DISEÑO DEL PROCESO DE MANUFACTURA DE CERÁMICOS AVANZADOS DE ÓXIDO DE ALUMINIO: EFECTO DE LA TEMPERATURA DE SINTERIZACIÓN PARA SU POSIBLE APLICACIÓN EN LA INDUSTRIA TEXTIL.

Abstract

Durante los últimos años se han investigado y desarrollado diferentes materiales para diversos ámbitos de aplicación industrial, sin necesidad de indagar, solo basta con observar nuestro alrededor y son tangibles los avances y aplicaciones de nuevos materiales por ejemplo en la industria del transporte, aeronáutica, militar, naval, del deporte entre otras. Con este contexto, en esta investigación se han desarrollado materiales cerámicos para posibles aplicaciones en particular en la industria textil basados en la investigación de materiales cerámicos avanzados en donde se ha considerado principalmente el diseño del proceso de manufactura; buscando un material con propiedades específicas para mejorar las propiedades físicas de densidad y porosidad, sus propiedades mecánicas de dureza, tenacidad a la fractura, así como el de un proceso de menor costo, fácil, y con ahorro de energía. Se pretende establecer condiciones ideales para la fabricación de estos materiales que se proponen en este proyecto, a través del rediseño del proceso, en la busca de mejorar las propiedades físicas y mecánicas de las ya existentes en el mercado y así mismo cumplir con materiales que tengan características que puedan aportar nuevos resultados para la industria textil. La cerámica avanzada utilizada en este trabajo es oxido de aluminio también conocido como Alúmina (Al2O3) y la consolidación de este material se realiza mediante el proceso de sinterización en estado sólido considerando como variable de estudio la temperatura en el proceso de sinterización y el agregado de aglutinantes de las muestras durante la compactación. Considerado que la etapa de conformado o compactado es el primer paso antes de la sinterización. La etapa de compactado inicia tomando en cuenta la no aplicación de aglutinantes en el material; es decir, se compactan muestras de material de únicamente polvos de alúmina comercial que servirán como referencia y comparativo cuando en esta misma etapa se compacten materiales usando aglutinantes como: Alcohol Polivinílico (PVA) y Polietileno Glycol (PEG) teniendo en cuenta que este hecho tiene un efecto en la consolidación del material. 5 El compactado de las muestras se realiza a partir de polvos de alúmina utilizando un dado de acero grado herramienta aplicando una presión uniaxial de 200 MPa en frio para obtener muestras cilíndricas de 20 mm de diámetro y 4 mm de espesor también llamadas muestras “en verde”, y son llamadas así porque han pasado por el proceso de sinterización, el tiempo de la carga máxima de trabajo es aplicada durante 30 segundos. Posteriormente los compactos en verde se someten al proceso de sinterizado o consolidación en estado sólido a 1600°C durante 1 hora utilizando un horno de resistencia eléctrica de alta temperatura. Una vez consolidados los materiales se le hace un análisis microestructural mediante microscopia óptica (MO), y sus propiedades físicas de densidad y porosidad se determinan por el principio de Arquímedes, y después son determinadas sus propiedades mecánicas de dureza y tenacidad a la fractura. Los resultados de las pruebas físicas de densidad y porosidad indican que la incorporación de los aglutinantes en la etapa del conformado como Alcohol Polivinílico (PVA) y Polietileno Glycol (PEG), mejoran las características físicas para el manejo de los materiales en verde, mientras que las muestras sinterizadas no presentan rastro de estos aglutinantes con respecto a las muestras que no lo contienen, además se observan cambios microestructurales en estos mismos materiales.