Cap19

PROCESAMIENTO DE P¡ODLJCTOS CERAMICOSY CERMETS c o N T E N t D oD E Lc A P í r u l o 19.1

19.2

19.3

1 9. 4

tradicionales cerámicos procesamiento de productos p r i m as 1 9 . 1 . 1P r e p a r a c i ódne l a sm a t e r i a s de formado 19.1.2 Procesos 19 . 1. 3 S e c a d o 19.1.4 Quemado(sinterizado) de nuevoscerámicos Procesamiento iniciales de materiales 19.2.1Preparación 1 9. 2 . 2 F o r m a d o 1 9 . 2 . 3S i n t e r i z a d o 1 9. 2 . 4 A c a b a d o de cerlnets Procesalniento cementados Carburos 19.3.1 en matrizcerámica 1g.3.2otros cermetsy compuestos productos de parael diseño ConsicJeraciones

l) cerámicerámicossedividenen tres categorías: En ef capítulo9 virnosque los materiales vidrio se del procesamiento El 2) 'uevos productoscerámicosy 3) vidrios. cos tracricionares, parprocesamiento de los métodos revisóen el capítulo14. En estecapítuloconsideraremos ertuy tradicionales'También ticulado que se usan para los productoscerómicosnuevos que son una combinaciónde compuestos cliarenroser procesamientode ciertos materiares productoscerálnicosy metales' ---Lr-a^ que se encuentt'adicionolesse hacena partir de minerales cerántic:os Los¡tr.oductos nuevosproLos y cemento. ladrillos tran err la naturalezae incluyen alfarería,porcelana, y cubren producidassintéticamente r.erántic.sse hacena partir de materiasprimas clu.ros de corte, huesosartificiales,comun a'rprio espectrode productoscomo herramientas El materialinicial paratodosesbustiblesnuclearesy sustratosde circuitoselectrónicos. tradicionales,los polvos se mezclan tos artículoses polvo. En el caso de los cerámicos las partículasy lograruna consistencia con aguaparaaglutinartemporalmente usualmente se usan otras sustancias para .larles fonlra. En los nuevosproductoscerámicos aclecuacl¿r

42O

rle productoscerárnicosy cermets l9 / Procesatniento C-a¡-rítulcr

duranteel fornlaclo.Las partesverdesse sinterizandespuésde formadas.En cerámica agl¡tirrarrtes se llamaqtrcmadqpero su funciónes la mismaque en metalurgiade polvos:efectuaruna reacción en una masasóliday dura. sólidoque una los materiales cleestaclo que se revisaránen estecapítuloson importantestecnológica Los lnétoclosde procesamiento todoslos productoscerámicosse forman por estosmétoporqueprácticamente v comercialntente clos(exceptolos pioductosclevidrio). La secuenciade manufacturaes muy similar entrelos proy los nuevoscerámicosdebidoa que la forma del materialinicial es ductoscerámicostraclicionales son bastante paralas dos categorías cleprocesamiento los rrrélotlos l¡ rrrisr¡¿r: ¡r9lv9.Sin enrb¿rrgo, individual. forlrla en por lo que se analizarátt clif'erelttes

TE OP R O D U C T O S 1 9 . 1 P R O C E S A M I E ND I C O ST R A DI C I O N A L E S CERÁM Elr esta seccirirlrevisarelnosla tecnologíade producciónde productoscerámicostradicionales, azulejosy cerámicarefractaria'Las chinay cllraslozasclemesa,l¿rdrillos, cerárrrica alf'arcrí¿r. corr.lr) productos rue¿asrle esrnerilse producentambiénpor los mismosmétodosbásicos.Lo que estos primasconsistenen silicatoscerámicos(arcillas).La secuentiener en cerrrúnes que susnraterias incluyelos pasosilustradosen parala mayoríade los cerámicostradicionales cia cleprocesal¡ierrto l a f i g u r a1 9 .| .

1 9 . 1. 1

P r e p a r a c ¡ ódne l a sr n a t e r i apsr ¡ m a s inicial Los procesgs¿e formaclode los productoscerámicostradicionalesrequierenque el material su agua; con mezclados cerámicos polvos finos de tengala fo¡na de unapastaplástica,compuesta mateLas final. producto del cleterlninala facilidadparaformarel materialy la calidad consisiencia y su rias prirnascerálnicasse encuentrangeneralmenteen la naturalezacomo terronesrocosos' cerámico. recluicióna polvo es el propósitoclelos pasosde preparaciónen el procesamiento aporcerámicos los de Las técnicasparareclucirel tamañode partículasen el procesamiento términopul' tarrvariasfor.rnascleenergíanrecánica,como impacto,compresióny rozamiento.El frágiles,incluyenlas cualesson másefectivasen materiales se ¡sa paraestastécrricas, t,ct-i:ttt.iítlr (1) [ ' . r s o su s u . r l e se n e l P r o c e s a r n i e n ttor a c J i c i o l l acl e l o s c e r á m i c o s : p r e p a r a c i ó nd e Flt;LJtt^l9.l (a) de trabajo la fracción muestra (4) parte (3) La quernacJo. materiasprimas, (2) fornraclo, secacloy p o l v o s ' l o s ( b ) d e l a c o n d i c i ó n m u e s t r a p a r t e q u e l a c l u r a n t el a s e c u e n c i a n, t i e r t t r a s

(a)

,///.

: , l , l , l z ' / / / " ' / / / / /

( 1) Pre p a ra c i ódne Po l v o s (2 ) Formadodel barrohúmedo

Polvossueltos

( b)

W \

f|HHrirüffiF".'

Barroquemado

Barroy agua

Wff: 1

R¡,"

\-

(3) Secado

ngua

Sección 1g.1 lProcesamientode productoscerámicostradicionales

421

t generales clo el cerne¡lo,las rnenasmetálicasy los metalesfrágiles.Se distinguendos tipos el trituradoy la molienda. clepulverización: operaciones de la mina en tamañosmás trozosprovenientes se refierea la rupturade grancles El tt.itttt.ttrrl¿; (por ejemplo,trituradopr pequeñosparasu reducciónposterior.Se puedenrequerirvariasetapas siendola relaciónde reducciónen cadaetapadel ordende 3 a 6' l rr1uiioy trituratlosecunclario), cont trituradode nrineralesse realizapor compresióncontra superficiesrígidaso por impacto el triturado' superficiesrígitlascon movimientorestringido [21.El equipoque seusapara realizar una quij de variostipos.En la figura 19.2se incluyen:(a) trituradoresde quiiada,t'en los cuales du superficie una contra clagran¿ese rnuevehaciaatlelantey haciaatrásparatriturarlos terrones cont giratorio.r,que usanun cono giratoriopara comprimir los trozos y rígicla;(b) tt-itut'udores de rodillos,en los cualeslos trozoscerámicosse apri dura y rígicla;(c) tt'ituradot'es ,rnu.r,,tr.,-ficie para golpe t¿ule¡tre ta¡rbgresrotatorios;y (d) molinosde martillas que usanmartillosrotatorios el lttaterialy rtltttperlos trozos. crr cstc contcxlo,se rcfiere a la opet'aciórlcle reducir las piezaspequeñas l..t tttttlicr¡rl¿r. del mineraltl despuéscleltrituracloa polvosfinos. La moliendase realizaporabrasióne impacto ( b ) t r i t u r a d o rg i r a t o r i o , F I C U R A 1 9 . 2 ( ) p e r a c i g ¡ e sr l e t r i t u r a c i ( l n(: a ) t r i t u r a c l orrj e q u i j a d a s , y (cl)rrrtrlirrrltJe nrartillos. (c) tritgraclorcle rgt1ilfurs

Juntade bolaY cuenca

SoportesuPerior Quijadabasculante Cono trituradorgiratorio Quijadafija

Anillotrituradorcónico Excéntrico

Excéntrico

--- Mecanismode articulación doble

.1,

Flechamotriz

(b)

(a)

Alimentación Alimentación )7

{

-r.-\

Quijadas

a Rodillos (c)

. B p E a S e p I B U U u l s u a l s t s u o c s l e p , { e l s e c l P l e p J o t j a l t l c | ' l g l J l p |'r¡r . 1 st'ltdttltl ()]Elapoprratpuada¡r ,p 'riro,r ,,¡ ur uniu '( t'r¡tld 't:pt¡all()ttl ,pupaunqur Jrnurusrpo Jslueunu upendas anb nrruo,.i eP .o¡rsgrcrord alsau.¡*da^irssuroqap ourrot'llá ug,q.un¡ uaqap asJslsnfu Ser sap,prlu,J uu'zaru es salr¡alptl:j;:il:itur 'eres o np"t',fu¡'r''rod eluaurulse¡racl sot uglrunJns ep sgtuepv of,r,uyJef, l€lJaleu lap t¡gtJeztralrlts saluatu ,( (otedsap¡e3) 'sa¡ratpa'titttso'tto(l I apsrcze.,,e1uerofau anb salu'lceunq anb 'se¡uapun¡ou¡oc sarul uBJrJrJl¡n elwJnp opeuenb ,{ Ie ua^anuo¡d ur orad 'oputuenb¡a ua pnprrñrni¿ nt uaJnpeJelueu'p'unuoJssep €r €rczoru (7 elu,Jnp 'puruoJ Ie ,"rr1¡, ,( uurug¡e o.uo, serul 'snnlsyt¡.ott s'tltt't(lsouawut ,nú ou ua8ocue se¡ro8atec ,( opucasIa elu'Jnp BuollJodo¡danb'n!¡r.t'm(1 :[El ,opuuro¡1aurudupuanberpsplclls'ld '( urcua"t'uo' el acl 'sal'Ic pJauu'r l?lsa so¡ seluerpertur ep ür ulsud B'u¡g¡oc ác eu¡ue Jrpr^lpuapend '{ '$Jrsgluernürs .) as'retuanh soJloJIpBgBuapandasu?rq.',r'(asracor 1u saluauoduoc anb ueuerl _adse seuorJunJ BIu uepsu¿esurualqordalsaJ'll^a suc*ugJecsurr¡r¡d,n,rrrJ* ,niro elsed esJuces ¡u ua?ocueou enb as 'upuru:o¡alrudu¡ uuanb as apandenb ugrcJuJluo'ur eluesaJd 'urcz-?ru sJBd.olonpordIa ue selar¡EJBSnuc u1eEualen'e ucltsg¡dsgrugJas€ilrJrBur .oErequeurs ,n*ro¡ ep IIO,BJ,{ opusnc es Á ucas a¡tratpar'ul[a se ,urrl anbuÁ ulsudBI ap ¡udrru'd .opuruJoJ seorrsrJelJnr*, sapapr ep sgrusBJluerIN u:uduptrt:r1,ilttlylx,:l::,jn:;¡¿d

opsuroJ la 'on¡oduealsrsuor ,( socrurgr., u1 .un8u ullrrrB

t¡a

o p'p .p€prcore^ulre u sprnJ,{n.uelssdeun ep o'rJo.lJun alr¡Blpaul o¡cedur Ia sE[BJnloBr¡ s¿zard as l'I'¡alurtllap ,urnp"uu¡a arcgradnssun ¿JluoJuulca'{o'rd ¡od ¿ase,( _rcore^ n,ruB eJr¿ep eluerJJoJ 'soJllgtunatloJpltl solpattlo so:) ut ug ace¡edenb'oltodtut.totlDpu¿tlottt su¡,ocodasJusn 'uttlur8ulp su¡nc¡uud u¡ la uo eltlattlurel'cJl soilrpoJsorep ugrsarcl _rugJa.u seuoseJrod u¡n8alasBsa.,,BI eJqos ue¡iEanb sollrpoJalu'lpau ot¡tlotl'llep ltslLlozlJ _senuas ou anbuny.Bseruul ep ercgrednsBI eJqos ,solltpo-rap outpru un ug ''J*ugJaJulsudsrln euu(u es -oqsseu.u 'olualrrl'Zo¡ '{ ol¡udult €r BJluocarur¡du¡o,", ¡nir.le.u [a seuorc,Jedoselsfl elue.ueruenJery uapuge unEu u er'Zeure¡ ep anbu¡auuu pa,ud BI ue uq ppuerro{uvr rezrr*e¡u¡ed JaBceJBqso¡ '( alualdtooJlop ¡od uun ep ugrc€urquroJ 'epu€JEocrrpu¡¡rcetualdtJaltln ap oJluap oluerrr¡r^ourg -u¡BBrc¿qlurJal'ru1a,(se¡oqsBIBJlseJ,n aual]uor sBreJse

surnp u lerrarulu[a uoc sBpulczetu uu¡Eenb,¡ezr¡en¡nd

:I::^Ir:Jffi:f"u (c) e'n8t¡ os u'rlsnrr ['61 ap so¡dualasoun8¡e .suyoq ep ourror¡(u) :upuarrou epourroru(q) ,{so¡¡rpor arqll ¡arod opsJnl olualul^oul ap un ,rn¡oi o..,o,or¡rn, ,( ornporpatu .[¿] s,Jperd o suuuq 3l ug

'ollecltut rod e¡ruar¡otlr()) A so¡¡tpot sollolgl^/ t'6 t V)lnDlJ ,sploq ap oulloul (e) :soflurgra: son¡oc,rtrnpolrl elet st'¡¡lt-telatrl ap outlotx (q)

(q)

(e)

zrjlotr¡eqcolJ etto¡etl6 PsalA

Jopaualuoc

ourloulop solllpou

a¡l cl¡ualWusafol¿ / (, t olnUclu') slar.laf A sotrtugla) sollllll()jtl

77't

Sección l:l.l

1 9 . 1. 2

lProcesamientode productoscerámicostracJicionales

423

de formado Procesos que se usa'Algunos óptinrasde polvo y aguadependendel procesode formado Las proporcigpes quetienebajoconcomposición una procesosde fonnaclorequierenalta fluidez;otrosactúansobre comoun líquique fluye aguada tenidocleagua.con cerca delS}vocleagua,lamezclaesuna pasta la presiónsobrela pastaparaprodo. Al reducirseel contenidode agua,sehacenecesarioaumentar dividirsecon baseen la consisclucirun flujo similar.por tanto, los procesosde formadopueden en el cual la mezclaes una tenciade la 'rezcla: l) fiurdicióno vaciadodeslizante(en suspensión), la arcilla en condiciónpláspasraaguacl^:2) métodosde fonnacloplástico,en los cualesse forma 4) prensaen el cual la arcillaestáhúmedaperoposeebajaplasticidad; senriseco. tica; 3) prerrsaclo La arcilla agua' -contiene de 5vo del menos seca clo seco,e, el cual la ar.cillaestábásicamente donde 19'4, en la gráficadela figura categoríasse representan secano tieneplasticidad.Las cu¿rtro materialinicial' Cada categoríascon la condiciónde la arcilla que se usa como est¿rs se compar¿ur categoríaitlclttl'evariosprocesosdiferentesde fonnado' usa en metalurgiade polvos, Fundición o vaciado deslizante El vaciadodeslizantese métodose vacíaunapastaaguadade perosu aplicaciónen cerámicaes muchomáscomún.En este dentrode un molcleporosode yeso(2casoa-Hzo) polvoscerár'icosen agua,llamadasuspensión, una capade arcilla firme en la clo'de el aguaclela mezclaes absorbidapor el yeso,formándose típicamentede 25 a 407ode agua'y el superficieclelrrrolde.La composiciónde lu ,urp"nsiónes debeser lo La suspensión con otros ingredientes. remanentees arcilla nlezcladafrecuentemente es conpero también de la cavidaddel molde, suficie'teme.tefluidaparapenetraren los resquicios velocidadesde producción'El vavenienteque el contenido,le aguaseabajo paia lograr mayores drenadoy 2)vaciadosólido'En el ciadoe' suspe'sióntienedos variantesprincipales:l) vaciado desel moldése invierteparadrenarel excesode suspensión trarlicional, t,tt.iad, ¿rctrctclr,proceso abre partehuecaen el molde; éstese puésque se ha fbnnado la capasemisólida,dejandoasí una ei muy similara la fundiciónhuecade metalesy se y se rernuevela parte.La secuencia clespués jarrasde té, vasos'objetosde artey otrosproductos ilustraen la figura 19.5.griu rc usaparahacer paraproducirproductossólidos,se da el tiemhuec's de servicio.En el yaciaclttsólido,quese usa El molde deberellenarseperióclicamente p, suficiertcparat¡ueel cuerpoenteross vuelvafirrne. la contracciónclebidaa la absorciónde agua' cor'npensílr .o, s.sl)crrsiri,¡rdicionalpar'¿l Todos manualesy mecanizados' Formacloplástico Estacategoríaincluyevariosmétodos con plástica,lo cual se logrageneralmente t¡uela nrezclainicial tengaconsistencia ell's requiererr en arcillas generalmente usan para se los métodosmanuales un contenic¡rde ag'a del I 5 al 25vo. esto embargo' sin rnásfácil de formar; el lílrite su'erior tlel rarrgo,que constituyenun nraterial

Prensadoseco o E o

Prensadosetniseco

:J (t o

:9 a o r

FormadoPlástico

o-

Vaciadodeslizante

30 20 Contenidode agua (%)

F I C U R A 1 9 . 4 C u a t r oc a t e g o r í a s de procesosde formado Para cerámicostradicionales comparada.qeon el eontenido do agua y la PresiónrequerldaPara formarla arcilla.

424

cle productoscerámicosy cermets Ca¡título 19 lProcesamientc.¡

F I C U R A1 9 . 5 S e c u e n c i a cle los pasosen vaciado rlret'lado,una forma de v a c i a d oc l e s l i z a n t e( :1 ) s t ' r rn l a v a c í al a s u s P e n s i óe c a v i d a dd e l n r o l d e ,( 2 ) e l agua es absorbidaPor el molde cle Yes
Suspensión

,A (1)

(21

(3)

(4)

empleangemecanizados de mayor contracciónen el secado.Los métodos viene acornpañado aguay por tantola arcilla inicial es más espesa' neralmenter'ezclasco' menorcontenidode los añosatrás,actualmente manualesde formado,...tontan a miles de Au'c*re los nrétoclos mano a modelado ya seaparaproduccióno paraobrasde arte.El siguenusandorrábiresartesanos plásticaa fin de arcilla de masa la de por manipulación i.v.lucra la creació. del productocerámico patronespafa los estemétodo Adernásde las piezasde arte, se hacenpor clarlela f.rm^ cleseacla. siEl vaciadoo moldeadoa mano es un método los ,r.lcres tle yesoen er vaciado,n ,urp.nsión. El torneado determinarlas proporcionesgeométricas. mifar, pero se utiliza un morcleo forma fara El torno de de los métodosartesanales' (r ,ton() sobr.cun torno de alfareroes otro refinamiento por un pedal' flechaverticalaccionadapor un motor o urfarerres u'a mesaredondaque gira en una circular puedenformarseen el torno de alfarero Los productoscerárnicosde seccióntrunrversal la fonna interna' usandoalgunasvecesun molde que proporciona alfarero accionadocon motor es un método Estrictarnentehablando,,l uro del torno de de formaciónde arcilla se camétodosmecanizados ,recaniza¿r.sirr ernbargo,la mayoríade ros descrito' manual que el método cle torneadomanual racterizanpor mucho rnenospurti.ipu.ión El y la extrusión' i'cluyen el torneadolig.ro, el prensadoplástico Est's r'étodrs rnásr'ecanizaclos reemcual el modeladoa manose unn extensióncrerrnétododel arfarero,en el rig,t,*tes Ít¡t.neutrr¡ de artículosidénticos se usa para producir grandescantidades prazaportéc'icas mecanizadas. y métodos Aunque hay variantesen las herramientas como pratosy tazonespara uso croméstico. básicos'en la figuy ,"nná.iento de los procesos usad's,c'' difererres.ivelescleautomatización (bano) se colocaen un típica:(l) un p"daz, de arcillahúmeda ra 19.6se describeuna secuencia presionacontrael pedazopara generarla forma molcleconvexo;(2) una herramientade formado y lapiezade trabajocreadase llatna teiuela; iniciaf aproxinrada.La operaciónse llama te¡uekádo en la superficiedurantela plantilladoracalentadaimparteel contornofinal y (3) una herramienta la arcicallntar la herramientaes producirvapor de rotaci(rnclela partetle trabajo. La raz&l para es el ligero' relaccionadocon el tomeado lla húrnecla.lo cual evita la adherencia.Estrictamente de vez en molde básicses cóncava t.t,t estír,d,, pormetrioclercuarla forma del mordet¡,r rr¡t.ttrt una herramienta algunasveces,en lugar de la plantilla, co'vex¿ltl l r. En arnbosprocesosse usa inicial' pedazo el tejuelear de evitandola necesidad roclanteque fo'na la arcillapor rodamiento, se plástico barro de pedazo de formt::i t:..t] cual el El ¡trensaclo ¡tlásticoes un proceso hacen se moldes Los contenidosen un arillo metálico' pre.saentre,,, ,.',oíd.inferiory otio superior humedaddel vacíodetrásde los moldesse remuevela de u' rnateriarporosocornoyeso,al a¡icar paraprevenirla entonces,usandopresiónde aire positiva barro.I_asseccio'esder morclese abren altas que el más plástico-a|canzaproducciones tle la parte en e| lnolcle.E| prensado atllterenc:ia raclial' y n()sc lillriraa pilrlestlc sirtletrí¿r tor.r.rc¿KlO largasde sección cerámicoparaproducirsecciones el se usae' ¡l''cesanriento L¿rr,r/¡.,,si¿í, utiliza una extrusión tle cle piezarequerida.El equipo rectaurif,r'e (*re se cortan n l* l,rngitud

Secciórrlg.llProcesamientocJeproductoscerámicostraclicionales42S

Formadorde la Pedazode arcilla Tejuela-

Molde de yeso

I

I

(1)

(2)

(1)unpecrazodearcirlahúmeclasecolocaenunmolde F T G L J Rr 9z .\ ( r s . c t r e n c i a r rr eo rr n e a r r o r i g e r o : vy Fi ndican Lossírnbol os ra fl nna fi nalal procl ucto. i r' parte y ()) rrrrap rarrti i l a ( o rv e x o ,(2 )tt,i rrt,rt,.rtr. apl i cadarespecti vamente' ) n rc tv i rn i e n(y to= r,e l o c i c l ayc lftrerza

travésde la la arcilra y a empujarel materialplásticoa acci(rnti'. r.r'iilo que ayucraa rnezclar parahacertabiqueshuecos' se usa ampliamente aberturader dado.Estasecuerciade producción Seusatambiénparahacerpedazosde barro tutrosrle¿re'a¿o,tubería.ng.,r.rol y aislantes. losetas. colno torneadoy prensadoplástico' cerátnicos inicill parlt9tt'ospl'ocesos de aguaen el barroinicial las proporciones prensaclosemiseco En el prensadoserniseco que impiproporciónprtdu.. unabajaplasticidad esri* rípicar'enreen el rangocle l0'a l5vo.Esta plasticidad'Los los .uul.s requierenun barrocon mayor tle el us' cle,rétoclosde forinadoplástico, y del material forzarlodentro la baiaplasticidad ^1g.7. procesosserriscc.s,sa, artapresi(rnparasuperar con frecuenciase forma rebabadetar cor'o senluestraen la figura tle ra cavicladcleu, cracro, del dado' entrelas secciones bicloal excesoclebarroque se introcluce y deldado,(2)prensado en la cavidad (1)crepósito creporvohúmedo sc,rriseco: FrcuRAr9.z f,re.sarr. y fuerza = (v velocidad) movimient. v y F incrican rrertr.rrr,1,r.r.r.riri' ,t"'to¡ri.i.o.l-,ssínrboros (l) ¡r)errr.rla a ¡ ; li c a d . r r e s l l t ' t t i r ' ¡ t l l e l r t e '

t,

I'

Rebaba

Polvosiniciales

(1)

h*

(2)

t,

(3)

426

caítulo l g / procesamientocle procluctoscerámicosy cermets

prensado seco La diferenciaprincipalentreel prensadosemisecoy el prensadosecoes el ttel materialinicial.El contenidode humedaddel bano inicial en el prensaclehurneclad conteniclo a la mezclade se agreganaglutinantes ¿o sccgest¿itípica¡te¡tepor debajodel57o.Generalmente a la parteprensadapara su manejosubsiguiente' p'lv.s par¿rproptrrcionaisuflcienteresistencia paraprevenirque la piezasepegueal dadoduranteel prensadoy la Jiu'bién se añadenlubricantes dadoy Debicloa que el barrosecono tieneplasticidady es muy abrasivo,el diseñodel rernociírn. al prensadosemiseco.Los dadosse hacende acero de operaciónson cliferentes los procedinlientos Como la 9 carburocletungstenocementadopara reducirel desgaste. e¡¿u¡eciclcl de herr.a¡rie¡ta por lo quese simple, la fonrraclela partees relativalnente ¡o f'luyctluranteel prerrserclo. arcillasec¿l y tlistribuiren el dadola cantidadcorrectade polvo inicial.No se fornlatrrebabasen clebeagr.cg¿lr seelimina,logránasíqueel tiempode secaclo de secaclo, el 'rcrrsar¡lsecoy no ocurreconrr'¿rcción del productofinal. La secuenciadel procesoen el close,na trrerraprecisiónen las dimensiones Los productostípicosincluyenazulejospara semiseco. pr.ersa¿.se'coes sir¡ilar a la clelprensaclo eléctricosy ladrillosrefractarios. baño,aisladores

1 9 . 1 . 3 Secado de formadocerámiEl ag,a juega u¡ papelimportanteen la mayoríade los procesostradicionales de ya no tiene ningún objeto y deberemoversedel cuerpode la piezaantes co. [)er-oen aclelairte estepasoporqueel aguaaportavolumena la l-a c9¡tracciórres un probl"rnurJurante querrrarla. ver en la figura l9'8' Al añadir ' cuar¿. se retira,el volurnense reduce.El efectose puede ¡.rieza al airede los porosentrelos granos aguainicialnre¡tea ta arcillaseca,éstareemplazasimplemente el contenidode aguapor aniba de cierceránricos' no hay canrbiode volumen.Al incrementarse unaarcillahúmedaque y el volumenaumenta,resultando a separarse to p'nto, l.s granosernpiezan y faciiidadde fonnado.Al aumentarel contenidode aguala mezclase convierte tieneplasticiclad líquidaclepartículasde arcillaen agua' en un¿lsuspensión evellt¡alrlretrfe Al removeraguade la arcilla húmeda,el volumende El procesoinversoocurreen el secaclo. describeen la figura l9'9' la piezase c.ntrae.El procesode secadoocurreen dos etapas,como se debidoa que el aguade la superclesecadoes rápiday constante, En la prinreraetapa,la velocidacl y el aguainterioremigra,por accióncapilar, ljcie rlc l¿rarcilla se evaporaen el aire circunclante; contracción,con el riesgoasohacia la superficiepara ieemplazarla.Duranteestaetapaocurrela debidoa las variacionesdel secadoen diferentessecciones ciacl. rle clefirnnacióny agrietarniento se ha reducidohastaque los de la pieza.En la segundaetapaclesecado,el contenidode humeclad en contacto,y ocurre poca o ningunacontracción.El procesode gr¿uloscer¿ir¡icosrranquecracro decreciente. secaclose hacenrásle'to, como se puedever en la gráficade la velocidad la temperaturay la huE'' proclucción,el secaclose realizaen cámarasdonde se controla removerdemap.ra lograr el programaapropiaclode secado.Debe tenersecuidadode no nreclacl haciendo humedad, de gradientes siacloriipirloeI ag¡a clela pieza,paraevitarque se formenaltos V o l u r n e nd e l a arcilla hrimeda

\

o

E (l

o, o

(') (o C

o

E f

b

Arcilla sólida

Volumende agua

F I C U R A1 9 . 8 V o l u m e nd e l a arcilla como una funeién elel contenido de agua. La relación que se muestraaquí es tíPica; varía para diferentes c o m p o s i c i o n e sd e l a a r c i l l a .

Sección 19.2 lProcesamientode nuevos cerámicos

e

O

p€

Volumen(contracción)

5 E ; P n

O

TE o o o a 6 o >rt

427

Progresodel secado

-

secado etapa 1

Secado etaPa 2 Contenido de humedad (volumen de agua)

F I C U R A 1 9 . 9 C u r v a d e s e c a d ot í P i c a asociadaa una reducción de volumen (contracciónPor secado)Para un cuerpo cerámico. La velocidad de secado en la segunda etapa se muestra a q u í c o m o u n a l í n e a r e c t a( d i s m i n t l c i ó n constantede la velocidad en función del contenido de agua);la funciótr se nluestraen la literaturade varias f o r m a s ,c ó n c a v ao c o n v e x a [ 5 , 1 ' l ] '

por unacombinación sehacenonnalmente a lasgrietas.E,lcalentamiento cl 'lateri.l r'¿isprol.)enso de Los tiempostípicos secadovan desde15 clec.r^,ecciri. y racliaciónusandofuentesinfrarrojas. muy gruesas' hastavariosdíasparasecciones .li'ut.s p,,,',,,...io.es clelgadas,

1 9 . 1. 4

Q u e l n a d o( s ri r t e r i z a d o ) (el se dice que lapiezacerámicaestáverde mismo Despuésclello*laclo, pero a.tes del quemado, o procesada significaque no estácompletamente tér'ino que en la metalurgiaclepolvos),lo cual parte la de forma la debequemarseparafijar tratacla.La pieza'erde carecede durezay resistencia, "tel procesode tratamientotérmico quemaio El y lograrclurezay resistenciaen el productofinal. en un ltorno cerántico.En el sinterizadase desaque sinterizaal nraterialcerárnicoy se realiza y reducciónde de densificación y estova acompañado rrolla, unionesentrelos granoscerámicos en el materialpolicristalinoademásde la que porosidacl.por tanto,ocurreuna nuevu,oniru.ción el mismo mecanismo en cerámicaes básicamente ya ha Ocurrirloen el secado.La sinterización de la cerámicatradicionalpuedenocurrir ciertas qre en la ,letalurgia de polvos.En el quemaclo la nrezclay formarsetambiénuna fasevítreaentre r.eacci',csc¡.í'ricilse'rre l's c.*rpone'tesde químitle la composición clependen Anrbosfenónrenos cor)roaglutinantc. l¿rcualaclti¿r I,s cr.ist.lcs. de quemadoque Seusan' y tle las tetlrperaturas cel'¿iltricg ca {el tllateri¿rl solamenteuna vez, los productosvidriadosse queman no viclriadase Las ¡riezastle ceríu-,-,i.u de un recubrimientocerámicoen la superqllerr¿rr¿,rsueces. El yitlriadr¡ serefierea la aplicación La al aguay mejorarsu apariencia(sección9'2'2)' ficie parahacerraspiezasrnásir'permeables antes artículos los de usualde los artículosvidriadoses: l) quemado rreprocesarnrento secuerrcia apricarel vidriadoy 3) quemarla piezauna crervidr.iad.paraerdurecerercuerpode ra pieza,,2) vez pill'ilvitrificarla superfrcie' segutttla

1 9 . 2 P R O C E S A M I E N TDOE N U E (barro),que poseela tradicionalesse basanen la arcilla La 'rayorí¿rcrelos productoscerámicos y mezclacon agua, y durezacuandose seca ú.ica cteadquirir plasticidadcuandose capaciclacr de silicatohidratadode aluminio'mezclados se qrerla. La arcilraco'sta crevarioscompuestos biencomparaformaruna composiciónquílnicamás corrntrosr.ateriaresce¡.ámicos, tusuarrnente químicosmássimples'como (secció'9.3) se basanen cornpuestos cerírnric.s 'uev.s L.s ¡lre.ia. y facilicladde formadode las no poseenla plasticidacl (rxitlos.car.'ur..sy 'itrur..s. frst.s rnateriales IOSpolvosdebencombinarcuanclose nrezclancon agua.Por consiguiente, tracliciorrales ¿rrcillas duranteel convenientes y otraspiopiedades ¡r.r.alograr la plasticidad se con otr.s i.greclientes

428

capíttrlo

.19 ceránricosy cermets cle proclr.tctos / Procesanlierrto

Los nuevoscerámicosse diseñangeneralformacloy aplicar así los nlétodosconvencionales. propiedadesque no se que requierenalta resistencia,durezay otras nrerte para aplic¿-rciones Estosrequerimientosmotivaronla introencuertra' e' los materiaiescerámicostraclicionales. no usadasanteriormenteen los cerámicos ducciónrle variastécnicasnuevasde procesamiento tradicionales. paralosnuevoscerámicossepuederesumirenlossiguientes de nranufactura La secttencia 2)formado,3)sinterizadoy4)acabado.Sibienlasecuencia de nlateriales' pasos:l) preparación muy cliferentes tradicionales,los cletallesson frecuentemente es casila lltistltaparalos cerálllicos cor'¡lo vcrclllos a ctltltiltttaci(lrl'

19 . 2 . 1 p r e p a r a c i ó lcr l e n r a t e r i a l e isn i c i a l e s mucho más p a r a e s t o s¡ t r a t e r i ¿ r l e s g e n e r a l m e n t e c ' ' r . l . r . c s i s t e ' c i ac ¡ u es e e s p e c i l ' i c a ros porvosinicialesdebenser más homogéneos grantre(ruepara ros ceránlicostraclicionur.r, de los clepartículadebensenmenores(la resistencia en rarrarroy cor'posrcróny los tarnaños Por granos)' proporcionalal tamañode los resulianteses inversamente procluctoscer.ánricos de los polvosinclulos polvosini.iut.r. La preparación tart'. sc rc(rriereu, nrayorcontrolcle y e r r r ó t o t l otst t e c á n i c oys q u í n r i c t l s ' de moliendaque sellevana cabo co'stanclelas mismasoperaciones [,os,rét.cl's rnecánicos La dificultadcon estosmétodos traclicionales. en el ril0lin()clebolasutilizaclocon los cerámicos de las bolasy paredesdel molino' cerá'ricasse co.taminancon el material es que las par.tículas grietasmicroscóceránlicosy como resultadoaparecen Esroc.nrpr.'ete la purezade los polvos del productofinal' la resistencia picasque reclucen en los polvosde los nuevos mayor homogeneidad se usarrtlos métoclosquímicosparalograr secadopor ('on' y zi pre"ipitaciónde una solución.En ceránric.s:l) secadopor congelación y la soluciónse íniciatapropiadose disuelvenen agua gcrtt.iórt.lassarescreun pro,lu-.toquímíco posteriormente, se remuevela rápidamentecongeradas. rrcía parafon''r gotaspequeñasque son por congelaciónse descomclevacío,la sal resultaitesecacla g'tas .,i u,iucír¡rr¿rra rlc r¿rs Iru¡rrctr¿rtl por congelaciónno es aplicable par' fbrmarel polvo cerárnico'El secado po'e por calerrtarriento identificarun materialinicial a que en algunoscasosno es posibie crebirJo a rodosros ceránricos, solublee",rlÍl',',r,,,rt.ititt se usaparalos nuevos otro nrétodode preparación.que de unrt sorucióttes mineral cerámico¿Lt.u¿ose disuelvea partir del ceriirric.s. Ilrr el procesotípicr, el compuesto de la intermedio compuesto Entoncesse precipitaun i'icial, ¡rerr'itie'dol'iltrarlas inrpurezas. método del ejemplo deseadopor caléntamiento'un soluc,iór.(lue se conviertee' el compuesto de alta pureza(se usa tambiénen la es er métocloBayer paraproduciralúmina de precipir¿rci(r.. mineralllamado Ll o^i¿o de aluminio se disuelvedel pro,rucció,clearunrinio).En esteproceso el hidróprecipita se de hierro y otrasimpurezas'Luego bauxita.para rerroverros compuestos y se reducea Al2o¡ por calentamiento' xiao de arunlini, [Al(oFI)3]ctera sorución por tamañosy el mezcladoalltes posteiiorde polvos incluye la clasificación L-^¡r'e¡rar.¿rció' cerútrllcos'pCIf finos paralas aplicacionesdeJosnuevoü muy porvos requieren Se r-.r'-l¿r. creaarres tambiénel de acuerdoa su tamaño'Se requiere y l' que se rleberrsepararlo, günos clasificarlos difecombinan se cuando especialmente evitarsegregación, rrez.cr.cl.t.tal crelas partículaspara fe n tc s Po l v o sc e rá n ri c tl s '

conrosp"1""'*'^1._t^1t::'^?:,::ri:Tii:,;l aditivos varios ¡l:J,ffiil1'J':. cornbina. taplasticidad v facilimejorar ptastifi('arres,para t) incruyen

producenelelproducen ^..r^- cerámicas no.a"¡i¡-qeen sólida sólida masa unamasa ennna [::'Jffi;:il:TT];,lilll,".,.'oo.nuniriaspartículas .,n,,lnntoc . r r r c avudan evttdan a a prevenrr OfgVenif que o;4)ttesftocutantes, mezclad o.ur.l;::fi1[:1H"il;;i;;,,,

meioraier lil;fi:T;'iii;,,ilií,,,,,,i,i,",,',r;:;.'^ Itrlttral. 5l tt9cttl(

r\

r-.t--.i-....¡),t¡^.-rrn redlrcir la fricción

entfe

p:t:::.1 y lat'rió"n"u'uiu':t laaglorrrcració' der rapieza fti"t ?,',.''::^i::;lt;l;,1illi"i::1*tlfi::r:"i; seretira cua'cro r¿r acilrerenci¿r ffilffi.::i:ilJ.::llill,i]:';T;,ffi;ñ,"¿u.i, rnolcle.

de nuevoscerámicos Sección19.2 lProcesamiento

429

1 9 . 2 . 2 Formado cerámicoshan sido tomadosde la metalurgia Muchosclelos procesoscleformadoparalos nuevos de prensadoy sinterizadoanalizadosen la secclepolv's y clela cerámicatradicional.Los métodos usadoalgunasde lastécparalos nuevosmaterialescerámicos.se han ción I tt.3han sicloadaptados paraformar los nuevoscerámicos' de los cerámicostradicionales(secciónlg.l ,2) de f.ornrado nic¿rs a que describiremos e-rtrusióny prensadoseco.Los procesos i,cluyendo el 'a.ia do ett suspertsiótt, vaaunque con el formadode cerámicostradicionales' co'tin.ación lro se relaci'nan norm¿rlmente polvos' rios cleellgs se asgciancon la metalurgiade seco(sección19'1'2)exprensado caliente El prensadocalientees similar al prensado reaelevadas,así el sinterizadodel productose ce'to t¡ueel procesose lleva a caboa temperaturas adicional quemado de un pasode Estoeliminala necesidad con el prensaclo. liza sirnultáneanrente más fino, pero la vida del cle lamaño granos y más altas crr la sec.e.ci¡r.Se obtienendensiclades calientescontrala superficiedel dado' daclose reducepor la abrasiónde las partículas es el mismo procesoque se prensado isostático El prensadoisostáticode los cerámicos paracompactarlos polvos hiclro$tática de polvos(sección18.4.1).usa presiún usaen la nret¿rlurgia problemaque la falta de unifornlidaddel productofinal' cerár'ic.5 g. t(xlasdireccio'es,evitanclo en los métodosde prensadouniaxialtradicional' se .bser'a frecuentemente delgadasde materialcerámiprocesos de bisturí Esteprocesose usa para hacerláminas de sustrato que se usanen electrónicacomo materiales co. ura aplicacióncomúnson las láminas una pasta 19'10' la figura El procesose muestraen el diagramade paral.s circuitrs integraclos. en la móvil como tátof¿n' El espesordel cerámico ceríuricase i'troduce en una películaportadora de los automóviles)' de los parabrisas se determinupo, un limpiador(similaral perícura¡l.r.tacrora cerámicaverde cinta de la línea,se secaformandouna ll¿urad. lti,;rurí.Almoversela pastaabajo posterior'La cinta cinta en un carreteparasu procesado flexible,Al final clela línease enredala quemarse' verdese pueclecortaro procesarantesde (en inglés PIM) Es el mismoprocesoque se usa Moldeo por inyección de polvos, Mlp polvossoncerámicosen lugarde metálide polvos(secciónlg.4.z)L^..p,oqu" lo, en met¿rlurgia como portador con un polírnerot.rrnoplásticoque actúa c's. Las partículasceránricasse mezclan del moldeo'La mezcla apropiadasol nu¡o a las temperaturas y qr¡epr'pt-rrcionalas características y endurece'seabre enfría nrolcle.cuandoel polímerose sc calicrrtay sc inyectaen l¿rcavidarltle un plastificarel porpara que se necesitan las ternperaturas cl ,,r.ltle:), sc r.crirula ¡rieza.I)ebicl' a que la pieza para ef'ectuaiel sinterizadoclelcerámico' tad'r so, ,rucho r'írs bajasque las requericlas removerel aglutinanteplástico'Esto del moldeo.Antesdel sinterizadose debe sigueverdeclespués por una combinaciónde tratamientostérmicos se reariza generalmente se llanradcsug,ronteraciótty c o ns o l v e n l e s ' d e c e r á m i c a 'E l s í m b o l o v s e u s a p a r a f a b r i c a rl á m i n a sd e l g a d a s F T G U R Ar 9 . r ( ) p r r c e s t .rrr e l b i s t u r íc l u e i n c l i ta l t l t l v i t l l i t ' t l t o( v = v e l t l c i c l a c l )

de --l l*- Zona secaoo I

I

i

Cintaverde

Estructurade soPorte "

- Película Portadora Rollo de cinta verde

R o l l od e P e l í c u l a porladora

--.--*<"#r "

-

.i.

'..

430Ca¡lítulrllg/Procesanrientocleproductoscerámicosycermets

paralos cerámicossonlimitadasdebido dernlordeopor inyecciónde polvos Las apricaciones esrelativamente, y el sinterizado.Elquemadodel polímero en la clesaglo;rr.ru.ión torcea lasdiflcultacles presentan se de la partemoldeada'Frecuentemente rento,y su rer'oción crebiritara resistencia por PIM son especialmente Los productoscerámicoshechos durasy gr.ietascluranteel sinterizaclo. que lirnitansu resistencia' a grietasttticroestructurales r,ulneratrles

1g.2.3 Sinterizado

no sebasaen unamezclacon cerárnicos c¡uese'ecesitaparafo'rar rosnuevos c..1. ra ¡lr.sticid.cr el aguade las ceránricas cor.únl'e.te requeridopara remover ilgr.r..sc ¡rtrctrc.rrritir er secacr. procluctoscerámicos'sin de la ,rrayoríude los nuevos procesarniento er e' tr.adicio.ares vercres resistenciay muy necesariopara obtenerlas máximas es zadotodavía sinteri tle paso er indierrbargt-r. rnismasque antes:l) unir los granos Las fr'ciores clelsi'terizadoso'las rlurezallositrlcs. porosidad' la y 3) reduciro eliminar ra densidacl 2) incrementar e' ,na r.rasasólicra, vicluares temperaturasdel 80 al 90vo del para sint erizarelnraterialcerámicose usan comúntnente que se diferenteentre los nuevoscerámicos' es izacihn sinter de ptr'to de fusión. El nrecanismo (por ejemplo Al2o3)' y los cerámicos soro cornpuestoquímico un en trasa, ¡rrecr'r'ina.ternente puntosde fusión'En a varioscompuestá,,on diferentes comprenden crales los las e, arcilla, basacros la difusiónde masaa travésde .l r..unismo de sinteiizadoes Este plástico' er cas, rrerosnuevoscerámicor, flujo de algún acompañada ae co'tacto de las partículas,-probablenfente superticies juntarsemás'el efectose para las partículas" tutuun de ce'tros to, .n que r.eca'isr'. ocasiona de cerámicostradicionales'este materiarfr;;i. En el sinterizado traclucee, ,r¿r densificaciónder y la formaciónde una fasevítrea de algunosconstituyentes fusión la por cornplica se 'recaris'.ro etllrelos granos' que actúacollloaglutinante

1 g. 2 . 4 A c a b a d o

En generalesta requierenalgunasveces acabado' cerámica ,ueva ra co' L¿rs'arres rrecrras la precisióndimensional'2) siguient.,propositos:l) incrementar operació'tiene,no o rnáscleros la geometríade la parte'Las y 3) hacercambiosmenoresen superficiJ la cre (capítulo acabado er r'ejorar esmeriladoy otros procesosabrasivos i,ruuru.ron le,-,erolmente acabatro operacio'escre cerámicosendurecidos' clediamantefara cortarlos maieriales usarabrasivos 26). se rrecesit¿r

1 9. 3

D EC E R M E T S en matrizcerámi(en inglés,MMC) y compuestOS cMM rnetálica, ruatriz e. I\,luch.sco.rpr¡estos ejemplosmás prominentes particulado'-Los creprocesamiento c¿r(cNrLr)se procesa,por 'rétodos y (ltf(rS Cernrelnt sott ltrs CAI'bttrclSCelrtCtttAclos

'

19 . 3 . 1 Carburos celnentados L o s c a r b t t r o S c e m e n t a c l o s S o l ] u n a f a m iaglutinante l i a d e l o s mmetálico' a t e r i a l es" S cclasifican o m p u e s tcomo o s q ucompuestos econsistenenpa en un incorporadas junta [a masadel rastle carbur..scerárnicos mantiene es la matrizque Áetálico aglutinante el que más grandedel material de r'atriz ,letálicadebirloa carburoconstituy; la propoición de partícuras las se claerrrbargo, sirr nrateriur; g0 y 95vo.n uoru,r.n. Lo' carburoscementados entre nor.rral're'te de otros materialesen cornpuestoy fluctúa se clistinguen frecuentenrente ¿ru.que cernrets, sif.ica'tóc¡ricar'e'tecrrro esta cl¿tst,/

Seccíórr19.3 lProcesamientocle cermets

431

rnásinrportantees el carburode tungstenoen un aglutinantede El carburocenrentaclo ciertasmezclasde WC, TiC y cohalto(WC-C-o).En estacategoríase incluyengeneralmente Otros .faC ell u'¿r lllatriz ¡JeCo en las cualesel carburode tungstenoes el principalcomponente' níquel en cromo de y (TiC-Ni) carburo incluyencarburode titanio en níquel carburoscenrentaclos de carburose se revisaronen la secciónll.2.l, y los ingredientes (Cr.1C2-Ni). Estoscornpuestos que de carburoscementados e¡ la seccióng.3.2.Aquínos interesael procesamiento clescribiero¡ particulares. se basaen tectlologías con un para¡rrov..,:unopartefuertey libre cleporos,los polvosde carburodebensinterizarse es mejor con Tic lnetírlico.El cobaltofuncionamejorcon wc, mientrasque el níquel aglutilrrutte va desdeun 4 hastaun 207o'Los polvos 1,cr1C,. I-u proporciónusualcleun aglutinantemetálico en húmedoen un molino de bolas rnetírlicose rnezclanperl'ectanlente tle carh.r-.1,.¡ aglutinarrte sirvetamLa rnoliencla parafonnar un lo<Johornogérreo. a¡rropiada) (. .tr¿rrr*it¡rrir¡rnrezcladora en una atmósferacontroladao al r.cfinar el tanrañode partícula.El lodo se secaclesptlés l.riérr ¡rar.a parala cornpactación' vacíopat'apt'eveniroxidaciónen la preparación de polvosen un compactaCompactación Se usanvariosrnétodosparaformar la mezcla y E,lprocesonráscomúnes el prensadof,'ío, descritoanteriormente rlo verrfetle la lo¡¡a cleseacla. de herramientas insertospara ,saclo para alta proclucciílnde parlesclecarburocementado,como paratomar en sobredimensionados hacerse corte.Los cla¿os(lue se usanen el prerrsadofrío deben o más' Para 207o del ser puede La contracciónlineal cuerrtala co'rracciónduranteel sinterizado. debido desgaste, de wc-co parareducirel artaproducción,rosdadosse hacencon revestimiento se prensan cle las partículasde carburo.Paracantidadesmás pequeñas' a la,¿rturalezaatrrasiva específico' tamaño del planasy luegose coftanen piezasmáspequeñas grandessecciolles de carburocementado,entrelos se usanotros nrétodosde compactaciónparalos productos y el prensadocalíenteparapiezasgrandes,como dadospara qrfese incluyelrel pr-ensadoisosttitit:o reccirculares, largasde secciones estirado.bolasparanroliltoclebolas.y exfi'usiónparasecciones capíeste en ya anteriormente, sea targularesu otr.as.Caclauno de estosprocesosse describiercu tulo o elt el altterior. el nlaterial wC y Tic sin un metalaglutinante, sinteriza¿o A¡nc¡uees posiblesilrterizar un aglutinanteproalgo rnenosdel lot)vode la densidatlreal. La utilizaciónde rcsrrlra'te¡rosccrír estirlibrecleporosidad' c¡ttcvirtualltlellle ullacstl'ttcttll'it porciottit en faselíquida(sección18.4.5)'El proceso sinterizado el inrplica clewC-Ce El sirlerizaclo de la figura l9'l l' En el de fasebinariaparaestosconstituyentes con el cliagrarrla ¡*re¿eex¡rlicarsc de carburo el rangode cornposicióntípicapara los productoscomerciales cliagr-ar''se iclerrrilrca 2500 "F a entre encuentran se típicascle sinterizaáopaia wc-co cernentarlo,[_astenrperaturas oC),las cualesesrándebajodelpuntode fusióndel cobalto,quees2716 "C 2600"F (137() .¿ 1425 de sinterizado' puro no fundea la temperatura .F ( 1495.C). po.consiguiente, el rnetalaglutinante estadosólido' el en co el en disuelve J. fase,el wc se sin enrbargo.cor-lornuestrael tliagrurrlu gammay su fase la de dentro Durarle el fratarlie¡lg por calor,.l wC se disuelvegraduallnente que seformala cletal formaque finalmenteel metalse funde.A medida pu.t() clelirsirinse recluce, disuelveel sólicto'Lu preloncin aclernás éstafruyey empapalas paitfcurasde wc, yjas f.aseríquicra. regionesinternasde la compactación' de rlel ,retal frurclidotanrbiénsirve pararemovergases de wc' entrelas partículasremanentes E,st.s'recanisrrosse combinanparaefectuarun rearreglo sigcontracción y la rnáscercano,y u ; vez ladensificación I. cuar¡rroduceurl enrpaquetanriento prese posterionnente, cluranteel enfriado,el carburodisuelto nificativade la nlasadel wC-Co. la cual consistente' uuaestructura paraform¿rr cipitay ¿epositaclertrode los cristalesya existerrtes, de Co' por el aglutinante colnpletatnente es entpapacla despuésdel sinteri-subsecuentes operaciones secunclarias se requierenprocesamientos El esmeri' cementado' de las partesclecarburo ¿xlecuocto zatltrparal.gr¿rrLrr c.ntr.olclinre.si,ruetl¿rs

hh*

432

19 / Procesanlientode ¡rrocluctoscerámicosy cernlets C-aJrítrrlo

Flangotípicode comPosicion de productosde carburocementado

Líquido

3200 WC + lÍquido LL o

y + líquido

2800

1800 1600 c) (d

(d :f (d L

o o

:)

I zqogr(1320"c)

1400 (Ú o o E 1200 o t-

2400

E

o F-

2000 1000

F I G I J R AI 9 . I I Diagrattratlt' i¿lst' W C - C o . F u e n t e I: l 0 l '

1600 50

/5

0

25

WC

Porcentaieen Pesode cobalto

100 Co

cementaparaestepropósito.Otrosprocesosusadosparaformar los carburos colnúncleser'peñacla procesos dos iott descargaeléctricay el maquinadoultrasóttico, dos durosincluy,enel nrctquirtado que se analizanen el capítulo27' de lnaterialno tradicionales clererrroción

en matrizcerámica 19.3.2 Otroscermetsy colnpLlestos y otroscermetsse basanen óxidoscerámicoscomo el Al2O3 clelos carburoscementaclos, Aclenrás Las compuestos' metálicocomúnque se usaen estosmateriales MgO. El cronloes un aglutinante carburoscementados' de cerárnicoa metarcubrenun rangomásamplioqueel de los proporciones en productos transforman se cermets Estos en algunoscasosel rnetales el principalingretliente. cementados' los lnislnosnlétod0sde formadoque se usanparalos carburos útilesnrecliante en matrizcerámica(secciónI 1.3)incluyemateriales La tecn,logíaconrúnclelos cornpuestos con fibrasde carbono,sic o Al2o3' y viclrio)reforzados Al2o.1,BN Si-1N4 (¡rorejerrrplo. ceránricr-rs estosCMC puedenprocesarse si las fibras,nn irig,,tillos(fibrasque consistenen un monocristal), que se uion paralos nuevoscerámicos(sección19'2)' por rnétod.spal'ticulados

N N C I O N EP SA R AE LD I S E N O DEPRODUCTOS ivos para los dit sehacenatracti recopiladas dlseño, el para recomendaciones ñacl.res.si ra a'ricaciónes correcto.Lu, siguientes t;: y nuevos:111:::t;lt:::^Oi:":r:t se aplicana los materialestraclicionales cle[3] y otrasf'uentes, En ingeniería' de productos para los nuevoscerámicosen e.c¡e¡tren oportuniclacles tliseñaclores se aplicanparacarburoscetnentados' general.estosnrislnoslilleamientos iales que los [ , gs r¡u fc l ' i a l c sc c ri i ttl i c o sti e l l e tr propi edadesespecl l-/\t¡)

ll(!tl\rrLJi

\

l(lle.r

lll(ltLl

.r¡

¡.¡

(rl/

--^L^Ll^..,ro

l^c

clecompresión,mas no esfuerzosde conlponentesclebendiseñarsepara soportaresfuerzos tracci(ltt.

que puedencausarfractura' corgoscleirnpactoo altosesfuerzos c*reirnpli.,o,', erraplicaciones

de rePaso Preguntas

433

es Au¡t¡ue ¡ruchos procesoscle formaclocle cerámicospermiten geometríascomplejas, y técnicas.Debenevitarseper¡r¿rnte¡erformassimplespor razoneseconómicas cleseable en voladizo' proyecciones grandes asícomo profundas.canalesy muescas, floraciolres y las esquinasinLos borclesexterioresy las esquinasdebencontenerradioso chaflanes, para heaplicaciones las Estos reglamentosse violan en feriorcs rlebenser reclondeadas. que puedan r*nrient¿rsde cor.te,en los c:ualeslos borclescortantesdebenser agudospara paraproconradiosmuy pequeños clecortesefhbricanfrecuentemente [.oslrorcles l'trrrci.'ur.. fallas. a que puedeconducir rnicroscópico tlcl clespostillaclo teger.¡rs y en sintle la parteen el secadoy quemado(paracerámicostradicionales), La co¡tr-¿rcciír¡ en cuentomarla debe y el nuevos)pueclesersignificativa diseñador terizltlp(¡raraceríunicos ingepara los un problema Estoesgeneralmente y lolerancias. cli¡nensiones l. ¡rurirr.sl¿rlrlccer paraque las dimenapropiadas que rlebendetenninarlas tolerarlcias 'ic,rosclenranuf¿rctura especificadas' siollesf iltalesesténderltrode lastolerancias y no tienenla Se dehe¡ evitar las roscasen las partescerámicas.Son difícilesde fabricar de su fabricación. en el serviciodespués ¿rclecuacla resistencia

N T T E R E N CBI AIBSL I O C R A F I C A S Pa ' , p e rsonal . th l e h e l l t. Be ige,N. , F uller C o l n ¡ra rry[]e lvlarch1992' conrtlrtlnic¿ttioll. K .. Bra rl l e ¡, I)u l v e ri z e r c --o tn¡rany. A . IJl r or v nr ic k , t2 l Al l e lt t gwn, P ¿ I ,pe rs o ¡a l c p l l ¡rtt¡¡i c a ti o tl ,F e b ruary tl l

1992. llttnrlltt¡okof' Product J. G. (e
Inc.,N ew i ork, 1g76. lTlMcColm,I.J.,CeranticSciencefo'Materials Leonard Hill, London (distributed in Technologisl.s, USA by Chaprnanand Hall, New York), 1983' and t81 McColm, I. J., and Clark, N. J., Forming,Shapíng

W orki ngofH i gh-P erfornnnceC erami cs,Blackieand Son Ltd., London, 1988. t9J Richerson,D. W., Modern Ceramic Engineering,2nd ed., Marcel Dekker,Inc., New York, 1992' carbides, tl0f schwarzkopf, P. anclKieffef, R., cemented MacmillanCo., New York, 1960. F.. and Singer, S' S., Industrial Ceranúcs' Sirtger, | tl | ChenricalPublishingCo,, New York, 1963' Somiya, S., eclitor,Advanced Technical Ceramics' [ ( , I K i r r g c r y . w . D . . B o u ' e l t . I I . K . . a l l t | [ J h l l l l a l r l l . D . R1l2l .. AcadenlicPress,Inc., San Diego,Calif', 1984' wilel' & sons. erl...l()lrn ttt Cct.tttttit.s,2¡d Itttn¡ductir¡tr

P R E C U N T AD SE R E P A S O y Iosnuevoscerámicosdesdeel puntode vista traclicionales errtrelos ceránricos es l¡rrlif'ercncia 19.1. ¿,(.trírl tlc lits tltlttct'iltsPrintas'l cle los cerámicostradicionales' procesartriento 19,2. f\lcrrci.rrc l.s pasosbírsicosen la secuenciade preparaciónde materiasprimas para los la en y molienda trituraclo 1g.3. ¿,(.uírlcs la dif'erenciatócnica entre ccríttlticctstraclic ionales'l el procesamientode los cerámicostradicionales' 19.4. Describael ¡rrocesode vaciado en susperrsiílnen métodos de formado plástico que se usan para formar 1q.5. Ir4e.ci.¡le y clescribahreverlrentealgunos cle los Ios procluctosceránricclstracliciollales' 19.(r. ¿,Enqué cottsisteel procesode torlteadoligero? de cerárnicatradicntrc el prerrsacloseco y el prensaclosenlisecode las partes cs l. tlif'er.cnci¿r 1g.7. ¿,c.ur:rl ciorltl'J l c<¡ r ¡ s l i l u n n l Í l t c ti l l c c r i r n t i c oc t l ¿ t t t t l soe s i l l l e r i z a ' J l().g. ¿,()rre artículoscerámicos? 19.g. ¿,C¡írlcs el ¡ol¡lrrc rlel hrx'r'ro(pte sc us¿lpara quenl¿lr

F""

434

cerá¡IiCoSy cermets r1eproclr.tctos (_a¡títrrlo1-c) / Procesanrie'nlo

tradicionales? clecerárnicos 19.10. r,Quées el vidriadoetl el procesamiento no requerido de los cerámicostraclicionales, procesamiento 19.| | . ¿,porqué es ta, irnportanteel secadoen el clelos nuevoscerámicos en el procesanriertto rusuallllente :de los nuevos nrateriasprimasen el procesamietrto lg.l2. ¿,porqué es nrásimportantela preparaciónde las cerítlnicosqueparaIosceránlicostradiciona|es? que se usaparafabricarciertospolvosde se llevaa caboel procesoclesecadopor congelación I 9. | -1. ¿,Cónro los ntlevoscerátlticos'/ a l p ro c e s od e l b isturí' 1 9 .1 4 . D e s c ri h e de sinde wc-co, auncuandolastemperaturas e, faselíquidaseusaparacornpactados lg.15. El sirterizaclo esto? posible es iltrajoclelptrlttocleltrsiirnde WC y Co' ¿Cónlo tcrizarkrcst¿irl clecliseñoparapartescerámicas' 19.16. IVlc¡cio¡crlgtrrrasrecgtncnclacioltes

ÓN MLJLTIPLE La calificaciónporcentualde la correctasen el siguientecuestionario. IIal,urr t.tal cle l5 respuestas en dichototal' ¡rruebatlebebasarse primaspara y moler mineralesen ra preparaciónde materias t 9 . 1 . [:r siguierrteequipo se usa para triturar a) molino de rodi-

mencionanse usanparamoler? trarricionares. ¿,cuárde raspiezasque se cer.¿inricos d) trituradorde quijadas' llos.b) lrl¡lipo clentartillos.c) nrolinode bolas,o prásticoy fácil de formarcuandose mezcla materiar un vuelve se lL).2. ¿,c.írr¿e rossiguie'tesco*puestos de aluminio'c) bióxido cleagua'la) óxicroclearuminio,ú¡ silicatohidratado acrecuacras c.rr c¿rrticracres c l es i l i c i o .o d ) ó x i d od e h i drógeno' adecuadoparalos procesosde forcreaguase vuelvera arciilaun nratúriarplástico r 9 . 3 ¿,A . c¡ui,pr-r.centaje a) 57o,b) 107o,c) 207o,o d) 4O7o' tradicionales? 'raciírr plásticade l6s ceríunicos formadoplásticoque se usa para los cerámicos r 9 . 4 .¿,curírrre ros siguierrtesprocesosno es un métocrode a) torneadoligero, b) tejueleado,c) extrusión' o (puerrehabernrásde una respuesta.) rracliciorares,? rf) hilirtlo.

. - . r - - ^ - ^ t ^ A n , , ( n no quemaa una parte que ha sido formada, pero todavía ténnint t ¡tieztr yerclese ref,iereen ceránrica o b) falso' rla: ¿t)r'c¡'tlaclcrtl, la resistenciaaumentacon el tamaño tle un rnareriarcerírnico nuevo policrislalino, final cl lirr t9.6. 'r.cl*cto o b) falso' dr-l gt'arto:a) r'ercl¿tclcro, realiza el formado y sinterizado procesos ¡rara nrateriales cerámicos nuevos siguie'tes los tle 1 9 .7 . ¿,cuírl c) moldeo por inyección, d) secadopor a) prensacroisostático,b) procesodel bisturí, sirlrurt¿irre¿rrre'te?

r 9 . 5 .El

corrgelación,o e) prensadocaliente' para de las operacionesde acabado que se usan r 9 . 8 .¿,c'írr dc ros siguientes no corresponde a los propósitos material, (pueáe haber más de una respuesta.)a) remover partes rrechascon los nuevos cerámicos? por trabajo la superficie, d) incrementar la precisión [r) rrrc.irrar.elacabadode la superficie, c) endurecer tiiluettsioltal.o e) aplicar un recubrinlientosuperficial' m e j o r l o q u e e s u n c a r b u r o c e m e n t a d o ?a ) c o m p u e s t o ' t 9 . 9 . ¿ , ( ' u i i lr - l cl . s s i g u i L n t e s t é r l t t i n o s c l e s c r i b e [ r ) c c n i r l t i c o .c ) n r e t a l 'd ) c e r t t t e t ' estructurales

t 9 . 1 0 ...¿...)l'ii:'il;;ffi;;;;il;;r,rnérricas

ii::1il'::T;:1X':'::;;':;':T;;;;;.

enel diseñodeloscomponentes evirarse crehen

- ,-^-..^-.^ \ a) n \ ^cuerdas, r'orrloe h \ bordes h n r d e s agudoe' ASUdOg. b) habermásdeunarespuesra.)

e) formascomplicadas' delgadas' cl)secciones interioresredgndeaclas. c) est¡uinas

th-'-.