Los materiales cerámicos son los productos obtenidos a partir de la combinación de diferentes tipos de materia prima, destacando la arcilla al ser la más usada. Estos son fabricados con arcilla partiendo del polvo, con el fin de poder darles forma de manera rápida y fácil a las cerámicas tradicionales.
Estos se distinguen por tener gran dureza, alta resistencia al calor, aguante a los impactos y por ser conductores térmicos. Su procesamiento se basa en una serie de técnicas básicas, las cuales posibilitan la formación de los mismos y también de los productos derivados de estos.
Qué son los materiales cerámicos
Se conocen como materiales cerámicos a los productos cerámicos obtenidos de la mezcla de diferentes materias prima. De manera especial las arcillas, como el caso de las arcillas blancas, las cuales se elaboran a partir del polvo para darles forma fácilmente y al momento de llevarlo a cocción sufra de procedimientos físico-químicos para conseguir una consistencia firme.
En otras palabras, son materiales fuertes de naturaleza inorgánica y no metálico elaborados a través del empleo de tratamiento térmico. Obteniéndose todos estos de hornear materiales naturales, como es el caso de la arcilla cocida en combinación con una cantidad de aditivos. Pueden dividirse en materiales cerámicos porosos y materiales cerámicos impermeables.
Estructura de los materiales cerámicos
- Estructura de los materiales cerámicos cristalinos: Presentan dos rasgos característicos que forman parte de su composición, los cuales establecen su estructura cristalina como lo son el tamaño relativo presentado por parte de los aniones y cationes, y el valor poseído por la carga eléctrica de los iones.
Las estructuras de los materiales cerámicos equilibradas de los materiales cerámicos se conforman al estar rodeados los cationes por los aniones, haciendo que todos estos estén en contacto con el catión.
- Estructura del cloruro de sodio: Una gran cantidad de materiales cerámicos presentan una estructura igual a la del cloruro de sodio, siendo una estructura de tipo AX, la cual tiene un número de organizaciones de 6, tanto por los aniones y para los cationes.
- Estructura cristalina del cloruro de cesio: El número de organizaciones es de 8 para los dos tipos de iones; el canje de los lugares de los iones tanto positivos como negativos produce una reducción de la escritura misma.
- Estructura cristalina el sulfuro de zinc: Posee una estructura cristalina de tipo AX, presentando un número de organizaciones de 4, por lo que los iones se encuentran en organización tetraédrica. Es conocida también como estructura de la blenda.
- Estructura Perovskite: Puede encontrarse en diferentes materiales cerámicos relevantes. En este tipo de celda se encuentra presente en tres clases de iones, los cuales están distribuidos a las esquinas del cubo los de bario, en los sitios centrados de la cara están los iones de oxígeno y los sitios centrados del cuerpo están ocupados por los iones de titanio.
- Estructura de espinel: La típica estructura de espinel posee una celda única, en la que se puede observar cómo se forman ocho cubos de menor tamaño; en cada cubo se ubican los iones de oxígeno ubicados en las posiciones normales de la red cúbica ubicada en el centro de las caras.
Propiedades de los materiales cerámicos
Propiedades físicas
- Dureza: el aspecto por el que se distingue la cerámica es por la extrema fortaleza que presenta.
- Rigidez: la rigidez presentada por estos es medida a través de la verificación de la elasticidad luego de usar una carga de presión. Esto posibilita que la pieza no tenga ningún tipo de deformaciones.
- Aguante al impacto: en la actualidad la cerámica presenta una aguante bajo ante los impactos.
- Densidad: normalmente los materiales cerámicos poseen una baja densidad frente a los metales que son de alto aguante.
Propiedades químicas
Los materiales cerámicos presentan una gran estabilidad química, tienen un alto aguante a diversos agentes corrosivos como es el caso del hidróxido de sodio, el ácido sulfúrico, ácido clorhídrico, ácido nítrico, entre otros.
Propiedades térmicas
- Resistencia al calor: los materiales cerámicos son conocidos principalmente por la capacidad poseída de soporte a temperaturas altas.
- Agrandamiento térmico: estos presentan un bajo coeficiente de agrandamiento al exponerse a un aumento de temperatura de cocción.
- Conductividad térmica: la cerámica presenta un alto grado de conductividad térmica.
Procesamiento de los materiales cerámicos
Las técnicas básicas del procesamiento de los materiales cerámicos son las siguientes;
- Extracción: es el procedimiento de obtención de la materia prima como la arcilla sé las canteras en las que se encuentra.
- Preparación: esta etapa se basa en moler y combinar las diferentes materias primas que componen los materiales cerámicos. La composición de estos cambia en relación con las propiedades que se necesitan para realizar una pieza de cerámica.
- Conformación: las técnicas empleadas normalmente para el modelado de los materiales cerámicos son los siguientes;
- Prensado: la materia prima usada puede someterse al prensado, ya sea al encontrarse en estado húmedo, plástico o seco en el troquel para dar forma a productos terminados.
- Prensado en seco: técnica utilizada de manera frecuente para elaborar productos con aguante térmico.
- Extrusión: producción de productos terminados con la implementación de un troquel para dar forma a los mismos.
- Secado: los productos elaborados no pueden ser sometidos a procesos de cocción de manera inmediata luego de ser moldeados, por lo que deben de pasar por un procedimiento de secado, para poder eliminar el agua presente.
- Cocción: al someter la arcilla a alta temperatura hace que se generen una serie de reacciones, provocando una consistencia de dureza en los productos, lo cual produce durabilidad en estos.
Ejemplos de materiales cerámicos
Entre los ejemplos de materiales cerámicos más comunes se incluyen una gama amplia de óxidos metálicos, silicatos y las combinaciones de ambos. Sin embargo, es relevante destacar que la arcilla es el material cerámico más usual.
Otros de los ejemplos de materiales cerámicos son el silicio, el carbono, los hidruros, el boro, los sulfuros refractarios, ciertos carburos, como el carburo de silicio y los silicatos.
Dentro del área de la construcción como ejemplo de materiales cerámicos pueden encontrarse los ladrillos, tejas, el vidrio, la porcelana, el hormigón, los materiales refractarios y los materiales abrasivos.
Preguntas Frecuentes sobre Materiales cerámicos
¿De qué están hechos los materiales cerámicos?
¿Para qué sirven los materiales cerámicos?
También es empleada en la fabricación de tuberías de gran resistencia a la corrosión y la abrasión presentada en las redes de saneamiento y en la elaboración de productos refractarios. Leer más
¿Cuáles son las propiedades eléctricas y electrónicas de los materiales cerámicos?
- Posee buen aislamiento eléctrico.
- Son utilizados en la fabricación de condensadores.
- Posibilita la transformación de la energía eléctrica en energía mecánica.
- Sus propiedades semiconductoras pueden utilizarse como rectificadores.
¿Cuál es la clasificación de los materiales cerámicos?
- Materiales cerámicos gruesos o porosos: no se da la fundición del cuarzo con la arena, lo cual se debe a una baja temperatura en el horno. Entre estos pueden encontrarse los siguientes;
- Arcilla cocida.
- Loza inglesa.
- Losa italiana.
- Refractarios.
- Materiales cerámicos finos: son sometidos a temperaturas bastante altas, con el fin de poder mezclar bien el cuarzo con la arena, obteniéndose productos con mayor dureza e impermeables. Entre estos se pueden encontrar los siguientes;
- Porcelana.
- Gres cerámico común.
- Gres cerámico fino.
