CERAMICOS TRADICIONALES

UNAMMateriales no metlicos PorCERAMICOS TRADICIONALES

Cermicos tradicionales

Slice.Slice es el nombre dado a un grupo de minerales compuestos de silicio y oxgeno, los dos elementos ms abundantes en la corteza terrestre. La forma ms frecuente de presentacin es en forma cristalina, y ms raramente en estado amorfo.El xido de silicio o dixido de silicio (SiO2) es un compuesto de silicio y oxgeno, llamado comnmente slice. Es uno de los componentes de la arena. En la naturaleza se da de forma natural como cuarzo.Este compuesto ordenado espacialmente en una red tridimensional (cristalizado) forma el cuarzo y todas sus variedades. Si se encuentra en estado de amorfo constituye el palo y suele incluir un porcentaje elevado de agua. El xido de silicio (IV) se usa, entre otras cosas, para hacer vidrio, cermicas y cemento.El gel de slice es un desecante, es decir que quita la humedad del lugar en que se encuentra. Se encuentra muy generalmente en paquetes nuevos de aparatos pticos, electrnicos, etc.Es un formador de vidrio. Se incorpora al vidriado como cuarzo molido. Forma parte de los feldespatos, arcillas, como fuente soluble en forma de silicato de sodio, se encuentra en todas las fritas as como en las cenizas en especial la de arroz o caas. En los vidriados aumenta el punto de fusin y la viscosidad. Influye poco en los colores, excepto en los rojos de cromo y nquel. Aumenta la opacidad en vidriados ricos en zinc y brax. Aumenta la resistencia a los cidosEl xido de silicio (SiO2), presenta un nmero elevado de polimorfos, como el cuarzo (cuarzo-, cuarzo-), coesita, cristobalita, tridimita, etc. Esto es debido a que la estructura de un compuesto no es slo funcin de la composicin qumica del mismo, sino que tambin lo es de las condiciones fsico-qumicas de formacin (esencialmente presin y temperatura). As, el cuarzo pasa de cuarzo- a cuarzo- cuando se superan unos 573 C a 1 atmsfera de presin. Esta transformacin polimrfica por desplazamiento involucra nicamente la rotacin de los tomos; por lo que es muy rpida e implica un elevado cambio volumtrico. Estos cambios en densidad asociados a otras transformaciones, inducen esfuerzos que se acumulan en los moldes, o las piezas de cermica. Por esta razn, el calentamiento entre 500 y 600C, se efectuar a una velocidad lenta, 0,98C/min, procedimiento que evita la probable fractura del molde. A 870C la slice sufre una nueva transformacin polimrfica de cuarzo a tridimita, sin embargo requiere de una elevada barrera energtica para su transformacin, por ser de tipo reconstructiva que involucra ruptura de enlaces en la estructura cristalina del cuarzo y por lo tanto es muy lenta y solo se produce cuando el calentamiento es muy lento y en ausencia de impurezas, por estos motivos, las probables fracturas en este intervalo de temperaturas no es obligatorio tomarlas en consideracin durante la coccin

Cuarzo.

El cuarzo es un mineral compuesto de dixido de silicio (SiO2) (tambin llamado slice). En cristales a veces de tamaos considerables, se presenta como hexagonales, coronados por una pirmide trigonal. Sin exfoliacin, cristaliza en el sistema trigonal (rombodrico) y es incoloro en estado puro, aunque puede adoptar numerosas tonalidades si lleva impurezas (alocromtico). De gran dureza, es capaz de rayar el acero.[cita requerida]Existen dos formas de cuarzo segn su estructura: cuarzo- y cuarzo-.6 El cuarzo- o bajo cuarzo es estructura trigonal y puede existir hasta temperaturas de 573 C.6 Sobre dicha temperatura el cuarzo- se transforma en cuarzo- o alto cuarzo que es de estructura hexagonal a temperaturas sobre 867 C, el cuarzo- se transforma lentamente en timidita.

Estos cristales se pueden encontrar lo mismo aislados que maclados segn tres importantes leyes: Delfinado, Brasil y Japn o en agrupaciones formando drusas o geodas. Suelen presentar los cristales inclusiones de otros minerales, agua o gases. Tambin en granos irregulares o compactos.El cuarzo es el componente fundamental de muchos tipos de rocas, especialmente de las rocas gneas cidas, de ah que sea tan frecuente y abundante, pero tambin en rocas sedimentarias y metamrficas por ser al mismo tiempo muy resistente.

Propiedades:

El cuarzo es conocido por sus propiedades piezoelctricas: cuando se comprime se produce una separacin de cargas elctricas que genera a su vez una diferencia de tensin y, de manera recproca, reacciona mecnicamente cuando se somete a un cierto voltaje. Este efecto lo convierte en un elemento de gran utilidad para gran variedad de transductores, desde encendedores o mecheros hasta altavoces.Tiene tambin una dureza de 7 en la escala de Mohs y un peso especfico de 2.65.

Aplicaciones:

Ampliamente utilizado en la industria de la ptica, en aparatos de precisin y cientficos, para osciladores de radio, como arena se emplea en morteros de hormign, como polvo en fabricacin de porcelanas, pinturas, papel de esmeril, pastillas abrasivas y como relleno de madera. Sus variedades coloreadas como piedras de adorno, siendo muy cotizados en joyera los palos de diversos colores (tripletes).

Cristobalita.

La cristobalita es la fase cubica del slice. Aunque tambin se presentan dos fases dentro de esta: - cristobalita: Cbica ( fcc ); - cristobalita: Tetragonal ( siendo al mismo tiempo pseudocbica). Este polimorfismo del cuarzo, se encuentra natural en rocas gneas, tiene la importancia que permite estudiar cientficamente como se forman los cristales en diferentes condiciones geolgicas. Su nombre proviene de la localidad de origen, el cerro de San Cristbal, de Pachuca, Mxico.En cermica comienza a ser visible la formacin de la cristobalita a partir de los 1300C.

Propiedades

Peso Molecular: 60,08 g/mol Silicio ( Si ) 46,74% Oxgeno ( O ) 53,26% Dureza 6. Densidad 2,27 g/cm3. Su resistencia a la compresin es una relacin de 35 cc de agua por 100 g de polvo, 24 hrs despus de fraguado resiste una compresin superior a 150 Kg/cm2.

Aplicaciones:

Su uso principal es dental y en joyera, para vaciados de metales de bajo punto de fusin (oro, aluminio, etc.), empleado tambin en la industria zapatera, vidriera, automotriz, entre otras.

Tridimita.

La tridimita es un polimorfo de cuarzo, lo que significa que est compuesto por la misma qumica, SiO 2, pero tiene una estructura diferente. Tanto el cuarzo y tridimita son polimorfos con todos los miembros del Grupo de cuarzo, que tambin incluyen coesita, cristobalita y stishovite. En un tiempo, la tridimita era considerada rara, pero eso fue antes de que en la prueba generalizada de diferentes tipos de rocas volcnicas resultara que contienen gran cantidad de pequeos cristales microscpicos de la tridimita. La distribucin y amplia difusin de la tridimita, la clasifica como comn, sin embargo su identificacin no es fcil.La identificacin de la tridimita sin ayuda del laboratorio se limita al hbito del cristal y, posiblemente a su ndice de refraccin. Lo que se necesita para identificar la tridimita es un cristal bien formado que muestre el hbito pseudohexagonal distintivo o de la misma. Una prueba para determinar el ndice de refraccin, llevara a la identificacin. La tridimita tiene una fase de alta temperatura llamada tridimita beta. Generalmente, se cree que la tridimita se cristaliza como tridimita beta que tiene una simetra hexagonal y ms tarde como el cristal se enfra, se convierte fcilmente en tridimita. La conversin de tridimita beta a tridimita es tan fcil que los cristales hexagonales de la tridimita beta son exteriormente conservados en su forma original. La tridimita beta tiene una mayor simetra de tridimita alfa o simplemente tridimita. La estructura interior es por tanto, no hexagonal y por lo tanto los cristales hexagonales futuros se llama seudomorfos o false shape. La simetra de la tridimita actual, se pensaba que era ortorrmbico, pero desde entonces se ha demostrado ser no ms que en la simetra monoclnica. La presencia de tridimita en una roca es til para los petrlogos (cientficos roca) en la determinacin de la temperatura de la roca en el momento de cristalizar. Se forman a partir de un material fundido a baja presin y una temperatura de aproximadamente 870 grados a 1470 grados Celsius. Presin y contenido de agua pueden variar de este rango, pero generalmente es una indicacin bastante buena de la temperatura de cristalizacin de la roca. Por debajo de 870 grados Celsius, cuarzo beta es estable y se cristalizan. Por encima de 1.470 grados Celsius, cristobalita es estable y se cristaliza. Dado que la roca fundida pasa a travs de diferentes temperaturas, ya que se enfra, los tres polimorfos pueden estar presentes.La Tridimita slo es metaestable a condiciones normales de temperatura, lo que significa que, si pudiera, poco a poco se convertira en la estructura de cuarzo. Pero este es un proceso lento y complicado durante miles de aos si esto sucede en todos. Es un proceso muy lento en su mayora porque la transformacin implica la ruptura de los enlaces y el reordenamiento de los tomos. Los tomos de aluminio y sodio en la estructura pueden ayudar a la estabilidad de tridimita.

Propiedades. Color. Es incolora o blanca. Brillo. Vtreo. Transparencia: Los cristales son transparentes a translcidos. Sistema cristalino es monoclnico, 2 / m o m (tridimita alfa) y hexagonal, 6 / m 2 / m 2 / m (tridimita beta). Habito del cristal. Incluye los siempre pequeos, pero a veces bien formados los cristales pseudohexagonales seudomorfos de tridimita beta. Los cristales son laminares con una cruz de seccin hexagonal. El hbito ms comn es tener microscpicos granos de difusin en roca volcnica. Hermanamiento es comn y con frecuencia resulta en la penetracin de los gemelos que parecen tener un cristal laminar segundo cultivo en otro cristal. Los gemelos pueden verse como un cristal normal que se ha doblado como un taco, pero afilado, no un pliegue redondeado. Por el momento, los gemelos ms interesantes son los seis trillings rayados o "trillizos" tridimita de donde toma su nombre. La escisin es pobre en tres direcciones (prismticos). La fractura es concoidea. La dureza es 7. La gravedad especfica es 2.27 + (por debajo del promedio de los minerales translcidos) Otras caractersticas: ndice de refraccin es de aproximadamente 1,47

Silicatos de aluminio

Caolinita-caolin

Es un silicato de aluminio hidratado formado por la descomposicin de feldespato y otros silicatos de aluminio. Esta descomposicin se debe a los efectos prolongados de la erosin, y por la meteorizacin de los feldespatos las Micas y otros alumosilicatos (roca madre).

Est formado por pequeas capas hexagonales de superficie plana. En su estructura cristalina se distinguen dos lminas, una formada por tetraedros, en cuyos vrtices se situaran los tomos de oxgeno y el centro estara ocupado por el tomo de silicio, y otra formada por octaedros, en cuyos vrtices se situaran los tomos del grupo hidrxido y el oxgeno, y en el centro el tomo de aluminioTambin podemos observar las siguientes fases:

a los 450C pasa de caolinita a meta caoln, con una prdida de peso del 14%. a 950C aparece la fase con estructura de espinela a 1050C en mulita y cristobalita a 1350C presenta ya una composicin de un 30 % de mulita, 15 % cristobalita y un 55% de fase vtrea.En general estos cambios de fase conllevan una contraccin del producto, que es un poco menor en el caso de que est realizado a una presin elevada.

Propiedades

Su frmula general es Al4(OH)8Si4O10. Conserva su color blanco durante la coccin, al cono seger 14 - 15 (1.420C) tiene una contraccin del 14 al 18 %, Peso Molecular: 270.41. Punto de fusin al 1.770C. Su gravedad especfica es de 2.62. Adems de tener una dureza de 1 y una densidad 2.6.

Aplicaciones

Se utiliza para la fabricacin de porcelanas y de refractarios. Tambin es utilizada en ciertos medicamentos y como agente adsorbente y de aprestos para almidonar. Cuando la materia no es muy pura, se utiliza en fabricacin de papel. Conserva su color blanco durante la coccin:

Papel: Como carga y recubrimiento del papel. En el acabado de papel de arte y tapiz y en papel corrugado. Reduce la porosidad y da suavidad y brillo a la superficie.Refractarios: En la elaboracin de perfiles, bloques y ladrillos refractarios, as como en ladrillos de alta almina. En la elaboracin de cemento refractario y resistente a los cidos. En cajas de arcilla refractaria para cocer alfarera fina.Cermica: En la fabricacin de sanitarios, comedores, porcelana elctrica y tejas de alto grado, vajillas, objetos de bao, refractarios y cajas de arcilla refractaria para cocer alfarera fina.

Papel: Como carga y recubrimiento del papel. En el acabado de papel de arte y tapiz y en papel corrugado. Reduce la porosidad y da suavidad y brillo a la superficie.Cermica: En la fabricacin de sanitarios, comedores, porcelana elctrica y tejas de alto grado, vajillas, objetos de bao, refractarios y cajas de arcilla refractaria para cocer alfarera fina.

Metacaolinita

Estructura

Es una fase formada de la deshidroxilacin, sta es una reaccin de descomposicin (a aprox. 420C) de los cristales de caolinita a una estructura parcialmente desordenada.

Al2O3.2SiO2.2H2O -> Al2O3.2SiO2 + 2H2O

Este cambio es seguido de una contraccin de las dimensiones de la muestra y de la porosidad. Esta reaccin trae consigo cambios en las propiedades mecnicas y elctricas y tambin de una prdida de masa. La deshidroxilacin da como resultado alteraciones en la estructura a travs de la eliminacin de los enlaces de Vander Waals (OH-) que unen los tetraedros de slice, SiO2, y los octaedros de almina, Al2O3,es decir, al perder el agua combinada por la accin trmica se destruye la estructura cristalina de la caolinita. La metacaolinita mantiene los parmetros a y b, pero c cambia. Existe una presencia residual de OH del 11-12%, que se reincorporan a las capas de Al-O. Hay prdida de agua, lo que ocasiona un aumento de porosidad y una disminucin del volumen de un 22%. Con lo anterior c se ve reducido a 0.685 nm.

Mtodos de fabricacin

Debido a su composicin qumica, Al2Si2O7, y a su estructura cristalina amorfa, la metacaolinita (MK) es un material cementante suplementario, dado que es un aluminosilicato activado trmicamente, que se produce al calcinar la caolinita a temperaturas alrededor de 500C y 600C; con esta temperatura se hace una transformacin de su estructura cristalina. La MK, reacciona con el hidrxido de calcio libre [Ca(OH)2] del proceso de hidratacin del cemento para formar C2S secundario, el cual posteriormente forma el gel de silicato de calcio hidratado o gel de tobermorita, el silicoaluminato bicalcico hidratado (gehlenita) y en algunas ocasiones hidrogranates (hydrogarnet), que contribuyen con el mejoramiento de las propiedades mecnicas de las mezclas. La variacin en los productos de la reaccin se le atribuye principalmente a la variacin en la relacin slice/almina de la MK.La reaccin: Al2Si2O7, + Ca(OH)2 CxSyHz + C2ASH6 ; C2ASH8 + C3AS1/3H5/3

Tobermorita + gehlenitatobermorita + hidrogranate

Aplicaciones

Concreto de alto rendimiento, alta dureza y de peso ligero. Prefabricados y derram el molde de concreto, Fibrocemento y ferrocemento Productos de fibra de vidrio de hormign armado Mostradores, esculturas Mortero y stucco

Fundamentalmente su aplicacin se ha centrado en el aprovechamiento de su composicin qumica y reactividad para usarlo como una puzolana artificial en la produccin de morteros y concretos, ya que se reconoce su importante contribucin en las resistencias mecnicas, reduccin de la permeabilidad y aumento de la durabilidad. Su actividad puzolanica, especialmente a edades tempranas, comparable o superior al humo de slice y a las cenizas volantes, que son dos de las puzolanas ms usadas en el mundo entero. Adems, tiene como gran ventaja su color blanco que permite su utilizacin en aplicaciones especiales e incluso en la produccin de cemento blanco adicionado. La actividad puzolanica de la metacaolinita se evidencia cuando se obtiene un material con una serie de ventajas sobre los cementos Portland sin adiciones, tales como:

Incremento de las propiedades mecnicas, especialmente a edades tempranas.Incremento de la resistencia al ataque de sulfatos.Incremento de la resistencia a la reaccin alcali-silice (ASR).Incremento del refinamiento de poros.Decrecimiento de la permeabilidad.Decrecimiento de la corrosin del refuerzo.Disminucin en la evolucin del calor de hidratacin.

Algunas investigaciones muestran que el uso de este tipo de materiales puede generar una disminucin en la exudacin del concreto, generando algunas de las consecuencias referenciadas anteriormente; sin embargo, cuando se hacen reemplazos alrededor del 30% de la masa del cemento, el metacaolin puede actuar como un acelerarte del fraguado.

Propiedades

El MK posee un importante potencial puzolnico dada su composicin qumica y su tamao de partcula el cual oscila entre 0.5 m y 20 m; su rea superficial oscila desde 310 m2/kg a 1500 m2/kg. Adicionada con cemento posee resistencia a la compresin. aumento de resistencias a la compresin y flexin Permeabilidad reducida (incluyendo la permeabilidad a cloruros) Reducido potencial de formacin, que se produce cuando el calcio es transportado por el agua a la superficie donde se combina con el dixido de carbono de la atmsfera para hacer carbonato de calcio, que se precipita sobre la superficie como un residuo blanco. Aumento de la resistencia al ataque qumico Aumento de efectos durabilidad reducida de lcali-slice reactividad (ASR) trabajabilidad mejorada y acabado de hormign encogimiento reducido, debido a la "empaquetamiento de las partculas" hacer ms densa de hormign de color mejorada por aclarar el color del hormign por lo que es posible tinte ms ligero integrante color.

Mullita

Frmula qumica

Al4+2Si2-2O10-x(x~0.4)

Estructura

Sistema ortorrmbico dipiramidal. Parmetros de celda: a = 7.5785(6) , b = 7.6817(7) , c = 2.8864(3)

Relaciones: a:b:c =0.9865:1:0.3757

Agrietamiento: {010}

V= 168.03 (celda unitaria)

Morfologa: cristales prismticos a aciculares.

Mtodos de fabricacin

Para hacer mullita cermica sinttica, se usan varios materiales y mtodos de preparacin, por ejemplo, una mezcla de slidos, mezcla de minerales, o una mezcla de un mineral y sal puedes ser los materiales iniciales. En cuanto a los mtodos se tiene: reacciones de sinterizado de una mezcla de polvos, un tratamiento hidrotrmico de una mezcla de minerales y por deposicin qumica.Tanto los materiales como el mtodo influyen directamente en las propiedades de la mullita resultante. Para una mullita sinterizada se tiene una baja resistencia 605C) Grupo espacial: l4la o la3dCelda tetragonal a = 13.04 , c = 13.85 ; Z = 16.Lneas de DRX(intensidades) ds: 5.39(8) - 3.44(9) - 2.27(10) - 2.92(7) - 2.84(7).

Celda isomtrica a = 13.43 ; Z = 10.

Propiedades fsicas:Color:Blanco o grisceo con ligeros tonos amarillentos o rosados.

Raya: Incolora o blanca.

Brillo: De vtreo a craso.

Dureza:6

Densidad: 2.5 g/cm3

Obtencin.Aunque es un mineral ms bien raro, abunda generalmente en lavas recientes. Se obtiene de rocas deficientes en slice y por lo tanto nunca se encuentran en rocas que contengan cuarzo. Como producto de la cristalizacin de magmas pobres en slice y ricos en potasio. Como elemento esencial de las lavas terciarias y recientes.

Silicatos de Magnesio.

CrisolitoCrisotilo o amianto blanco es la nica variedad que pertenece al grupo de la serpentina. Este tipo de asbesto (silicato de magnesio hidratado) se caracteriza por ser de color claro, con fibras curvadas, flexibles, finas, sedosas, fciles de hilar y resistentes al calor, pero no a los cidos.El crisolito supone ms del 90% del amianto (asbesto) utilizado en todo el mundo y aunque la dureza de las fibras vara segn los diferentes depsitos, el crisolito es, en general, el tipo ms blando de amianto y, por tanto, el ms utilizado para hilar y tejer, aunque tambin se utiliza en la fabricacin de cemento crisotilo, para los tuberas, planchas y techos, cuya tecnologa de fabricacin requiere poca inversin (eficacia en relacin a los costos y durabilidad) y consume menos energa que los mtodos de produccin de productos competidores; por esta razn el crisotilo todava se utiliza en muchos pases en vas de desarrollo, an bajo la creciente prohibicin mundial en contra del asbesto, considerando los riesgos para la salud que este material involucra.Caractersticas del Crisotilo Color blanco verdoso. Aptitud para el hilado muy buena. Densidad de la fibrilla de 0,023 micrmetros. Densidad de la fibra industrial de 0,1 a 1 micrmetro. Punto de fusin del residuo 1500C. Resitencia a la traccin de 50 a 200 kg/mm2. Excelente flexibilidad.

Esteatita.

Est constituida por talco o silicato magnsico natural principalmente. La frmula aproximada del talco es:3 Mg O - 4 Si O2 - H2 OAl talco, y segn las caractersticas que se pretendan alcanzar en los productos acabados, se aaden generalmente xidos de magnesio, de hierro, de titanio, etc.Las propiedades elctricas que se pretendan alcanzar en los productos acabados, se reduce la facilidad para la manipulacin de la masa.Tiene el inconveniente de que no se deja esmaltar pues, a consecuencia de la diferencia de coeficiente de dilatacin, el esmalte se resquebraja y termina desprendindose.La esteatita se emplea cuando los aisladores u otros objetos fabricados con este material, deban soportar grandes esfuerzos mecnicos, ya que sus resistencias a la traccin, a la comprensin y a la flexin tienen, aproximadamente, un valor doble a las correspondientes a la porcelana.El principal inconveniente de la esteatita es su alto coste, que limita su empleo a pequeas piezas aislantes o a los casos en que se necesitan excepcionales condiciones de resistencia mecnica, bajo factor de prdidas, etc.Algunas denominaciones comerciales:Isolantite, Lava, Lava Rock, Lavita, Al, Si, Mg, etc.

REFERENCIASManual de mineraloga, Volumen 2Escrito por Cornelis Klein, Cornelius S. HurlbuMineraloga de arcillas de suelosEscrito por Eduardo Besoainhttp://www.uned.es/cristamine/fichas/caolinita/caolinita.htmhttp://www.mindat.org/http://www.szte.mtesz.hu/06journal/2007_1/pdf/epa_2007_1_2.pdfhttp://www.revistas.unal.edu.co/index.php/dyna/article/view/844/1287http://www.azom.com/Details.asp?ArticleID=925http://www.uned.es/cristamine/min_descr/grupos/silice/silice_gr.htmhttp://es.encarta.msn.com/encnet/refpages/RefArticle.aspx?refid=761553579http://www.xtal.iqfr.csic.es/Cristalografia/parte_01.htmlhttp://www.galleries.com/minerals/silicate/cristoba/cristoba.htmhttp://www.freepatentsonline.com/EP0757665.htmlhttp://www.cedprocessminerals.com/products/cristobalite.c-1.htmlhttp://www.galleries.com/minerals/silicate/tridymit/tridymit.htmhttp://www.uned.es/cristamine/fichas/cuarzo/cuarzo.htmhttp://yesosespecializados.com/revestimiento-cristobalita.htmlhttp://books.google.com.mx/books?id=ol2xn_6jgn0C&pg=PA588&lpg=PA588&dq=propiedades+tridimita&source=bl&ots=N56x9b22B8&sig=56yxSrOtE7ruhEI7erSQQHGoo90&hl=es&sa=X&ei=dJgsUtrtIonN2wXy24GYCw&ved=0CDEQ6AEwAQ#v=onepage&q=propiedades%20tridimita&f=falsehttp://ceramica.wikia.com/wiki/Cristobalitahttp://ceramica.wikia.com/wiki/%C3%93xido_de_silicio_%28IV%29http://ceramica.wikia.com/wiki/Mullitahttp://ceramica.wikia.com/wiki/Caol%C3%ADn