Sinterización

La sinterización es un proceso mediante el que un sistema de partículas individuales, o un cuerpo poroso, evoluciona hacia un estado de máxima compactación, es decir, de porosidad mínima. De esta definición se desprende que la sinterización va acompañada de un proceso de densificación, o aumento de la densidad aparente del sistema. El grado de sinterización alcanzado depende de las características del material, la temperatura, el tiempo y la atmósfera del horno.

La etapa de sinterización es importante en el proceso de preparación de materiales cerámicos porque en ella el producto adquiere resistencia y forma. Durante la sinterización, los poros disminuyen su tamaño, resultando así un producto más denso y fuerte, con lo que se produce un mejor aprovechamiento del espacio que ocupa el mismo, desapareciendo huecos y, consecuentemente, disminuyendo la porosidad.

En este estado las partículas siguen siendo sólidas pero se aproximan entre sí formando bloques compactos debido a que el calor hace que las superficies de las partículas se “fundan” al estar en contacto entre ellas.

Determinadas moléculas de la superficie de cada partícula pasan a formar parte de la partícula adyacente creando enlaces fuertes (por difusión atómica). Según aumenta la temperatura las superficies se hacen más resbaladizas y se aproximan más las partículas entre sí acelerando su unión y creando un material cada vez más denso. Las partículas pequeñas aumentan la superficie de contacto creando más y más uniones superficiales y haciendo el bloque sinterizado cada vez más resistente.

Los cuerpos sinterizados no están vitrificados, es decir, el proceso produce un sólido con pequeños poros al enfriarse porque los fundentes todavía no han pasado mayoritariamente a fase líquida ni se han integrado en el vidrio llenando sus poros.

Las pastas cerámicas, los engobes y los vidriados realizan el proceso de sinterización entre los 900º y los 1000ºC.

Las partículas de arcilla comienzan a pegarse entre sí y la pasta se convierte en una especie de cemento antes de que los óxidos empiecen a fundirse. No deben tomarse estas temperaturas como límites absolutos ya que todo el proceso térmico es progresivo. Por ejemplo a 1000ºC la sinterización será máxima, pero simultáneamente habrá comenzado ya la fusión de determinadas partículas que comenzarán a tener fase líquida. Aproximadamente a los 1000ºC podemos decir que es la temperatura típica de bizcochado para la mayoría de cuerpos cerámicos. Por lo que podemos deducir que las piezas bizcochadas están bien sinterizadas y, dependiendo del tipo de pasta, sin vitrificar o  tan solo un poco o nada vitrificadas.

En los vidriados también se produce la sinterización máxima alrededor de los 1000 º C. Las pequeñas partículas de sílice, feldespatos, caliza, caolín,  cinc, etc … sinterizan, o comienzan a crear una amalgama, formando una masa cohesionada todavía sin fundir. Este proceso se ve afectado por el tamaño de partícula así como por los fundentes. Como ya hemos comentado, la reacción de sinterización (estado sólido de partículas) convive con la fusión de otras partículas. La parte líquida aumenta según aumenta la temperatura hasta que se alcance la temperatura de fusión, cuando la mayoría de las partículas sean líquidas.

En los materiales cerámicos, generalmente la temperatura de sinterización es mayor que la temperatura de fusión de alguno de sus componentes, por lo que durante el proceso de sinterización se produce una fase líquida. Esto genera un período más corto de sinterización comparado con el “estado sólido sinterizado”, que es aquel en el que la sinterización ocurre sin formación de líquido.

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