Aplicaciones de los análisis térmicos con cerámica y vidrio
Hoy en día, los términos vidrio y cerámica abarcan una amplia gama de productos de alta tecnología que se utilizan en muchos ámbitos diferentes.
La variedad abarca desde el simple vidrio para ventanas y la cerámica decorativa hasta materiales de alto rendimiento que tienen poco en común con los materiales originales.
Visión general de la cerámica gruesa y fina
La cerámica puede dividirse en cerámica gruesa y cerámica fina.
En la cerámica gruesa se utilizan materias primas naturales, por lo que se denomina cerámica clásica.
< La cerámica fina, en cambio, utiliza materias primas sintéticas procesadas; en este caso, el tamaño del grano es de 0,1 mm. Éste es el campo de la cerámica técnica.
Las cerámicas de alto rendimiento o cerámicas de ingeniería ocupan un lugar especial y se utilizan allí donde otros materiales alcanzan sus límites, por ejemplo, bajo enormes cargas, a temperaturas extremas, bajo electricidad o como implantes en el cuerpo humano.
Sin embargo, la cerámica aún puede encontrarse en la cocina, por ejemplo en forma de sartenes o vajillas de cerámica para el microondas.
La cerámica suele esmaltarse para dar al material base cristalino y poroso una superficie vidriosa, cerrada y, por tanto, impermeable al agua.
- Cerámicas de silicato: materiales cerámicos de silicato poroso, materiales cerámicos de silicato denso
- Materiales refractarios: productos refractarios densos y conformados, productos refractarios no conformados, ladrillos refractarios ligeros y ladrillos aislantes, Materiales de fibra cerámica
- Cerámica técnica: cerámica oxidada, materiales electrocerámicos, magnetocerámica, biocerámica, cerámica no oxidada
- Materiales compuestos: compuestos de metal-cerámica o fibra
Grupos de materias primas de la cerámica
- Silicatos: Materias primas plásticas: minerales arcillosos, caolines, materias primas no plásticas: por ejemplo, cuarzo, feldespato
- Oxidados: por ejemplo, Al2O3, BeO, ZrO2, MgO, Al-titanato, CaSiO3, MgO, etc.
- Materiales no oxidados: por ejemplo, SiC, BN, Si3N4, B4C, AlN, TiB2, etc.
- Orgánicos: Polímeros orgánicos que contienen Si
- Sintéticos: proceso Bayer (Al2O3 – H2O a-Al2O3), proceso Acheson (SiC), síntesis hidrotermal (monocristales de cuarzo) condensación y pirólisis de precursores organometálicos (fibras de SiC)
- Aditivos orgánicos: por ejemplo, dispersantes, aglutinantes temporales
Propiedades analizables de la cerámica en el análisis térmico
En general, el análisis térmico puede utilizarse para determinar una gran variedad de propiedades.
La lista muestra las propiedades que pueden analizarse, divididas en propiedades térmicas, mecánicas, eléctricas, magnéticas y químicas.
El análisis térmico ofrece la posibilidad de determinar estas propiedades y realizar así optimizaciones específicas.
Esto significa, por ejemplo, que la materia prima puede prepararse de forma ideal o que los parámetros del proceso pueden optimizarse.
Esto no sólo permite obtener un producto final optimizado, sino también la posibilidad de ahorrar energía en cada uno de los pasos del proceso.
- Térmica: dilatación térmica, conductividad térmica, difusividad térmica, capacidad calorífica específica
- Mecánica: dependencia de la temperatura de la rigidez, módulo de elasticidad y módulo de deformación
- Eléctrico: Conductividad eléctrica, coeficiente Seebeck
- Magnético: Temperatura de Curie
- Química: en parte composición o ingredientes
Posibles aplicaciones del análisis térmico con cerámicas
Las propiedades analizables descritas anteriormente mediante análisis térmico pueden utilizarse específicamente para mejorar las propiedades, los parámetros del proceso y la eficiencia energética, desde la producción de materias primas hasta el producto final.
- Producción de materias primas: control de calidad: i.O./n.i.O. (minerales arcillosos), grados de pureza (contenido de cuarzo), optimización de la producción sintética (Al2O3 (proceso Bayer)
- Preparación de la masa: contenido de agua, aditivos, finura/granulometría
- Conformación: Contenido en agua
- Secado: Capacidad calorífica específica
- Procesamiento en blanco: Densidad
- Esmaltado: Composición química (aplicación del esmalte)
- Sinterización: optimización de los parámetros de sinterización, aditivos (quemado selectivo)
- Post-procesado: Densidad
- Producto final: medición de las propiedades térmicas, mecánicas, electrónicas, magnéticas, químicas (conductividad térmica, capacidad calorífica específica)
El vidrio en el análisis térmico
El vidrio también es cada vez más popular fuera de su gama tradicional de aplicaciones.
Ya no sólo se utiliza para fabricar vasos, sino también vidrio de seguridad, vitrocerámicas y cables de fibra óptica.
El vidrio como envase es ahora tan común como los hervidores de vidrio o los elementos ópticos en astronomía y viajes espaciales.
Dado que incluso las más mínimas desviaciones en la materia prima y en el proceso de producción tienen un efecto desfavorable en las propiedades deseadas de los materiales de vidrio y cerámica, las pruebas de la materia prima y el muestreo regular son esenciales para la gestión de la calidad.
Sólo así se puede determinar cuándo se rompe la cerámica o cuándo se funde o se quema un determinado tipo de vidrio.
