Materiales aglomerantes, que sirven de base a otros.

Los materiales aglomerantes o aglutinantes son todos aquellos que mezclados con agua se hacen plásticos y al secarse alcanzan cierto grado de resistenc ia mecánica.

3.2.1.1 Sílice.

La sílice SiO2, se presenta en la naturaleza en forma de cuarzo (figura 3.1). Su estructura corresponde a una serie de tetraedros con el Si en el centro y los oxígenos en los vértices, asociados entre sí, de manera que cada oxígeno está asociado a dos átomos de silicio, formándose redes hexagonales

Capítulo III / Materiales Cerámicos.

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Al calentar la sílice, sufre una serie de transformaciones de las cuales las más importantes son: cuarzo, tridimita y cristobalita. La cristobalita se presenta entre 1710 y 1470° C y el cuarzo por debajo de los 870º. Estas diferencias son interesantes, ya que para la fabricación del vidrio, partiendo de este mineral, puede lograrse la fusión a 1600º C, calentando rápidamente para que funda sin pasar por los otros dos estados. Por otra parte, si se desean obtener materiales refractarios, interesa que tengan puntos de fusión más elevados y por lo tanto, es importante que la sílice tenga esté arreglo. [9].

3.2.1.2 Silicatos.

En los silicatos, la estructura común es el radical SiO44, que constituye un tetraedro estable. Las cuatro valencias que necesita, en el caso de que los tetraedros no estén unidos entre sí, pueden tomarse de los metales formando ortosilicatos: CaSiO4, MgSiO4, BaSiO4, SrSiO4. (Figura 3.2). Los tetraedros pueden asociarse de forma continuada, con vértices comunes, formando diversos tipos de estructuras: lineales, planas.

Figura 3.2. Estructuras básicas, lineales y planas de los silicatos. (Fuente: Materiales no metálicos resistente a la corrosión, Vol., 40, 1990) [9].

Se representan las cargas negativas que tienen algunos oxígenos, con las que se pueden unir a los cationes metálicos, mediante enlaces iónicos. Los enlaces Si-O son en general más fuertes que los enlaces iónicos, y la dureza y los puntos de fusión de los silicatos resultantes, guardan relación con el tipo de estructuras [9, 23]. Los minerales más corrientes formados por estos compuestos son: asbestos, talco, arcillas, entre otros.

3.2.1.2. 1 Talco.

Este tiene una composición química del tipo 4SiO2 . 3MgO. H2 O. Su arreglo es laminar. En este caso, los tetraedros se unen formando una red planar, estas redes se unen entre sí por octaedros de magnesio, como se indica en la figura 3.3.

Figura 3.3. Estructura laminar del talco.

(Fuente: Materiales no metálicos resistente a la corrosión, Vol., 40, 1990) [9].

En esta distribución existe una asimetría de cargas, pero en ambas caras existen cargas negativas, ello implica la dificultad de la asociación de láminas entre sí, favoreciéndose un deslizamiento entre ellas, lo que explica la aplicación de este material como lubricante. Estas ordenaciones no permiten absorber agua, por lo que no pueden formarse pastas plásticas y moldeables con estos materiales [9].

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3.2.1.2. 2 Arcillas.

Son el resultado de la descomposición lenta, por la acción de la atmósfera y acción química del anhídrido carbónico y el oxígeno del aire de numerosas rocas o minerales silicio- aluminoso, tales como los feldespatos, las micas, los granitos entre otros [25]. La arcilla tiene una composición del tipo Al2 Si2 O5 (OH)4, su estructura es laminar y se debe a la asociación de los tetraedros de ordenación plana de los silicatos con los octaedros de Al, distribuyéndose como se indica en la figura 3.4 [9].

Figura 3.4. Estructura laminar de la arcilla.

(Fuente: Materiales no metálicos resistente a la corrosión, Vol., 40, 1990) [9].

Esta distribución también tiene una asimetría de cargas, pero en este caso, en la cara inferior, están los oxígenos con una carga negativa y en la superior el Al y los H con cargas positiva. Debido a ello, en esta sustancia las láminas pueden unirse por atracción electrostática, con unos enlaces menos fuertes que los covalentes, que pueden romperse fácilmente y volverse a formar, dando lugar a la plasticidad de este producto. Además, debido a estas cargas, puede asociarse con el agua, permitiendo la formación de pastas plásticas de diferente consistencia según el contenido de agua.

Dada la diversidad de rocas que les dan origen, el estado más o menos de su descomposición y proceso de acarreo a que son sometidas. En su estado más general contienen impurezas, tales como cuarzo, carbonato cálcico, sulfatos sódicos y cálcicos, hidróxido de hierro y substancias orgánicas, comunicándo les propiedades que las hacen aptas para distintos usos y aplicaciones y comunicándoles distintas coloraciones.

La tabla 3.1 muestra la composición química de algunas arcillas procedentes de México. Algunos productos que se pueden fabricar con éstas: Tabiques, ladrillos, bloques, tejas, tubos, piezas decorativas, baldosas, losetas, porcelana, materiales de recubrimiento (fachada y azulejo) y de piso (mayólica y cerámica) [26].

Tabla 3.1. Composición química de algunas arcillas procedente de México. Composición de los elementos en %. Procedencia

SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO

San Bartolo Naucalpan 44.5 12.7 6.0 15.5 17.8 San Bartolo Naucalpan 45.6 9.6 7.4 16.1 17.6 Mixcoac, D. F. 48.4 12.0 5.9 13.7 15.4 Mixcoac, D. F. 45.3 12.7 5.5 15.1 18.2 Santa Cruz, D.F 43.4 11.9 5.3 16.8 19.5 Santa Cruz, D.F 44.4 13.0 6.0 15.2 18.8

(Fuente: Camimex. Vol. XI , No. 4. 2002, [ 26])

3.2.1.2. 3 Caolín.

En su estado natural, es una arcilla suave en polvo, constituido esencialmente por el mineral caolinita (silicato de aluminio hidratado) de color blanco, gris, crema o anaranjado. Es un mineral industrial utilizado, principalmente, como relleno inerte. La combinación con otras materias prima, denominadas formulaciones, ha permitido el desarrollado de más de 600 aplicaciones diferentes. Está representado químicamente por la fórmula: 2SiO2. Al2O3. 2H2O, [25]. El Caolín impalpable es un caolín en polvo de carácter arcilloso, entre sus principales características y aplicaciones están [27, 28]:

? Confiere consistencia, plasticidad, cubrimiento y acabado de gran finura y perfección

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_____________________________________________________________________________ CMYTMCORSM. SEPI-ESIME-IPN31 . ? Debido a su consistencia, es excelente para reforzar la dureza mecánica y resistencia

a la abrasión del caucho.

? Fácilmente, moldeable al estar húmedo, y, duro y permanente al calentarse.

? A causa de su elevada temperatura de fusión, es adecuado para la elaboración de

refractarios, cerámicas y ladrillos.

? Composición química: 60.5 ± 2.5 % de silicio (SiO2), 18.25 ± 1.25 % de aluminio

(Al2O3), 3.0 % max de calcio (CaO), 2.5% má x. de hierro (Fe2O3), 1.5 % máx. de magnesio (MgO) y pH de 5.0 ? 0.2.

? Cacterísticas físicas: el tamaño de la partícula es de 24?m, residuo en malla Tyler es

de 5.0? 1.5 %, 3.0 % max de humedad, 28 % de absoción de aceite, la gravedad

específica es 2.52, es de color crema y su blancura es de 65? 2.

3.2.1.3 – Alúmina.

La alúmina es otro de los materiales básicos. En muchos compuestos cerámicos, se presenta en forma de cristales hexagonales. Los oxígenos forman una estructura hexagonal compacta, ocupando el Al3+ los 2 / 3 de los huecos octaédricos. Su principal mineral es la bauxita, que es una mezcla de óxidos hidratados de aluminio y hierro. Se emplea extensamente en las mezclas cerámicas y también, en estado puro. Debido a su alto punto de fusión, se utiliza muy a menudo como agente refractario. En aplicaciones más recientes, se han utilizado tubos de alúmina para lámparas de iluminación con vapor de sodio, debido a su resistencia al ataque de estos vapores y a una transmisión óptica del 90%, [9, 23].