Los materiales cerámicos se componen de metales o semimetales combinados con no metales. Se utilizan materias primas como arcilla, sílice y feldespato que se mezclan, moldean y endurecen con calor. El proceso incluye trituración, molienda, tamizado, mezclado, secado y cocción a altas temperaturas para darles su forma y resistencia final. Existen cerámicos tradicionales y avanzados para usos específicos en ingeniería.

1. +
MATERIALES CERÁMICOS
BRANDON ALAN MORENO NAVARRETE

2. + 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

3. +

4. +
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.

5. +

6. +

7. + 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

8. +
Cerámicos tradicionales
Cerámicas porosas
o gruesas
Cerámicas
impermeables o
finas
• Arcilla cocida • Gres cerámico común
• Loza italiana
• Loza inglesa
• Refractarios
• Gres cerámico fino
• Porcelana

9. +
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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. 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.

17. + 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.

18. +

19. + 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.

20. 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.

21. 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.

22. 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.

23. 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).

24. +
NORMAS
RL-88
UNE-67026-84

25. +

26. + 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