El efecto de la sinterización en la cerámica es principalmente reducir la porosidad y mejorar diversas propiedades como la resistencia, la conductividad eléctrica, la transparencia y la conductividad térmica. Este proceso implica la consolidación de partículas cerámicas mediante calor y, a veces, presión, lo que da lugar a un material más denso y resistente.
Reducción de la porosidad:
Durante la sinterización, la difusión de átomos hace que desaparezca la interfaz entre las partículas de polvo, formando una conexión de cuello y eliminando finalmente los pequeños poros. Esta densificación está impulsada por la disminución de la energía libre total debida a la reducción de la superficie y de la energía libre superficial. La sustitución de la interfaz sólido-vapor por una interfaz sólido-sólido disminuye el estado energético del material. Este proceso es más eficaz con tamaños de partícula más pequeños debido a los mayores cambios de energía asociados a radios de curvatura más pequeños.Mejora de las propiedades del material:
El área de unión asociada al tamaño de las partículas es crucial para propiedades como la resistencia y la conductividad. La sinterización consolida la estructura pulverulenta del material, lo que provoca una reducción de la porosidad y un aumento de la densidad. Esta consolidación se ve facilitada por las altas temperaturas y puede verse reforzada por la presencia de una fase líquida durante la sinterización. Por ejemplo, la zirconia pasa de un estado cristalino monoclínico a uno politetragonal durante la sinterización, lo que aumenta significativamente su densidad, resistencia y translucidez.
Variables de control:
Las variables clave que se controlan durante la sinterización son la temperatura y el tamaño de grano inicial, ya que la presión de vapor depende de la temperatura. La aplicación de presión puede reducir el tiempo de sinterización y la porosidad resultante, aunque la sinterización sin presión también es posible con determinadas técnicas y materiales.
Aplicación en la fabricación de cerámica:
