Uso en aplicaciones para altas temperaturas

Entre 1950 y 1952, W.D.Kingery publicó un exhaustivo estudio de las ligas fosfato para refractarios. Dichas ligas se formaban principalmente por tres métodos: 1) el uso de materiales silíceos con ácido fosfórico y tratamiento térmico apropiado, 2) el uso de ciertos óxidos con ácido fosfórico generando un fraguado en frío o en caliente y 3) la adición directa o formación de fosfatos ácidos para producir el fraguado en frío. Para que la liga sea óptima se requiere un catión débilmente básico o anfotérico y de radio iónico pequeño, formándose así una estructura desordenada. La liga no se debilita durante el calentamiento porque el agua combinada se pierde gradualmente, produciéndose la cristalización de los productos deshidratados. Kingery también mostró la estrecha relación entre la velocidad de reacción y el comportamiento cementíceo. Elementos ligeramente básicos formaban buenas ligas por reacción directa de sus óxidos activos con ácido fosfórico. Elementos moderadamente básicos debían ser usados en la forma de óxidos calcinados, o con ácidos parcialmente neutralizados. Los elementos muy básicos reaccionaban violentamente bajo todas circunstancias. De este modo estableció que la estructura y la resistencia de la liga eran una función directa de la velocidad de reacción. A partir del trabajo publicado por Kingery, los fosfatos comenzaron a ser utilizados como aditivos en refractarios y su uso se extiende hasta el presente: W.H.Gitzen et al. (1956), P.A.Gilham-Dayton (1963), J.E.Lyon et al. (1966)a,b, K.Fisher (1969), A.H.Foessel y W.S.Treffner (1970), C.L.Venable y

W.S.Treffner (1970), E.Eti y W.B.Hall (1971), G.R.Rigby (1971), M.J.O´Hara et al. (1972), R.E.Fisher (1977), F.J.Gonzalez y J.W.Halloran (1980a, 1980b, 1981 y 1983),

Plibrico (1984), D

einke et al. (1991), W.Ma y P.W.Brown (1992), E.F.Aglietti (1995), M.Suárez et al. (2003 y 2005).

J.F.Wygant (1960) clasificó las ligas cementicias inorgánicas para cerámicos en: 1) hidráulica, desarrollada por reacción con el agua (aluminatos cálcicos por ejemplo); 2) por precipitación, en las cuales geles son precipitados de una dispersión coloidal por ajuste de la acidez o concentración de iones (silicat

los constituyentes distintos del agua reaccionan para formar un material cementíceo (ligas fosfáticas, entre ellas los MPC).

En 1966, tanto R.W.Limes y D.Ponzani como T.Komac y E.J.Spirks propusieron, en sus respectivas patentes, utilizar la liga magnesia-fosfato en materiales de reparación para hornos siderúrgicos. La composición de la primera de estas patentes fue particularmente empleada como material de parcheo (por gunitado) de los refractarios en las zonas de temperatura intermedia con un prolongado tiempo de servici

oaluminio en polvo y el efecto

leto review sobre los mecani

76) patentan para la misma compañía una mezcla refracta

amoníaco. A temper

l molde), la facilidad en el control del fraguado, la buena

o. Los componentes secos de la mezcla gunitable eran magnesia y agregados, y el componente líquido era una solución de polifosfatos de amonio.

J.Ando et al. (1974) analizaron los cambios térmicos de varios sistemas compuestos por hidróxido de aluminio amorfo y fosfato de mon

de la adición de magnesia (ligeramente calcinada). Numerosos y complejos productos fueron hallados para diversas relaciones P/(Al+Mg).

En 1975 J.E.Cassidy patenta para la Imperial Chemical Industries Limited una composición refractaria de fraguado en frío basada en un complejo de fosfato de aluminio soluble en agua, magnesia de baja reactividad y un relleno refractario. Dicha composición podía utilizarse en mezclas de hormigón, como un mortero o una lechada o una pasta moldeable para la producción de ladrillos refractarios, cucharas torpedo, correderas de altos hornos, sistemas desulfurantes, hornos de cemento y cal, toberas de compuertas deslizantes y plantas petroquímicas. Los ejemplos que ilustran la invención muestran la variación del tiempo de fraguado, resistencia a la compresión y módulo en caliente de los MPC preparados con distintos tipos y proporciones de magnesia y fosfato de aluminio. Este mismo autor, en 1977, publicó un comp

smos de liga y usos de refractarios ligados con fosfatos. También comparó sus propiedades con la de otros productos con diversas clases de liga.

P.G.Millar y M.J.Williams (19

ria muy similar a la anterior pero empleando fosfato de calcio (en vez de magnesia) como agente de fraguado.

En 1988 B.E.I.Abdelrazig y J.H.Sharp consideraron que los cementos de magnesia-fosfato podían ser buenos cementos refractarios y estudiaron los cambios de fase que se producían durante el calentamiento como así también el rango de temperatura en el cual los gases eran desprendidos. El hexahidrato (struvita) y el tetrahidrato (schertelita), principales productos de la reacción en los cementos de fosfato de amonio y magnesio hidratados, se descomponían con el aumento de la temperatura en el monohidrato (dittmarita) o directamente en una fase anhidra, dependiendo de las condiciones experimentales. Luego estos fosfatos formaban una fase amorfa de composición incierta. Probablemente, la pérdida de la última molécula de agua de cristalización se produjo en forma simultánea con el desprendimiento de

aturas superiores a los 600 ºC la fase amorfa cristalizaba como pirofosfato de magnesio (Mg2P2O7) y luego como ortofosfato de magnesio (Mg3(PO4)2).

G.Lipparelli Morelli (2005) estudió la aplicación de MPC como ligante en moldes de arena para colado de metales fundidos. Los resultados obtenidos fueron muy satisfactorios comparados con moldes de arena empleando una resina fenólica. Las excelentes propiedades de adhesión y reproducción de los detalles de los moldes confeccionados con MPC, la no-toxicidad, la no-contaminación de la pieza metálica solidificada (con fósforo del MPC de

resistencia en verde y la viabilidad económica han dado a este material el rótulo de “adecuado” para esta aplicación.

rápido (reparaciones, piezas pequeñas), que el tiempo de fraguado podía ser ontrolado por ácido cítrico y que la resistencia aumentaba con el tiempo y no disminuía n el rango medio de temperaturas (como ocurre con los cementos de aluminato cálcico).

Recientemente, G.D.Gower y I.W.Gower (2006) reportaron los resultados de unos pocos ensayos realizados para obtener colables refractarios de liga magnesia- fosfato. La formulación se basaba en agregados de mullita sinterizada de diversos tamaños, alúmina para completar la fracción fina de la distribución continua de tamaños de partícula, magnesia, fosfato de magnesio y ácido cítrico como retardador. Las proporciones fueron determinadas por prueba y error. Estos autores concluyeron que los cementos de magnesia-fosfato eran muy apropiados para colables en los que se requería fraguado

c e