Los materiales no metálicos

Los materiales no metálicos son materiales que no tienen en su composición ninguna sustancia metálica. Los materiales no metálicos se clasifican en tres grupos cerámicos, polímeros y compasitos.

Los cerámicos

Son Soluciones compuestas, entre elementos metálicos y no metálicos enlazados mediante uniones iónicas y/o covalentes.

•Son duros y frágiles con baja tenacidad y ductilidad.

•Son buenos Aislantes eléctricos y térmicos.

•Tienen altas temperaturas de fusión, alta resistencia al ataque químico, bajo costo y presentan la facilidad de controlar su aspecto.

Dependiendo de la naturaleza y tratamiento de a las materias primas y del proceso de cocción, se distinguen dos grandes grupos de materiales cerámicos: las cerámicas gruesas y las cerámicas finas.

• Materiales cerámicos porosos o gruesos. No han sufrido vitrificación, es decir, no se llega a fundir el cuarzo con la arena debido a que la temperatura del horno es baja. Su fractura (al romperse) es terrosa, siendo totalmente permeables a los gases, líquidos y grasas. Los más importantes:

o Arcilla cocida: de color rojiza debido al óxido de hierro de las arcillas empleadas. La temperatura de cocción es de unos 800ºC. A veces, la pieza se recubre con esmalte de color blanco (óxido de estaño) y se denomina loza estannífera. Con ella se fabrican: baldosas, ladrillos, tejas, jarrones, cazuelas, etc.

o Loza italiana: Se fabrica con arcilla entre amarilla-rojiza mezclada con arena, pudiendo recubrirse de barniz transparente. La temperatura de cocción ronda los1000ºC. Se emplea para fabrijar vajillas baratas, adornos, tiestos....

o Loza inglesa: Fabricada de arcilla arenosa a la cual se le ha eliminado el óxido de hierro y se le ha añadido silex, yeso, feldespato (bajando el punto de fusión de la mezcla) y caolín para mejorar la blancura de la pasta. Se emplea para vajillay objetos de decoración.La cocción se realiza en dos fases:

1. Se cuece a unos 1100ºC. tras lo cual se saca del horno y se recubre con esmalte.

2. Se introduce de nuevo en el horno a la misma temperatura

o Refractarios: Se fabrican a partir de arcillas mezcladas con óxidos de aluminio, torio, berilio y circonio. La cocción se efectúa entre los 1.300 y los 1.600 °C, seguidos de enfriamientos muy lentos para evitar agrietamientos ytensiones internas. Se obtienen productos que pueden resistir temperaturas de hasta 3.000 °C. Las aplicaciones más usuales son: ladrillos refractarios (que deben soportar altas temperaturas en los hornos) y electrocerámicas (usados en automoción, aviación....

• Materiales cerámicos impermeables o finos: en los que se somenten a temperaturas suficientemente altas como para vitrificar completamente la arena de cuarzo. Así, se obtienen productos impermeables y más duros. Los más importantes son:

o Gres cerámico común: obtenido a partir de arcillas ordinarias, sometidas a temperaturas de unos 1.300 °C. Es muy empleado en pavimentos y paredes.

o Gres cerámico fino: Obtenido a partir de arcillas conteniendo óxidos metálicos a las que se le añade un fundente (feldespato) para bajar el punto de fusión. Más tarde se introducen en un horno a unos 1.300 °C. Cuando esta a punto de finalizar la cocción, se impregnan los objetos de sal marina que reacciona con la arcilla formando una fina capa de silicoalunminato alcalino vitrificado que confiere al gres su vidriado característico. Se emplea para vajillas, azulejos...

o Porcelana: obtenido a partir de una arcilla muy pura, caolín,mezclada con fundente (feldespato) y un desengrasante (cuarzo o sílex). Su cocción se realiza en dos fases: una a una temperatura de entre 1.000 y 1.300 °C y, tras aplicarle un esmalte otra a más alta temperatura pudiendo llegar a los 1.800 °C. Teniendo multitud de aplicaciones en el hogar (pilas de cocina, vajillas, tazas de café, etc.) y en la industria (toberas de reactores, aislantes en transformadores, etc.).

MANUFACTURA DE CERÁMICOS TRADICIONALES

Estos productos tienen en común que su materia prima consiste de silicatos cerámicos (arcillas). Los métodos de producción requieren que el material inicial tenga la forma de una pasta plástica, compuesta de polvos cerámicos mezclados con agua.

Preparación de la materia prima:

Las materias primas cerámicas generalmente se encuentran en la naturaleza cono terrones rocosos, por lo tanto, para obtener un polvo se requiere reducir su tamaño (pulverización).

Se distinguen dos tipos de operaciones: trituración y la molienda.

El triturado consiste en la ruptura de grandes trozos provenientes de las minas en tamaños más pequeños para su reducción posterior. El triturado de los minerales se realiza por compresión e impacto contra superficies duras y rígidas con movimientos restringidos. El equipo empleado puede ser, trituradores de quijada, triturados giratorios, trituradores de rodillos y molinos de martillos.

La molienda se refiere a la operación de reducir los trozos pequeños obtenidos en la trituración a polvos finos. La molienda se realiza por abrasión e impacto del mineral triturado por el libre movimiento de un medio duro y suelto, como por ejemplo bolas y barras de acero o piedras. El equipo empleado puede ser molinos de bolas, molinos de rodillos y molinos por impacto.

La pasta plástica requerida para el formado consiste de polvo cerámico y agua. Mientras más agua tenga la mezcla, la arcilla será más plástica y fácil de formar. Cuando se seca y quema, se presenta la contracción, causar grietas en el producto final. Para minimizar este efecto se utilizan otros aditivos que no encogen al secarse. De esta manera la pasta cerámica tiene los siguientes ingredientes:

Arcilla, que proporciona la consistencia y plasticidad requerida para el formado.

Materias primas plásticas tales como la alúmina y sílice, que no encogen durante el secado, pero reducen la plasticidad de la pasta.

Otros ingredientes (feldespatos) fundentes, que vitrifican durante el quemado (cocido) y promueven lasinterización del material cerámico y agentes humectantes que mejoran la mezcla de los ingredientes.

Procesos de formado

Los procesos de formado se dividen con base en la consistencia de la mezcla: Vaciado deslizante (en suspensión), en el cual la mezcla es

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