MATERIALS CERÀMICS: PROPIETATS, TIPUS, USOS - CULTURA VOCABULARI - 2025

Els materials ceràmics estan compostos per sòlids inorgànics, metàl·lics o no, que s'han sotmès a la calor. La seva base sol ser l'argila, però hi ha diferents tipus amb diferents composicions.

El fang comú és una pasta ceràmica. També el fang vermell és un tipus de material ceràmic que té silicats d'alumini entre els seus components. Aquests materials estan formats per una barreja de fases cristal·lines i / o vítries.

Si es constitueixen amb un sol vidre, són monofàsics. Són policristal·lins quan els constitueixen molts vidres.

L'estructura cristal·lina dels materials ceràmics depèn de la valor de la càrrega elèctrica dels ions i de la grandària relativa dels cations i anions. Mentre més gran sigui la quantitat d'anions que voregen a el catió central, més estable serà el sòlid resultant.

Els materials ceràmics poden trobar-se en forma de sòlid dens, fibra, pols fina o pel·lícula.

L'origen de la paraula ceràmica es troba en la paraula grega Keramikos, el significat és «cosa cremada».

processament

El processament dels materials ceràmics, depèn de el tipus de material que es pretén obtenir. No obstant això, produir un material ceràmic requereix normalment els següents processos:

1- Mesclat i mòlta de matèries primeres

És el procés en el qual s'uneixen les matèries primeres i s'intenta homogeneïtzar la seva grandària i la seva distribució.

2- Conformació

En aquesta fase se li dóna forma i consistència a la massa que s'aconsegueix amb les matèries primeres. D'aquesta manera s'augmenta la densitat de la mescla, millorant les seves propietats mecàniques.

3- Emmotllament

És el procés mitjançant el qual es crea una representació o imatge (en tercera dimensió) d'un objecte real qualsevol. Per modelar comunament es realitza algun d'aquests processos:

premsat

Es premsa la matèria primera dins d'un encuny. El premsat en sec sol usar-se per fabricar productes refractaris i components ceràmics electrònics. Aquesta tècnica permet fabricar diverses de peces ràpidament.

Emmotllament en barbonita

És una tècnica que permet produir centenars de vegades una mateixa forma sense errors ni deformacions.

extrusió

És un procés durant el qual s'empeny o s'extreu el material a través d'un encuny. S'usa per generar objectes amb una secció transversal clara i fixa.

4- Assecat

És un procés que consisteix a controlar l'evaporació de l'aigua i les contraccions que produeix en la peça.

És una fase crítica de l'procés perquè d'aquesta depèn que la peça mantingui la seva forma.

5- Cocció

D'aquesta fase s'obté el "pa de pessic". En aquest procés es canvia la composició química de l'argila perquè sigui fràgil però porosa a l'aigua.

En aquesta fase la calor ha de pujar lentament fins que s'arribi a una temperatura de 600 ºC. Després d'aquesta primera fase és que es fan les decoracions, quan vulguin fer-se.

És important procurar que les peces estiguin separades dins el forn per evitar deformacions.

Propietats dels materials ceràmics

Tot i que les propietats d'aquests materials, depèn en gran mesura de la seva composició, en general comparteixen les següents propietats:

• Estructura cristal·lina. No obstant això, també hi ha materials que no posseeixen aquesta estructura o la tenen només en certs sectors.
• Tenen una densitat aproximada de 2 g / cm3.
• Es tracta de materials amb propietats aïllants d'electricitat i de calor.
• Tenen un coeficient de dilatació baix.
• Tenen un punt de fusió alt.
• En general són impermeables.
• Ens són combustibles ni oxidables.
• Són durs, però fràgils i lleugers a el mateix temps.
• Són resistents a la compressió, a l'desgast ia la corrosió.
• Tenen gelada, o capacitat de suportar baixes temperatures sense deteriorar-se.
• Tenen estabilitat química.
• Requereixen certa porositat.

Classificació: tipus de materials ceràmics

1- Ceràmica vermella

És el tipus d'argila més abundant. Té un color vermellós que es deu a la presència d'òxid de ferro.

Quan està cuita, es compon d'aluminat i silicat. És la menys processada de totes. Si es fractura, el resultat és una terra vermellosa. És permeable als gasos, líquids i greixos.

Aquesta argila s'usa comunament per maons i pisos. La seva temperatura de cocció oscil·la entre 700 a 1000 ° C, i pot cobrir-se amb òxid d'estany per obtenir una pisa estannífera. Les pises italianes i angleses, s'elaboren amb diferents tipus d'argila.

2- Ceràmica blanca

És un material més pur, per això no tenen taques. La seva granulometria és més controlada i solen esmaltar-en la seva cara externa per potenciar la seva impermeabilitat.

És la utilitzada en la fabricació de peces sanitàries i vaixelles. En aquest grup entren:

la porcellana

És un material que s'elabora a partir de l'caolí, un tipus d'argila molt pur a què se li afegeix feldspat i quars o sílex.

La cocció d'aquest material es realitza en dues fases: en la primera fase es cou a 1000 o 1300 ° C; i en la segona fase es poden aconseguir els 1800 ° C.

Les porcellanes poden ser toves o dures. En el cas de les toves, en la primera fase de cocció s'arriba a 1000 ° C.

Després es treu de forn per aplicar-li esmalt. I després torna a l'forn per a la segona fase en què s'aplica una temperatura mínima de 1250 ° C.

En el cas de les porcellanes dures, la segona fase de cocció es fa a una major temperatura: 1400 ° C o més.

I en el cas que es vagi a decorar, se li fa la decoració definida i es fica a forn, però aquesta vegada a 800 ° C aproximadament.

Té múltiples ús en la indústria per elaborar objectes d'ús comercial (vaixelles, per exemple), o per objectes d'ús més especialitzat (com aïllants en transformadors).

3- Refractari

És un material que pot resistir molt altes temperatures (fins a 3000 ° C) sense deformar-se. Són argiles que tenen grans proporcions d'òxid d'alumini, beril·li, tori i zirconi.

Es couen entre els 1300 i els 1600 ° C, i han de refredar de manera progressiva per evitar falles, esquerdes o tensions internes.

La norma europea DIN 51060 / ISO / R 836 estableix que un material és refractari si s'estova amb una temperatura mínima de 1500 ° C.

Els maons són un exemple d'aquest tipus de material, a l'ésser usats per a la construcció de forns.

4- Vidres

Els vidres són substàncies líquides amb base de silici, que a l'refredar-se solidifiquen amb diferents formes.

A la base de silici se li afegeixen diferents substàncies fundents, d'acord amb el tipus de vidre que es vulgui fabricar. Aquestes substàncies baixen el punt de fusió.

5- Ciments

Es tracta d'un material compost per pedra calcària i calci mòlt, que es torna rígid una vegada que és barrejat amb líquid (preferentment aigua), i es deixa reposar. Mentre està humit, pot adaptar-se a la forma desitjada.

6- Abrasius

Són minerals amb partícules extremadament dures i que tenen òxid d'alumini i pasta diamantada, entre els seus components.

Materials ceràmics especials

Els materials ceràmics són resistents i durs però també són fràgils, de manera que s'han desenvolupat materials híbrids o compostos amb una matriu de fibra de vidre o de polímer plàstic.

Per desenvolupar aquests híbrids es poden usar materials ceràmics. Es tracta de materials compostos de diòxid de silici, òxid d'alumini i alguns metalls com el cobalt, el crom i el ferro.

En l'elaboració d'aquests híbrids es fan servir dues tècniques:

el sintetitzat

És la tècnica en la qual es compacten els pols metàl·liques.

el frita

Amb aquesta tècnica s'aconsegueix l'aliatge mitjançant la compressió de la pols metàl·lic al costat de l'material ceràmic en un forn elèctric.

En aquesta categoria entren els anomenats ceràmics de matriu composta (CMC). Entre aquests es poden enumerar:

- Carburos

Com els de tungstè, de titani, de silici, de crom, de bor o el carbur de silici reforçat amb carboni.

- Nitrurs

Com el de silici, de titani, el oxinitruro ceràmic o el Sialon.

-

Són materials ceràmics amb propietats elèctriques o magnètiques.

Els 4 usos principals dels materials ceràmics

1- En la indústria aeroespacial

En aquest ram es requereixen components lleugers amb resistència a les altes temperatures ia exigències mecàniques.

2- A la biomedicina

En aquest àmbit són útils per a l'elaboració d'ossos, dents, implants, etc.

3- En l'electrònica

On aquests materials es fan servir per a la fabricació d'amplificadors làser, fibra òptica, condensadors, lents, aïllants, entre d'altres.

4- En la indústria energètica

És on els materials ceràmics poden resultar en components de combustibles nuclears, per exemple.

Els 7 materials ceràmics més destacats

1- Alúmina (Al2O3)

S'usa per contenir metall fos.

2- Nitrur d'alumini (AIN)

S'usa com a material per a circuits integrats i com a substitut de l'AI203.

3- Carbur de bor (B4C)

Serveix per fabricar blindatge nuclear.

4- Carbur de silici (SiC)

Es fa servir per recobrir metalls, per la seva resistència a l'oxidació.

5- Nitrur de silici (Si3N4)

S'usen en la fabricació dels components de motors automotrius i turbines de gas.

6- Boruro de Titani (TiB2)

També participa en la fabricació de blindatges.

7- Urania (UO2)

Serveix de combustible per a reactors nuclears.

referències

1. Alarcón, Javier (s / f). Química de materials ceràmics. Recuperat de: uv.es
2. Q., Felipe (2010). Propietats de la ceràmica. Recuperat de: constructorcivil.org
3. Lázaro, Jack (2014). Estructura i propietats de les ceràmiques. Recuperat de: prezi.com
4. Mussi, Susan (s / f). Cocció. Recuperat de: ceramicdictionary.com
5. Revista ARQHYS (2012). Propietats de la ceràmica. Recuperat de: arqhys.com
6. Universitat Tecnològica Nacional (2010). Classificació dels materials ceràmics. Recuperat de: cienciamateriales.argentina-foro.com
7. Universitat Tecnològica Nacional (s / f). Materials ceràmics. Recuperat de: frm.utn.edu.ar
8. Wikipedia (s / f). Material ceràmic. Recuperat de: es.wikipedia.org