Las cerámicas tradicionales
están constituidas por tres componentes básicos:
arcilla, cuarzo y feldespato. La arcilla, compuesta principalmente
por silicato de aluminio hidratado, Al2O3·SiO2·H2O, con pequeñas cantidades de otros
óxidos como TiO2, Fe2O3, MgO, CaO, Na2O y
K2O.Estas cerámicas se basan
en el sistema binario sílice-alúmina representado
en la figura 14.16, que muestra la formación de dos eutécticos
de los que uno de ellos, el que tiene lugar en el 5% de Al2O3, juega un papel
importante. Este eutéctico baja la temperatura de fusión
de la sílice hasta los 1595°C y hace que en las composiciones
de las arcillas de un 40 a un 60% de Al2O3, se forme una fase líquida en proporción
importante.
Un compuesto
muy importante que se encuentra en este sistema, es la mullita,
de elevada refractariedad y gran resistencia. Las cerámicas
que contengan cantidades importantes de mullita tendrán
por lo tanto buena resistencia a altas temperaturas, es decir
muestran elevada refractariedad, de ahí su aplicación
como material refractario tipo ácido.Por esto
podemos tener dos grandes grupos formados por aquellos materiales
que requieren alta plasticidad, las arcillas, lozas y porcelanas,
junto a productos de mayor resistencia tanto mecánica
como química, el gres, y los materiales de los que se
requiere alta resistencia al calor, los materiales refractarios.Los materiales
plásticos están constituidos, fundamentalmente,
por arcillas a las que se adiciona cuarzo, que actúa como
material refractario, y feldespato potásico, de composición
K2O·Al2O3·6SiO2, como
material fundente, ya que se transforma en vidrio cuando la mezcla
cerámica se somete a alta temperatura, uniendo a los componentes
refractarios.
Este tipo
de cerámicas, que resulta el más económico
y fácil de conformar, se utiliza para la fabricación
de ladrillos para la construcción, tuberías de
desagüe, tejas de drenaje, tejas de cubierta, y como material
de solado. Productos de cerámica fina como la porcelana
eléctrica, porcelana china y artículos sanitarios
se forman con estos mismos componentes aunque con un control
importante en su composición. La tabla 14.3. muestra la
composición de algunas cerámicas finas, denominadas
triaxiales ya que intervienen tres componentes en su composición.
En la figura 14.17 se observa las zonas de composición
de algunas de las porcelanas finas indicadas por círculos.
Tabla 14.3. Composiciones de algunas porcelanas triaxiales.
Estas porcelanas,
gracias a sus diferentes composiciones, presentan propiedades
específicas que justifican su utilización como
materiales de construcción en solados y alicatados, artículos
sanitarios, materiales aislantes, material de cocina y material
dental.En contraste
los materiales refractarios precisan de una elevada pureza
en sus materias primas así como un buen control de la
mezcla. Los refractarios ácidos, basados en el diagrama
SiO2-Al2O3, puede
dividirse, tal como aparece recogido en la figura 14.18, en:
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También
puede utilizarse como materiales refractarios la magnesia, MgO,
cal, CaO, o cromita, Cr2O3, o mezclas de dos o tres de estos materiales,
que forman el grupo de refractarios básicos y refractarios
neutros. Estos refractarios básicos tienen
altas densidades, altas temperaturas de fusión y elevada
higroscopicidad, por lo que son de fabricación compleja
y presentan dificultades de almacenamiento, ya que se degradan
rápidamente con la humedad ambiental. Sin embargo, presentan
una buena resistencia al ataque químico por escorias básicas
y óxidos, lo que les hace especialmente adecuados en el
afino del acero con oxígeno y otros procesos de afino
térmico. No obstante, debido a su elevado precio se utilizan
sólo en la línea de escoria siendo el resto del
horno de ladrillos refractarios ácidos. Los refractarios
neutros, de cromita principalmente, se utilizan para unir
en las estructuras de construcción los refractarios ácidos
y básicos sirviendo como interfase o transición
entre los mismos.
