Procesos Industriales : MATERIALES CERÁMICOS

MATERIALES CERÁMICOS

Son productos inorgánicos, esencialmente no metálicos, policristalinos y frágiles.

Son materiales ampliamente usados en la industria: (ladrillo, alfarería, losetas y porcelana), incluye el concreto, pues sus componentes son cerámicas. También materiales como Carburo de Tungsteno y Nitruro de Boro.

Su importancia se basa en la abundancia en la naturaleza y sus propiedades físicas y mecánicas, diferentes a las de los metales.

EJEMPLOS:

Alúmina: Desde abrasivos hasta huesos artificiales.
Kaolinita: (Silicato hidratado de aluminio) principal componente en los productos de barro.

IMPORTANCIA COMERCIAL:

Son de alta dureza (útiles para ingeniería), como Aislamiento Térmico y Eléctrico, con buena estabilidad química a altas temperaturas de fusión.

Prácticamente no son dúctiles, son frágiles.

PRODUCTOS COMERCIALES

Productos de barro: Para la construcción (ladrillos, losetas, etc).
Productos refractarios: Paredes de hornos, crisoles y moldes.
Productos de loza: Porcelana, vajillas cerámicas.
Productos de vidrio: Ventanas, envases, etc.
Fibra de vidrio: Para lana de aislamiento.
Abrasivas: Oxido de aluminio y carburo de cilicio.
Materiales para herramientas de corte: Carburo de Tungsteno.

ESTRUCTURAS DE LAS CERÁMICAS

Se caracterizan por tener enlace covalente y iónico, más fuerte que el enlace metálico y son la causa de su dureza y tenacidad, la forma de sujeción de los electrones en las moléculas de estos elementos hacen que sean conductores pobres.

Los fuertes enlaces dotan a estos materiales de altas temperaturas de fusión. Tienen estructura cristalina mas compleja que la de los materiales metálicos.

Hay varias razones para esto:

1. Con átomos de diferente tamaños.
2. Las fuerzas iónicas son también diferentes para cada material cerámico (sílice diferente del aluminio).
3. Unión de más de dos elementos

PROPIEDADES MECÁNICAS

Los materiales cerámicos deberían ser mas resistentes que los materiales metálicos pero su fina estructura de sus enlaces evitan que hayan deslizamientos, mecanismo base para un deformación clásica.

Los materiales cerámicos al igual que los metales, tienen las mismas imperfecciones cristalinas (vacantes, átomos desacomodados, pequeñas fisuras y grietas), todo eso tiende a concentrar esfuerzos y el material metálico falla por fractura.

PROPIEDADES FÍSICAS

Pesan menos que los metales, pero más que los polímeros.
Baja conductividad eléctrica.
Baja conductividad térmica.
Baja expansión y fallas térmicas.

NUEVOS MATERIALES CERÁMICOS

Oxidos cerámicos: El más importante es la alúmina, se saca de la bauxita pero a través de un horno eléctrico, baja conductividad térmica y resistencia a la corrosión, buena dureza en caliente.

Se usa para abrasivos, y cerámicas aislantes (Bujías).

Carburos: Se usan para herramientas:

WC (carburo de tungsteno)
TiC (carburo de titanio)
TaC (carburo de tantalio)

Se caracterizan por su dureza y resistencia al desgaste. La fuente usual del carbono para estas reacciones es el carbón de humo.

Nitruros:

1. Nitruros de silicio: motores de cohetes, crisoles para hornos.
2. Nitruros de boro: Tienen una dureza similar al diamante pero no compite como herramienta (muy costoso).
3. Nitruros de titanio: es conductor de la electricidad y se usa para recubrir superficies de herramientas, tiene alta dureza y resistencia al desgaste.
4. Sialón: similitud en propiedad con el silicio pero con mejor resistencia a la oxidación y a las altas temperaturas.

5. Vidrio: se conoce desde hace mas de 4000 años A.C.; tiene una estructura amorfa y adquiere su estado vítreo cuando se ha dado un tiempo insuficiente durante el enfriamiento desde la fundición para permitir que se forme una estructura cristalina. Su principal componente es la Sílice.