Principales Materiales Ceramicos Utilizados En La Industria 3f266g

Principales materiales cerámicos utilizados en la industria La palabra cerámica (derivada del griego κεραμικός keramikos, "sustancia quemada") es el término que se aplica de una forma tan amplia que ha perdido buena parte de su significado. No sólo se aplica a las industrias de silicatos (grupo de minerales de mayor abundancia, pues constituyen más del 95% de la corteza terrestre), sino también a artículos y recubrimientos aglutinados por medio del calor, con suficiente temperatura como para dar lugar al sinterizado. Este campo se está ampliando nuevamente incluyendo en él a cementos y esmaltes sobre metal. Los materiales cerámicos son materiales inorgánicos no metálicos, constituidos por elementos metálicos y no metálicos enlazados principalmente mediante enlaces iónicos y/o covalentes. Las composiciones químicas de los materiales cerámicos varían considerablemente, desde compuestos sencillos a mezclas de muchas fases complejas enlazadas. Las propiedades de los materiales cerámicos también varían mucho debido a diferencias en los enlaces. En general, los materiales cerámicos son típicamente duros y frágiles con baja tenacidad y ductilidad. Los materiales cerámicos se comportan usualmente como buenos aislantes eléctricos y térmicos debido a la ausencia de electrones conductores, normalmente poseen temperaturas de fusión relativamente altas y, asimismo, una estabilidad relativamente alta en la mayoría de los medios más agresivos debido a la estabilidad de sus fuertes enlaces. Debido a estas propiedades los materiales cerámicos son indispensables para muchos de los diseños en ingeniería. En general, los materiales cerámicos usados para aplicaciones en ingeniería pueden clasificarse en dos grupos: materiales cerámicos tradicionales y materiales cerámicos de uso especifico en ingeniería. Normalmente los materiales cerámicos tradicionales están constituidos por tres componentes básicos: arcilla, sílice (pedernal) y feldespato. Ejemplos de cerámicos tradicionales son los ladrillos y tejas utilizados en las industrias de la construcción y las porcelanas eléctricas de uso en la industria eléctrica. Las cerámicas ingenieriles, por el contrario, están constituidas, típicamente, por compuestos puros o casi puros tales como oxido de aluminio (Al2O3), carburo de silicio (SiC), y nitruro de silicio (Si3N4). Ejemplos de aplicación de las cerámicas ingenieriles en tecnología punta son el carburo de silicio en las áreas de alta temperatura de la turbina del motor de gas, y el oxido de aluminio en la base del soporte para los circuitos integrados de los chips en un modulo de conducción térmica. Materiales y aplicaciones avanzadas Los cerámicos avanzados incluyen los carburos, los boruros, los nitruros y los óxidos. Generalmente estos materiales se seleccionan tanto por sus propiedades mecánicas como físicas a altas temperaturas. Un extenso grupo de cerámicos avanzados se usa en aplicaciones no estructurales, aprovechando sus únicas propiedades magnéticas, electrónicas y ópticas, su buena resistencia a la corrosión a alta temperatura, su capacidad de servir como sensores en la detección de gases peligrosos y por ser adecuados para dispositivos de prótesis y otros “componentes de repuesto para el ser humano”.

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La Alúmina (Al2O3): Se utiliza para contener metal fundido o para operar a alta temperatura donde se requiere buena resistencia.

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El Nitruro De Aluminio (AIN): Proporciona un buen aislante eléctrico, pero tiene alta conductividad térmica. Dado que su coeficiente de expansión térmica es similar al del silicio, el AIN es un sustituto adecuado del Al2O3 como material de sustrato para circuitos integrados.

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El Carburo De Boro (B4C): Es muy duro y aún así extraordinariamente ligero. Además de su utilización como blindaje nuclear, encuentra uso en aplicaciones que requieren excelente resistencia a la abrasión, como parte en placas blindadas.

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El Carburo De Silicio (SiC): tiene una resistencia a la oxidación extraordinaria a temperatura incluso por encima del punto de fusión del acero. A menudo el SiC se utiliza como recubrimiento para metales, para compuestos de carbono y otros cerámicos a temperaturas extremas.

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El Nitruro De Silicio (Si3N4): Son candidatos para componentes de motores automotrices y de turbina de gas, permitiendo temperaturas de operación más elevadas y mejores eficiencias de combustible, con menor peso que los metales y aleaciones tradicionales.

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El Sialón: Se forma cuando el aluminio y el oxígeno reemplazan parcialmente al silicio y al nitrógeno en el nitruro de silicio. Es relativamente ligero, con un coeficiente de expansión térmica bajo, buena tenacidad a la fractura, y una resistencia superior a la de muchos de los demás cerámicos avanzados comunes. El sialón puede encintrar aplicaciones en componentes para motor y otras aplicaciones, que a su vez involucran altas temperaturas y condiciones severas de desgaste.

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El Boruro De Titanio (TiB2): Es un buen conductor de la electricidad y del calor. Además tiene excelente tenacidad. El TiB2, junto con el carburo de silicio y la alúmina, son aplicaciones en la producción de blindajes.

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La Urania (UO2): Utilizado como combustible de reactores nucleares.

Concluimos en que los materiales cerámicos, debido a sus propiedades térmicas, eléctricas y mecánica, es de gran aplicación en muchos de los ámbitos industriales. Un ejemplo de tal aplicación, es el desarrollo del sistema de protección térmica para vehículos orbítales, como el trasbordador espacial. Dado que el trasbordador espacial ha de ser usado para al menos en 100 misiones, se hizo necesario el desarrollo de nuevos aislamientos cerámicos en losetas. Alrededor del 70% de la superficie externa del vehículo orbital está protegida del calor por aproximadamente 24000 losetas individuales de cerámica hechas en un compuesto de fibra de sílice.

Revestimientos cerámicos Tablilla o placa delgada y plana usada en construcción con fines estructurales o decorativos. Las losetas se han hecho tradicionalmente de arcilla cocida esmaltada o sin esmalte, pero los revestimientos modernos también se hacen de plástico, cristal, asfalto e incluso de corcho. Los usados en las paredes, pisos y encimeras, son por lo general prensados a máquina, hechos de arcillas finas y muy duras. Las baldosas coloreadas (usadas para pavimento) y la terracota, hechas de arcillas naturales, son menos duras y más porosas, pero muy populares por razones económicas y estéticas. Los elementos cerámicos estructurales, hechos de arcilla cocida, tienen celdas paralelas o núcleos en su interior y se utilizan en tabiques. Las tejas de arcilla cocida y de mármol fueron utilizadas en la antigua Grecia. Las cerámicas se han usado mucho en la arquitectura islámica. El azulejo es común en España desde épocas remotas y de ahí se propagó a Portugal y a América latina. Hacia el s. XV la cerámica se usaba profusamente en Europa; las tejas pintadas de azul de Delft, Holanda, eran muy famosas. Las tejas de arcilla modernas pueden ser planas o curvas; en los países mediterráneos son comunes las tejas en forma de s (tejas de cimacio), que se colocan alternando las superficies convexas y cóncavas. Los azulejos para muros pueden ser esmaltados y semivítreos. La naturaleza es el primer eslabón del proceso de la cerámica sanitaria La pasta cerámica se compone exclusivamente de materias primas naturales. Y como en cualquier receta, es muy importante que la mezcla sea exacta.

La barbotina es la masa básica de la cual se elabora la cerámica. La arcilla y el caolín, componentes importantes de la cerámica sanitaria, son mezclas de minerales obtenidas de la descomposición del granito. Durante la producción, la arcilla sirve para dar forma a la cerámica en bruto. El caolín, por su parte, garantiza la resistencia de la masa en el posterior proceso de cocción. A ambos materiales se les añade cuarzo y feldespato finamente molidos. El cuarzo influye en expansion térmica y proporciona así una buena adherencia del vitrificado sobre la cerámica sin cocción. El feldespato sirve como medio de fluido y posibilita

una fundición de tipo vitrificado de las partículas de masa que favorece al mismo tiempo la consistencia. Para fabricar el esmalte se muelen con agua el cuarzo, el yeso, el feldespato, la dolomita y el opacificante, y luego se tamizan y desferrizan con imanes. Tras comprobar la adecuación de la composición y haber añadido una cola, se coloca el esmalte terminado sobre las piezas en bruto. De este modo, las ventajas de este material se aprecian ya desde el inicio de la cadena de producción de la cerámica sanitaria: La resistencia de temperatura extremadamente alta del material natural permite una temperatura de cocción de aprox. 1280 º. El resultado es la elevada dureza del producto final. La cerámica sanitaria es extraordinariamente eficaz y resistente Sobre todo en la aplicación en instalaciones sanitarias públicas muy utilizadas se manifiesta esta ventaja. La gran dureza y la resistencia al desgaste consiguen que la cerámica siga intacta incluso después de apagar un cigarrillo sobre ella.

Muy longevo, duradero y de un uso versatil. La resistencia química frente a ácidos y residuos alcalinos garantiza asimismo una larga vida útil y la durabilidad de los productos cerámicos. El esmalte liso e higiénico de la superficie es resistente a la abrasión y los arañazos, por lo que no se resiente ante los productos limpiadores abrasivos tan utilizados en los servicios públicos. Ni el ácido clorhídrico concentrado logra estropear la cerámica. En el ámbito de la sanidad, como es el caso de la higiene de hospitales, la cerámica sanitaria, fácil de limpiar y mantener, sigue siendo el material más elegido. Además, es un material biocompatible agradable al tacto que no produce reacciones alérgicas.

La cerámica es un material de alto rendimiento que apenas se resiente ante las altas temperaturas o el frío. A ello se añade una resistencia total a la luz: el color de la cerámica sanitaria se conserva de forma duradera incluso en caso de fuerte radiación solar.