EXPOSICION MATERIALES CERAMICOS MATERIALES. JEAN CARLOS..pptx

MATERIALES CERAMICOS
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 ESTOS
VARÍAN CONSIDERABLEMENTE, DESDE
COMPUESTOS SENCILLOS A MEZCLAS DE
MUCHAS FASES COMPLEJAS ENLAZADAS, SE
MOLDEAN EN CRUDO Y, TRAS SOMETERSE A
UN PROCESO DE COCCIÓN, ADQUIEREN
CONSISTENCIA VÍTREA DEBIDO A LAS
REACCIONES QUÍMICAS QUE TIENEN LUGAR
EN DICHO PROCESO. MATERIA PRIMA PRINCIPAL
ARCILLA

MATERIA PRIMA PRINCIPAL
ARCILLA

¿CÓMO ESTÁN FORMADOS LOS MATERIALES CERÁMICOS?
• ESTAN FORMADOS POR UNA COMBINACION DE FASES
CRISTALINAS Y/0 VITREAS.
• LOS HAY CONSTITUIDOS POR UNA FASE CRISTALINA O
UNA FASE VITREA DENOMINANDOSE MONOFASICOS.
• LOS CONSTITUIDOS POR MUCHOS CRISTALES DE LA
MISMA FASE CRISTALINA SE DENOMINAN
POLICRISTALINOS.
• LOS MONOCRISTALES SE REFIEREN A MATERIALES
CONSTITUIDOS POR UN SOLO CRISTAL DE UNA SOLA
FASE.
a)
a)
b)
b)

¿CÓMO ESTÁN FORMADOS LOS MATERIALES CERÁMICOS?
• ESTAN FORMADOS POR UNA COMBINACION DE FASES
CRISTALINAS Y/0 VITREAS.
• LOS HAY CONSTITUIDOS POR UNA FASE CRISTALINA O
UNA FASE VITREA DENOMINANDOSE MONOFASICOS.
• LOS CONSTITUIDOS POR MUCHOS CRISTALES DE LA
MISMA FASE CRISTALINA SE DENOMINAN
POLICRISTALINOS.
• LOS MONOCRISTALES SE REFIEREN A MATERIALES
CONSTITUIDOS POR UN SOLO CRISTAL DE UNA SOLA
FASE.
propiedades mecánicas
y térmicas son las
mismas en todas las
direcciones.

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES CERÁMICOS:
• GENERALMENTE TIENEN UNA EXCELENTE RESISTENCIA MECÁNICA, ALTA DUREZA Y ALTA
RESISTENCIA AL DESGASTE Y A LAS ALTAS TEMPERATURAS, MIENTRAS QUE EXHIBEN UNA
DENSIDAD RELATIVAMENTE BAJA.
• SON EXCELENTES AISLANTES ELÉCTRICOS Y TÉRMICOS.
• DEBIDO A SU NATURALEZA INERTE, LAS CERÁMICAS SON RESISTENTES AL ATAQUE QUÍMICO
Y GARANTIZAN UNA EXCELENTE BIOCOMPATIBILIDAD MÉDICA Y ALIMENTARIA.
• EN COMPARACIÓN CON OTROS MATERIALES, LOS COMPONENTES CERÁMICOS TÉCNICOS
PROPORCIONAN UN RENDIMIENTO INIGUALABLE Y, POR LO TANTO, MEJORAN LOS
CONJUNTOS EN LOS QUE SE INTEGRAN.

PROPIEDADES MECÁNICAS:
• TIENEN LA MEJOR RIGIDEZ Y MAYOR DUREZA DE LOS MATERIALES DE INGENIERÍA.
• RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN ES ALTA.
• RESISTENCIA A LA TRACCIÓN ES BAJA.
• CARACTERÍSTICAS MALAS DE PLASTICIDAD Y TENACIDAD.
PROPIEDADES TÉRMICAS:
• ALTO PUNTO DE FUSIÓN (POR ENCIMA DE 2000° C) Y UNA EXCELENTE ESTABILIDAD QUÍMICA A ALTAS
TEMPERATURAS.
• CONDUCTIVIDAD TÉRMICA MENOR QUE LA DE LOS MATERIALES METÁLICOS.
• BUENOS MATERIALES DE AISLAMIENTO TÉRMICO. COEFICIENTE DE EXPANSIÓN LINEAL DE LA CERÁMICA ES
MENOR QUE EL DEL METAL, PERMITIENDO UNA BUENA ESTABILIDAD DIMENSIONAL A LOS CAMBIOS DE
TEMPERATURA.

PROPIEDADES ELÉCTRICAS:
• LA MAYORÍA TIENEN UN BUEN AISLAMIENTO ELÉCTRICO, POR LO QUE SE UTILIZAN AMPLIAMENTE
PARA FABRICAR DISPOSITIVOS DE AISLAMIENTO DE VARIOS VOLTAJES DIFERENTES.
• LAS CERÁMICAS FERROELÉCTRICAS (BATIO3) TIENEN UNA RIGIDEZ DIELÉCTRICA ALTA Y SE PUEDEN
UTILIZAR PARA FABRICAR CONDENSADORES.
• BAJO LA ACCIÓN DE UN CAMPO ELÉCTRICO EXTERNO, LAS CERÁMICAS FERROELÉCTRICAS
TAMBIÉN PUEDEN CAMBIAR DE FORMA Y CONVERTIR LA ENERGÍA ELÉCTRICA EN ENERGÍA
MECÁNICA (CON LAS PROPIEDADES DE LOS MATERIALES PIEZOELÉCTRICOS) QUE SE PUEDEN
UTILIZAR EN MICRÓFONOS, FONÓGRAFOS, INSTRUMENTOS ULTRASÓNICOS, SONARES,
ESPECTRÓMETROS MÉDICOS, ETC.
• TIENEN LAS PROPIEDADES DE LOS SEMICONDUCTORES Y SE PUEDEN UTILIZAR COMO
RECTIFICADORES.

PROPIEDADES QUÍMICAS:
• NO SE OXIDAN FÁCILMENTE A ALTAS TEMPERATURAS Y TIENEN BUENA RESISTENCIA A LA
CORROSIÓN POR ÁCIDOS, ALCALINOS Y SAL.
PROPIEDADES ÓPTICAS:
• TIENEN PROPIEDADES ÓPTICAS ÚNICAS QUE PUEDEN USARSE COMO MATERIALES LÁSER DE
ESTADO SÓLIDO, MATERIALES DE FIBRA ÓPTICA, MEMORIAS ÓPTICAS, ETC.
• LA CERÁMICA TRANSPARENTE SE PUEDE UTILIZAR PARA LÁMPARAS DE SODIO DE ALTA
PRESIÓN, ETC.
• LAS CERÁMICAS MAGNÉTICAS (COMO MGFE2O4, CUFE2O4, FE3O4) TIENEN UNA AMPLIA
GAMA DE USOS EN CINTAS, DISCOS, NÚCLEOS DE TRANSFORMADORES Y GRANDES
ELEMENTOS DE ALMACENAMIENTO INFORMÁTICO.

LAS PROPIEDADES DE LOS MATERIALES CERÁMICOS
DEPENDEN DE :
DICHAS PROPIEDADES DE LOS MATERIALES CERÁMICOS VIENEN DETERMINADAS EN CUATRO
NIVELES:
• ATÓMICO.
• ORDENACIÓN DE ÁTOMOS, CRISTALINO O AMORFO.
• MICROESTRUCTURA.
• MACROESTRUCTURA.
OTROS FACTORES QUE AFECTAN LAS PROPIEDADES DE LOS MATERIALES CERÁMICOS:
• TEMPERATURA.
• DENSIDAD ATÓMICA.
• POROSIDAD.
• ATMOSFERA EN LA QUE SE ENCUENTRAN.

ESTRUCTURA CRISTALINA DE LOS MATERIALES CERÁMICOS:
EXISTEN DOS CARACTERÍSTICAS QUE COMPONEN LOS MATERIALES CERÁMICOS CRISTALINOS QUE
DETERMINAN LA ESTRUCTURA CRISTALINA:
• EL VALOR DE LA CARGA ELÉCTRICA DE LOS IONES COMPONENTES Y LOS TAMAÑOS RELATIVOS DE
LOS CATIONES Y ANIONES.
• EL CRISTAL DEBE SER ELÉCTRICAMENTE NEUTRO, O SEA TODAS LAS CARGAS POSITIVAS DE LAS
CATIONES DEBEN SER EQUILIBRADAS POR UN NÚMERO IGUAL DE CARGAS NEGATIVAS DE LOS
ANIONES.
• LOS TAMAÑOS DE LOS RADIOS IÓNICOS DE LOS CATIONES Y ANIONES, RC Y RA
RESPECTIVAMENTE. PUESTO QUE LOS ELEMENTOS METÁLICOS PROPORCIONAN ELECTRONES AL
SER IONIZADOS, LOS CATIONES SON GENERALMENTE MENORES QUE LOS ANIONES, POR TANTO
EL COCIENTE RC / RA ES MENOR QUE LA UNIDAD.
• LAS ESTRUCTURAS ESTABLES DE LOS MATERIALES CERÁMICOS SE FORMAN CUANDO LOS
ANIONES QUE RODEAN UN CATIÓN ESTÁN TODOS EN CONTACTO CON EL CATIÓN .
• CONFIGURACIONES ESTABLES E INESTABLES DE LA COORDINACIÓN ENTRE ANIONES Y CATIONES

APLICACIÓN GENERAL DE LOS MATERIALES CERÁMICOS:

TRATAMIENTOS TÉRMICOS DE LA CERÁMICA
SECADO Y ELIMINACIÓN DE AGLUTINANTES.
EL PROPÓSITO DEL SECADO DE CERÁMICAS ES ELIMINAR EL AGUA DEL CUERPO CERÁMICO
PLÁSTICO ANTES DE SER SOMETIDA A ALTAS TEMPERATURAS. GENERALMENTE, LA ELIMINACIÓN
DE AGUA SE LLEVA A CABO A MENOS DE 100ºC Y PUEDE TARDAR TANTO COMO 24HS. PARA UN
TROZO DE CERÁMICA GRANDE. LA MAYORÍA DE LOS AGLUTINANTES ORGÁNICOS PUEDEN SER
ELIMINADOS DE PIEZAS CERÁMICAS POR CALENTAMIENTO EN EL RANGO DE 200 A 300ºC,
AUNQUE ALGUNOS RESIDUOS HIDROCARBONADOS PUEDEN REQUERIR UN CALENTAMIENTO A
TEMPERATURAS MAS ELEVADAS.

SECADO Y ELIMINACIÓN DE AGLUTINANTES HASTA UN 95%.

SECADO Y ELIMINACIÓN DE AGLUTINANTES,
MAYORMENTE SE REALIZA INYECTANDO AIRE CALIENTE

SINTERIZACION.
EL PROCESO POR EL CUAL SE CONSIGUE QUE PEQUEÑAS PARTÍCULAS DE UN MATERIAL SE
MANTENGAN UNIDAS POR DIFUSIÓN AL ESTADO SÓLIDO SE LLAMA SINTERIZACIÓN. EN LA
FABRICACIÓN DE CERÁMICAS ESTE TRATAMIENTO TÉRMICO SE BASA EN LA TRANSFORMACIÓN DE
UN PRODUCTO POROSO EN OTRO COMPACTO Y COHERENTE. SE UTILIZA DE MODO GENERALIZADO
PARA PRODUCIR FORMAS CERÁMICAS DE, POR EJEMPLO, ALÚMINA, BERILIA, FERRITA Y TITANATOS.
EN EL PROCESO DE SINTERIZADO LAS PARTÍCULAS COALESCEN POR DIFUSIÓN AL ESTADO SÓLIDO A
MUY ALTAS TEMPERATURAS PERO POR DEBAJO DEL PUNTO DE FUSIÓN DEL COMPUESTO QUE SE
DESEA SINTERIZAR. EN LA SINTERIZACIÓN, LA DIFUSIÓN ATÓMICA TIENE LUGAR ENTRE LAS
SUPERFICIES DE CONTACTO DE LAS PARTÍCULAS A FIN DE QUE RESULTEN QUÍMICAMENTE UNIDAS.

SINTERIZACION.

SINTERIZACIÓN AVANZADA
(NO CONVENCIONAL) POR
MICROONDAS.
EL SINTERIZADO ES UN
PROCESO QUE PARTE DE
MATERIAL EN POLVOS
CERÁMICOS HOMOGÉNEOS Y
MEDIANTE LA COMBINACIÓN
DE PRESIÓN Y TEMPERATURA
CONSIGUE LA UNIÓN DE LAS
PARTÍCULAS.
Tratamientos térmicos de la cerámica

EJEMPLO DE SINTERIZADO
DEL CIRCONIO
LAS CURVAS SE SINTERIZADO SON DE SUMA
IMPORTANCIA PARA QUE EL CIRCONIO SE
ESTABILICE EN SU FASE CERÁMICA A LOS 1500
GRADOS CELCIUS DURANTE 2 HORAS.
DURANTE ESTE PROCESO SUCEDEN MUCHAS
COSAS, UNA DE ELLAS ES LA CONTRACCIÓN DE
LA ESTRUCTURA, LO CUAL CAUSA TENSIONES
INTERNAS QUE DEBEN DE SER CONTROLADAS
MEDIANTE UN CALENTAMIENTO Y
ENFRIAMIENTO CONTROLADO MEDIDO EN
GRADOS POR MINUTOS. LA VELOCIDAD DE
ESTE CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO
DEPENDERÁ DEL TAMAÑO DE LA ESTRUCTURA,
DE NO EJECUTAR UNA CURVA DE SINTERIZADO
APROPIADA CORREMOS EL RIESGO DE
MICROFRACTURAS QUE LLEVARÁN AL FRACASO
TODO EL TRATAMIENTO.
Tratamientos térmicos de la cerámica
De 900 a 1200 grados
LA CURVA DE ENFRIAMIENTO
PUEDE VARIA DE 6 A 20 HORAS
FUNDE A 1.855 °C

VITRIFICACIÓN.
ALGUNOS PRODUCTOS CERÁMICOS TALES COMO PORCELANA, PRODUCTOS ARCILLOSOS
ESTRUCTURALES Y ALGUNOS COMPONENTES ELECTRÓNICOS CONTIENEN UNA FASE VÍTREA. ESTA
FASE VÍTREA SIRVE COMO MEDIO DE REACCIÓN PARA QUE LA DIFUSIÓN PUEDE TENER LUGAR A
MENOR TEMPERATURA QUE EN EL RESTO DE LOS MATERIALES SÓLIDOS CERÁMICOS. DURANTE EL
TRATAMIENTO A ELEVADAS TEMPERATURAS DE ESTE TIPO DE MATERIALES SÓLIDOS CERÁMICOS,
TIENE LUGAR UN PROCESO LLAMADO VITRIFICACIÓN POR MEDIO DEL CUAL LA FASE VÍTREA SE LICÚA
Y RELLENA LOS POROS DEL MATERIAL. ESTA FASE VÍTREA LIQUIDA PUEDE TAMBIÉN REACCIONAR CON
ALGUNOS DE LOS RESTANTES SÓLIDOS DE MATERIAL REFRACTARIO. BAJO ENFRIAMIENTO, LA FASE
LIQUIDA SOLIDIFICA PARA FORMAR UNA MATRIZ VÍTREA QUE UNE LAS PARTÍCULAS QUE NO HAN
FUNDIDO.

VITRIFICACIÓN.
EL PROCESO DE CONVERSIÓN DE UN MATERIAL
O RESIDUO EN UN SÓLIDO AMORFO SIMILAR AL
VIDRIO, CARENTE DE ESTRUCTURA CRISTALINA.
ESTO SE CONSIGUE POR MEDIO DE CALENTAMIENTO
O ENFRIAMIENTO MUY RÁPIDO. CUANDO EL MATERIAL
DE PARTIDA ES SÓLIDO, LA VITRIFICACIÓN NORMALMENTE
CONLLEVA EL CALENTAMIENTO DE LA SUSTANCIA A MUY
ALTAS TEMPERATURAS, ENTRE 1.100C Y 1.700C..

APLICACIONES DE TRATAMIENTOS TÉRMICOS DE LA
CERÁMICA
APLICACIONES DE LA VITRIFICACIÓN:
LA CERÁMICA VITRIFICADA ES EL MATERIAL MÁS CONOCIDO Y MÁS EMPLEADO A NIVEL GLOBAL
EN EL SECTOR SANITARIO.

APLICACIONES DE TRATAMIENTOS TÉRMICOS DE LA
CERÁMICA
CERÁMICAS ESMALTADAS:
EL PROCESO DE FABRICACIÓN SE BASA EN CONFORMAR Y PRENSAR LA PIEZA EN SECO PARA
LUEGO APLICARLE EL ESMALTE Y COCERLA EN HORNOS .

ESTRUCTURA NO CRISTALINA DE LOS MATERIALES
CERÁMICOS:
VIDRIOS:
SE BASAN EN LA SILICE,
FORMANDOSE POR UNION DE
TETRAEDROS, PERO
AGRUPADOS DE FORMA
AMORFA.
COMPOSICIÓN GENERAL:
SILICATO DE SODIO Y SILICATO
DE CALCIO

CERÁMICOS:
VIDRIOS:
SE BASAN EN LA SILICE,
FORMANDOSE POR UNION DE
TETRAEDROS, PERO
AGRUPADOS DE FORMA
AMORFA.

CERÁMICOS:
CONFORMADO DEL VIDRIO:
ESTÁ BÁSICAMENTE CONSTITUIDO CON SÍLICE, UN COMPONENTE QUE SE
ENCUENTRA DENTRO DE LA ARENA. A ESTA ARENA DE CUARZO SE LE AÑADE
CAL, SAL Y SOSA PARA LUEGO INTRODUCIRLA DENTRO DE UN HORNO A
TEMPERATURAS MÍNIMAS DE 1400 °C Y MÁXIMAS DE 1.600 °C.
EL VIDRIO DE SILICATO SODOCÁLCICO, O VIDRIO COMÚN, ESTÁ COMPUESTO
APROXIMADAMENTE DE UN 70% DE SÍLICE (DIÓXIDO DE SILICIO), 15% DE SODA
(ÓXIDO DE SODIO) Y 9% DE CAL (ÓXIDO DE CALCIO) CON PEQUEÑAS
CANTIDADES DE OTROS COMPUESTOS USADOS COMO AGENTES DE
REFINAMIENTO O PARA CONTROLAR EL COLOR.

CERÁMICOS:

CERÁMICOS:
Etapa en la que las materias
primas se convierten en un vidrio
fundido homogéneo de
propiedades uniformes. La
temperatura de fusión del vidrio
oscila entre 1400-1600 °C
durante 24 horas continuas. FUSION

CERÁMICOS:
TRATAMIENTO TERMICO DEL VIDRIO:
El vidrio flotado consiste en una
plancha de vidrio fabricada
haciendo flotar el vidrio
fundido sobre una capa
de estaño fundido.
Este método proporciona al
vidrio un grosor uniforme y una
superficie muy plana.

CERÁMICOS:
El vidrio laminado: luego de la fusión
del vidrio este se hace pasar por un
horno de precalentamiento con
calandras

CERÁMICOS:
EXISTEN DOS TIPOS DE PROCESOS : TEMPLADO Y SEMI-TEMPLADO.
AMBOS PROCESOS SE DESARROLLAN EN EL MISMO EQUIPO Y CONSISTEN EN CALENTAR
EL VIDRIO A APROXIMADAMENTE 1200 °F (650 °C), Y LUEGO SOMETERLO A UN
ENFRIAMIENTO FORZADO PARA GENERAR LA COMPRESIÓN DE LA SUPERFICIE Y LOS
BORDES. EL PROCESO QUE REQUIERE CADA VIDRIO DEPENDE DE SU APLICACIÓN
ESPECÍFICA.

CERÁMICOS:
TEMPLADO.
El vidrio se
calienta de
temperatura
ambiente a
590°C
-650°C según
el tratamiento
térmico, tipo y
espesor de
vidrio.
El vidrio es enfriado bruscamente a través
de unos ventiladores de aire que hacen que
se contraiga la superficie. El núcleo interno
del vidrio tarda más tiempo en enfriar,
obteniendo tensiones de compresión
permanentes en la superficie y confiriendo
al material de resistencias mecánicas y
térmicas superiores

ESTRUCTURA NO CRISTALINA DE LOS
MATERIALESCERÁMICOS:
APLICACIONES DEL VIDRIO TEMPLADO.
• COMERCIAL.
• MOBILIARIO.
• ARQUITECTURA.
• VEHÍCULOS.
El vidrio templado no absorbe el calor y ayuda a mantener
una temperatura más estable.
Este se puede presentar en innumerables colores y diseños.
Además, la luz incidente se puede cambiar mediante una
película aislante.
Su resistencia es mucho mayor que la del vidrio simple, y si
se rompe, es mucho menos peligroso.
La resistencia térmica aumenta de 60ºC a 240 ° C. Por tanto,
es muy útil en puertas de hornos y frigoríficos.
96% Sílice

CERÁMICOS:
APLICACIONES DEL VIDRIO TEMPLADO.
5 veces mas duro que el vidrio
normal
El vidrio se dispone de varias capas de
vidrio laminados o vinilo

CERÁMICOS:
TRATAMIENTO TERMICO DEL VIDRIO.
TERMOENDURECIDO.
El vidrio termoendurecido se fabrica mediante un proceso similar al del vidrio templado. Sin embargo, el ciclo de
enfriamiento se lleva a cabo gradual y controladamente y no de manera brusca y repentina. El vidrio
termoendurecido por calor no se clasifica como vidrio de seguridad ya que posee un patrón de rotura similar al del
vidrio recocido (“float” tradicional). Su uso es adecuado en aplicaciones sujetas a tensiones térmicas, pero que no
exijan requisitos de seguridad obligatorios. También es apropiado para usos que están sometidos a esfuerzos
mecánicos mayores que los que soporta el vidrio recocido, y menores que los que soporta un vidrio templado.

CERÁMICOS:
APLICACIONES DEL VIDRIO TERMOENDURECIDO.

CERÁMICOS:
SEMI-TEMPLADO O RECOCIDO.
Es el proceso de
enfriado de
forma
controlada a fin
de evitar
tensiones
residuales en el
vidrio
El vidrio se vuelve a
calentar después de
formarse justo por
debajo del punto de
fusión y luego se enfría
con aire más
lentamente que el
vidrio templado.

CERÁMICOS:
APLICACIONES DE VIDRIOS TRATADOS SEMI-TEMPLADO.

APLICACIONES DE VIDRIOS TRATADOS SEMI-TEMPLADO.
NiS : Sulfuro de Níquel.

EXPOSICION MATERIALES CERAMICOS MATERIALES. JEAN CARLOS..pptx

Recomendados

Recomendados

Más contenido relacionado

Similar a EXPOSICION MATERIALES CERAMICOS MATERIALES. JEAN CARLOS..pptx

Similar a EXPOSICION MATERIALES CERAMICOS MATERIALES. JEAN CARLOS..pptx (20)

Último

Último (20)

EXPOSICION MATERIALES CERAMICOS MATERIALES. JEAN CARLOS..pptx