¿Qué son los Medios Auxiliares de Sinterización?
Los medios auxiliares de sinterización son aditivos utilizados en la sinterización y conformación de polvos metálicos y cerámicos para favorecer y estabilizar la sinterización. Por lo general, se utilizan aditivos con un punto de fusión inferior al del material que se va a sinterizar.
Los medios auxiliares de sinterización se añaden a los polvos en la medida en que no afecten negativamente a las propiedades del material, por ejemplo, cuando hay que sinterizar materiales difíciles de sinterizar o cuando hay que aumentar la densidad y la resistencia del material sinterizado. El boro y el carbono se utilizan como medios auxiliares de sinterización. A la cerámica sinterizada se le pueden añadir metales alcalinotérreos y óxidos de tierras raras, que son eficaces para la densificación y la alta conductividad térmica.
Usos de los Medios Auxiliares de Sinterización
Los medios auxiliares de sinterización se utilizan ampliamente en la fabricación de cerámica. La conformación de metales con altos puntos de fusión y cerámicas es imposible mediante corte, pegado o fusión, por lo que se fabrican por sinterización. Los materiales a base de Si, como el carburo de silicio y el nitruro de silicio, son difíciles de sinterizar, y en estos casos se añaden medios auxiliares de sinterización al material en polvo. Los medios auxiliares de sinterización se vuelven líquidos a temperaturas más bajas que el material en polvo cuando se calientan, lo que facilita la densificación.
Las cerámicas finas son aun más difíciles de sinterizar, por lo que el carburo de silicio y otros materiales se dividen más finamente y se añaden boro y carbono como medios auxiliares de sinterización. En la fabricación de cerámicas de nitruro de silicio, a veces se utiliza nitruro de berilio y silicio como medios auxiliares de sinterización.
También se han comercializado juegos de cerámica para uso doméstico. Estos productos se fabrican mezclando arcilla cerámica con un medio auxiliar de sinterización, moldeándola en la forma deseada y sinterizándola en un horno microondas.
Principio de los Medios Auxiliares de Sinterización
El proceso de sinterización comienza moliendo las materias primas y mezclando los polvos. Si el material es especialmente difícil de sinterizar, en esta fase se mezclan los medios auxiliares de sinterización. A continuación, el polvo se coloca en un molde o similar y se prensa para darle una forma predeterminada. A veces se añade cera u otras sustancias al polvo para facilitar el moldeado. Si las partículas del polvo son pequeñas, puede producirse una densidad desigual en el molde, por lo que a veces el polvo se mezcla con un auxiliar de moldeo y se pulveriza para formar una materia prima granulada.
A continuación, si se añade materia orgánica durante el moldeo, se calienta lentamente a unos 400 °C para eliminar la materia orgánica. A continuación, el material se calienta a alta temperatura para su sinterización. En este punto, las cerámicas de óxido como la alúmina y la circonia suelen calentarse al aire. En el caso de los metales, como los materiales de acero, y las cerámicas sin óxido, como el nitruro de silicio, la sinterización se lleva a cabo en un gas inerte o al vacío para evitar la oxidación.
La sinterización es un fenómeno por el cual el calentamiento de un polvo compacto hace que las partículas de la materia prima se adhieran entre sí, reduciendo el espacio entre las partículas y solidificándolas. En los metales sólidos y las cerámicas, la sinterización se produce por el movimiento de los materiales a través de un fenómeno conocido como difusión, mientras que en los materiales difíciles de sinterizar, como el SiC y el Si3N4, la densificación no avanza mucho, incluso a altas temperaturas, a menos que se añada un medio auxiliar de sinterización. Las teorías convencionales no pueden explicar este fenómeno, y las nuevas teorías de energía libre han demostrado que las altas energías de los límites de grano pueden ser una barrera termodinámica para la sinterización. Se dice que la función de los medios auxiliares de sinterización es reducir la energía intergranular y mejorar la sinterización. La sinterización a baja temperatura también es importante para los materiales cerámicos estructurales de alta temperatura debido al problema del crecimiento de partículas durante la sinterización a altas temperaturas, lo que provoca una pérdida de resistencia.