Concepto de Procesamiento de Materiales Cerámicos

Procesamiento de materiales cerámicos es el procedimiento térmico a altas temperaturas, al cual son sometidos todos los materiales definidos como piezas o productos conformados por mezclas inorgánicas no metálicas, considerados por algunos científicos como materiales inorgánicos con microestructura cristalina, excluyendo al vidrio. Los productos cerámicos tradicionales y técnicos son elaborados mediante la compactación de polvos que se calientan para lograr el enlace de las partículas de acuerdo a las siguientes etapas: preparación del material, moldeado o colado, tratamiento térmico de secado y horneado.

Procesamiento de Materiales Cerámicos

El material cerámico primitivo no fue cocido en hornos sino en brasas a cielo abierto y en hoyos de poca profundidad a fuego ardiente. Posteriormente, se comprobó que con ésta técnica no se lograba el aislamiento térmico requerido, por haber fuga de calor y en consecuencia la temperatura que se alcanzaba era poco elevada, para evitar la pérdida de calor utilizaban estiércol seco de vaca. Este método de cocción también producía cambios bruscos y diferencias de temperatura dentro del horno, lo cual daba como resultado la elaboración de productos irregulares y gran número de piezas que no podían ser utilizadas.

Los productos cerámicos tradicionales, son elaborados con materias primas extraídas de depósitos naturales, las cuales no siempre son procesadas para eliminar sus impurezas como los materiales arcillosos. El moldeado puede ser manual y el procedimiento de cocción se desarrolla en hornos de túnel rectos o circulares, hornos ascendentes, eléctricos, etc. Con relación a su estructura, los materiales cerámicos tradicionales poseen un grano grueso y una porosidad fácilmente observables en un microscopio óptico. La densidad puede alcanzar niveles del 10 al 20 % menor que la densidad hipotética del material. Estos productos cerámicos son conocidos como aquellos que son la base de las manufacturas que procesan silicatos, dedicadas especialmente a la elaboración de productos arcillosos, cementos y vidrios de silicatos. Entre ellos pueden mencionarse: recipientes de barro cocido, porcelanas, baldosa, tejas y vidrios de diferentes tipos, etc.

Los llamados nuevos cerámicos, son de elaboración reciente con base en materiales que no son silicatos, tales como óxidos y carburos, normalmente contienen propiedades mecánicas o físicas que los hacen sobresalientes o únicos al compararlos con los cerámicos tradicionales. Los cerámicos vítreos (vidrios), tienen su base en el sílice y se diferencian de los otros cerámicos por su microestructura no cristalina, se utilizan de forma general en la fabricación de botellas, anteojos, revestimientos para ventanas, bombillos, etc.

Las materias primas empleadas en la elaboración de productos cerámicos, varían dependiendo de las propiedades que requiera la pieza de cerámica a elaborar. Cada partícula o materiales como cimentado y lubricantes se mezclan en seco o en húmedo, particularmente son utilizados en productos cerámicos que no necesitan de materiales con propiedades que deben ser trabajadas delicadamente como por ejemplo: los ladrillos comunes y tuberías para alcantarillado. La fase de conformado o proceso de deformación de los materiales cerámicos, se puede realizar con técnicas en seco, plásticas o líquidas. Los procedimientos en frío y caliente son los más utilizados en la industria cerámica. El prensado por su parte, se efectúa dentro de un molde estando la materia prima en estado seco, plástico o húmedo, con el objeto de darle una forma específica al producto. Durante el prensado en seco, utilizado en la elaboración de artículos refractarios con alta resistencia al calor y elementos cerámicos electrónicos o eléctricos, se compactan simultáneamente los granos del polvo de materia prima con pequeñas cantidades de agua o cimentadores orgánicos contenidos en un molde.

La compactación isométrica, es el procesamiento del polvo cerámico en un condensador flexible que contiene una cámara piloto de fluido hidráulico, donde se aplica la presión correspondiente. La vitrificación, proceso que reduce la porosidad durante la cocción del material cerámico tradicional, se forma un vidrio viscoso y para que la cocción sea beneficiosa, la cantidad de la viscosidad de esta fase debe facilitar una densificación adecuada y un ciclo de cocción lógicos (temperatura y tiempo bajos) para llenar los espacios porosos. Además, este tratamiento involucra una serie de transformaciones físicas y químicas: conformación de la fase líquida, disolución, la cristalización, así como también cambios de forma (contracción y deformación)

Propiedades que debe presentar el polvo cerámico: buena distribución de tamaños y forma, pureza química, una superficie determinada, homogeneidad, estado de concentración o aglomeración (ausencia de aglomerados), respuesta adecuada en la sinterización, estado de cristalización continuo, microestructura química adecuada. El propósito de la trituración y molienda del material es el siguiente: elevar la superficie, minimizar el recorrido del soluto dentro del sólido durante la transferencia de material sólido o fluido, lograr un compuesto de materiales sólidos y uniformes, la obtención de un polvo intangible para que la utilización del material sea adecuada durante la elaboración de colorantes, lacas, etc.