La temperatura de sinterización de la cerámica varía en función del tipo específico de cerámica y de las propiedades deseadas.
Por ejemplo, la circonia se sinteriza óptimamente a aproximadamente 1500℃, mientras que el carburo de boro requiere temperaturas tan altas como 2250-2300 ℃ para una sinterización eficaz.
1. Temperatura de sinterización de la circonia
La circonia, un tipo de cerámica avanzada, demuestra su máxima resistencia cuando se sinteriza a unos 1500℃.
Esta temperatura es crítica, ya que las desviaciones, incluso de tan solo 150℃ por encima o por debajo de esta temperatura óptima, pueden reducir significativamente la resistencia del material.
Por ejemplo, la fuerza del zirconia cae de cerca de 1280MPa en 1500℃ a cerca de 980MPa en 1600℃ y más lejos a solamente cerca de 600MPa en 1700℃.
Esta drástica reducción de la resistencia se atribuye a un crecimiento incontrolado del grano a temperaturas más altas, que también puede conducir a una menor estabilidad y a un posible agrietamiento.
Además, las temperaturas excesivamente altas pueden disminuir la translucidez de la zirconia, lo que subraya la importancia de respetar la curva de sinterización recomendada por el fabricante.
2. Temperatura de sinterización del carburo de boro
El carburo de boro, conocido por su alto enlace covalente, presenta un escenario de sinterización más desafiante.
Debido a su fuerte enlace, el carburo de boro requiere temperaturas extremadamente altas, normalmente en torno a 2250-2300 ℃, para una sinterización eficaz a presión normal.
A estas temperaturas, se emplea el mecanismo de difusión de volumen, necesario para la eliminación de los poros y la difusión de los límites de grano.
Sin embargo, la sinterización a temperaturas tan elevadas también conduce a un rápido crecimiento del grano y a la formación de poros residuales, lo que puede afectar a la compacidad del material y a su calidad general.
3. Proceso general de sinterización
El proceso general de sinterización de la cerámica consta de varias etapas:
- Formación de la pasta: Una mezcla de agua, aglutinante, defloculante y polvo cerámico sin cocer se combina uniformemente para formar una pasta.
- Secado por pulverización: La pasta se seca por pulverización para formar un polvo.
- Formación del cuerpo verde: El polvo secado por pulverización se prensa en un molde para crear un cuerpo verde.
- Quemado del aglutinante: El cuerpo verde se calienta a baja temperatura para eliminar el aglutinante.
- Sinterización a alta temperatura: El paso final implica calentar la cerámica a altas temperaturas para fusionar las partículas, un proceso acompañado de una contracción significativa del material a medida que la fase vítrea fluye e incorpora la estructura del polvo, reduciendo la porosidad.
4. Técnicas y consideraciones
Se emplean diferentes técnicas de sinterización en función del tipo de cerámica y de los resultados deseados.
Por ejemplo, la sinterización sin presión es habitual, pero pueden aplicarse fuerzas externas adicionales como la presión, como ocurre en el prensado isostático en caliente.
La elección del método de sinterización y de la temperatura es crucial para conseguir las propiedades físicas deseadas y la integridad estructural del producto cerámico.
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