Durante el proceso de sinterización de los polvos cerámicos se producen varios cambios físicos. He aquí las etapas clave de la sinterización:
1. Composición del polvo
La primera etapa consiste en mezclar agua, defloculante, aglutinante y polvo cerámico sin cocer para crear una pasta.
La composición del polvo determinará las características finales de la pieza cerámica, como la resistencia, la dureza y la conductividad térmica.
2. Compactación del polvo
En esta fase, la pasta se seca por pulverización para obtener una forma de polvo.
A continuación, el polvo se coloca en un molde y se prensa para formar un cuerpo verde.
La compactación puede realizarse mediante prensado en molde frío o caliente, lo que da como resultado una pieza verde densa con baja contracción por secado.
3. Sinterización o cocción
El cuerpo verde se calienta a baja temperatura para quemar el aglutinante.
A continuación, se sinteriza a alta temperatura.
La sinterización consiste en calentar las partículas cerámicas por debajo de su punto de fusión.
A medida que aumenta la temperatura, se producen varios cambios:
Crecimiento del grano
Los polvos cerámicos finos experimentan un crecimiento de grano, en el que las partículas individuales aumentan de tamaño y comienzan a reorganizarse.
Reorganización de las partículas
Las partículas comienzan a reorganizarse debido a las fuerzas capilares.
En los puntos de contacto entre partículas, algunas de ellas pueden disolverse en una fase líquida y volver a precipitarse en las zonas de cuello entre partículas.
Reducción de la porosidad
Los poros presentes en el cuerpo verde disminuyen o se cierran durante la sinterización, lo que provoca la densificación de la pieza cerámica.
La reducción de la porosidad viene determinada por factores como la porosidad inicial del cuerpo verde, la temperatura de sinterización y el tiempo.
Densificación y mejora de las propiedades mecánicas
A medida que se eliminan los poros y el compacto cerámico alcanza su densidad total, mejoran las propiedades mecánicas de la pieza cerámica.
La densificación aumenta la resistencia, la dureza y otras propiedades mecánicas.
Contracción
Los materiales cerámicos suelen encoger entre un 20 y un 25% durante la sinterización.
Para conseguir una contracción controlada y uniforme, es importante tener una densidad en verde buena y uniforme durante la etapa de conformado.
Sinterización en fase líquida
En algunos casos, puede haber una fase líquida durante la sinterización.
Esto se conoce como sinterización en fase líquida y se utiliza para cerámicas que son más difíciles de densificar.
Pequeños volúmenes de aditivos en la composición forman un líquido a la temperatura de sinterización, facilitando la reorganización de las partículas y la eliminación de poros.
En general, la sinterización es un proceso crucial para transformar un polvo compacto en un artículo cerámico denso con las características y propiedades materiales deseadas.
Implica la reducción de la energía superficial, el cierre de poros y la densificación de la pieza cerámica.
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