Materiales cerámicos industriales

Las cerámicas de alúmina son los materiales cerámicos industriales avanzados más utilizados. Gracias a la fuerte unión entre sus átomos iónicos, la alúmina ofrece un buen rendimiento en cuanto a estabilidad química y térmica, una resistencia relativamente buena y características de aislamiento térmico y eléctrico, todo ello a un precio razonable. Gracias a su grado de pureza y al coste relativamente bajo de la materia prima, la alúmina puede utilizarse en una amplia gama de aplicaciones en diversos sectores a un precio razonable.

A diferencia de las cerámicas tradicionales a base de arcilla y sílice, las cerámicas avanzadas de alúmina (o cerámicas modernas, cerámicas industriales) se utilizan por diversas razones, debido a sus excelentes propiedades mecánicas, su resistencia a la corrosión y a la oxidación, o sus propiedades eléctricas, ópticas y/o magnéticas, así como a sus diversas aplicaciones industriales. Todo ello es consecuencia de su composición química y su microestructura.

Los materiales cerámicos industriales avanzados suelen combinarse con enlaces “híbridos”, es decir, una combinación de enlaces covalentes, iónicos y metálicos, la mayoría de los cuales son compuestos metálicos, metaloides y no metálicos, como óxidos, nitruros y carburos.

Cuando se añaden los ingredientes adecuados, como el óxido de magnesio (MgO), el óxido de itrio (Y₂O₃) o el óxido de calcio (CaO), para controlar la transformación de fase inicialmente destructiva, la circonia puede convertirse en un material ideal que ofrece una alta resistencia y una gran tenacidad. Las características de la microestructura de cerámicas de circonio lo convierten en un material de ingeniería de elección por su resistencia al desgaste, a la corrosión, a los daños y a la degradación en una amplia variedad de aplicaciones.

El carburo de silicio destaca por su dureza, su alto punto de fusión y su elevada conductividad térmica. Es capaz de mantener su resistencia a temperaturas de hasta 1400 ℃ y ofrece una excelente resistencia al desgaste y a los choques térmicos.

Cuenta con aplicaciones industriales bien consolidadas y muy extendidas como soportes para catalizadores y filtros de gases calientes o de metal fundido, gracias a su bajo coeficiente de expansión térmica y a su buena resistencia a los choques térmicos, así como a su excelente estabilidad mecánica y química en entornos a temperaturas elevadas.

La cordierita presenta una resistencia superior al choque térmico gracias a su bajo coeficiente intrínseco de expansión térmica (CET), junto con una refractariedad relativamente alta y una gran estabilidad química. Por ello, se utiliza a menudo en aplicaciones industriales a alta temperatura, como los intercambiadores de calor para motores de turbina de gas o los soportes de catalizadores con estructura alveolar en los sistemas de escape de los automóviles.

La mullita es muy poco frecuente en la naturaleza, ya que solo se forma en condiciones de alta temperatura y baja presión; por ello, como mineral industrial, la mullita debe obtenerse a partir de alternativas sintéticas.

La mullita es un material muy prometedor para la cerámica avanzada en los procesos industriales, gracias a sus favorables propiedades térmicas y mecánicas: baja expansión térmica, baja conductividad térmica, excelente resistencia a la fluencia, resistencia adecuada a altas temperaturas y una estabilidad excepcional en entornos químicos agresivos.