Producción cerámica moderna: De materias primas a productos terminados

La industria cerámica abarca desde cerámicas tradicionales como alfarería y porcelana hasta cerámicas técnicas modernas para aplicaciones químicas, mecánicas y otras.

Le ofrecemos una visión general del proceso de fabricación de productos cerámicos modernos, para que conozca las materias primas necesarias y controle todo el proceso.

1. ¿Qué son realmente las cerámicas?

Las cerámicas se definen como una clase de sólidos inorgánicos no metálicos sometidos a altas temperaturas para su fabricación. En este artículo, el foco son las cerámicas técnicas modernas.

Los productos incluyen baldosas del programa Transbordador Espacial, boquillas de quemadores de gas, pastillas de óxido de uranio para combustible nuclear e implantes biomédicos.

Suelen fabricarse con materiales distintos de la arcilla, elegidos por sus propiedades físicas. Se clasifican en:

• Óxidos: sílice, alúmina, circonia
• No óxidos: carburos, boruros, nitruros, silicuros
• Compuestos: materiales reforzados con partículas o bigotes, combinaciones de óxidos y no óxidos.

2. Proceso general de fabricación de productos cerámicos

Para crear productos finales, la materia cerámica pasa por:

2.1 Molienda

La molienda reduce el tamaño de partícula de grande a pequeño.

Generalmente por medios mecánicos: atrición, compresión e impacto.

La atrición es colisión partícula-partícula que rompe aglomerados o cizalla partículas; la compresión aplica fuerza que fractura.

Equipos de molienda por atrición incluyen el lavador húmedo (wet scrubber), con paletas en agua creando vórtices donde el material colisiona y rompe.

Moliendas por compresión: trituradora de mandíbulas, de rodillos y de cono. Por impacto: molino de bolas, con medios que ruedan y fracturan el material.

2.2 Dosificación (Batching)

La dosificación es pesar los óxidos según recetas y prepararlos para mezcla y secado.

2.3 Mezcla

La mezcla ocurre tras la dosificación con diversas máquinas: mezcladores de cinta en seco, mezcladores Mueller y molinos de pug (pug mills). La mezcla en húmedo usa equipos similares.

2.4 Conformado

El conformado es dar forma a los materiales mezclados, desde inodoros hasta aisladores de bujías.

Puede incluir:

• Extrusión, como extruir «tacos» para ladrillos,
• Prensado para piezas moldeadas, y
• Colado en barbotina (slip casting), para lavabos y estatuas ornamentales.

El conformado produce una «pieza en verde», lista para secado. Las piezas en verde son blandas, maleables y pierden forma con el tiempo. Manipularlas cambia su forma.

Una vez compactados los polvos cerámicos para producir el componente en estado verde, tienen aproximadamente 50–70 % de densidad.

Son relativamente débiles, pero con cuidado pueden mecanizarse a geometrías complejas. Para dar resistencia, se sinterizan.

2.5 Secado

El secado elimina agua o aglutinante de la pieza conformada. El secado por aspersión (spray drying) se usa mucho para preparar polvo para prensado. Otros secadores: túnel y periódicos.

Se aplica calor controlado en proceso de dos etapas. Primero, el calor elimina agua. Este paso necesita control cuidadoso, ya que calentamiento rápido causa grietas y defectos superficiales.

La pieza seca es menor que la verde y frágil, requiriendo manipulación cuidadosa; un pequeño impacto causa desmoronamiento y rotura.

2.6 Sinterizado

El sinterizado es donde las piezas secas pasan por calentamiento controlado, y los óxidos cambian químicamente para causar unión y densificación. La pieza cocida será menor que la seca.

Ese es el proceso general de fabricación cerámica y esperamos que sea útil. No dude en dejar su comentario si tiene preguntas.

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