferencia que éste si es conductor térmico y eléctrico. El TiN, tiene alta dureza, buena resistencia al desgaste y bajo coeficiente de fricción con los metales ferrosos. Estas propiedades lo hacen ideal como recubrimiento superficial de las herramientas de corte. El espesor de los recubrimientos es de 0.006mm, así que las cantidades que se usan de este material son bajas (Groover, 1997).

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Oxinitruro: Es un nuevo material cerámico relacionado con el grupo de nitruros y óxidos llamado

sialón. Este material está compuesto por sílice, alúmina, oxígeno y nitruro de aluminio. Las propiedades son similares a las del nitruro de silicio, pero tiene mejor resistencia a la oxidación y a las altas temperaturas. Se puede decir que, entre las cerámicas de ingeniería, es una de las más duras, pero no es la más tenaz (Peña Andrés, 2009).

Las cerámicas avanzadas o de ingeniería se pueden dividir en tres categorías fundamentales que son: Cerámicas estructurales, superconductoras y ferroeléctricas (Peña Andrés, 2009).

Cerámicas avanzadas estructurales

Son todas aquellas cerámicas que sustituyen a otros materiales que forman parte de estructuras mecánicas, sometidas a esfuerzos térmicos, de fatiga, a ataques químicos y/o ambientes corrosivos. Estos materiales poseen propiedades únicas adicionales en cuanto a la combinación de resistencia mecánica y otras propiedades a altas temperaturas. En la tabla 21 se encuentran las cerámicas estructurales clasificadas en oxídicas, la cuales se caracterizan por tener un color blanco y en no oxídicas, las cuales se caracterizan por tener un color negro.

Tabla 21: Clasificación de las cerámicas estructurales (Peña Andrés, 2009)

CERÁMICAS OXÍDICAS