Recubrimientos Cerámicos utilizados en la industria automotriz

MATERIALES CERÁMICOS: PROPIEDADES - Alta dureza. - Alta resistencia a compresión. - Baja conductividad térmica y eléctrica (si bien existen cerámicas superconductoras). - Elevada estabilidad química con la temperatura. - “Ligeros”. - Puntos débiles: fragilidad y escasa fiabilidad

Estructura y microestructura

Los cerámicos al igual que los metales tienen estructura atómica: cristalina si son cristalinos o amorfa si son vítreos, también tienen estructura a una escala mayor o microestructura, la forma y la disposición de sus granos o faces y el tamaño y la fracción en volumen de los poros que tienen los cerámicos.

Ceramicas ionicas y covalentes

Las ionicas son típicamente conpuestos de un mtal y un no metal ejemplo Oxido de magnesio MgO el metal y el no metal tienen cargas eléctricas diferentes como por ejemplo en el cloruro de sodio cada atomo del sodio tiene una carga positiva y del cloro una carga negativa

Los cerámicos covalenetes son diferentes son compuestos de dos no metales com o el sílice SiO2 o en ocasiones son elementos puros como el diamante en este tipo de cerámicos un atomo se enlaza con sus vecinos por comprarticion de lectrones para dar un numero fijo de enlaces direccionales, las estructuras resiultantes son diferentes a las que se unen por enlace ionico, difieren las propiedades mecánicas, la energi no se minimiza por empaquetamiento denso, sino por formar largas cadenas tridimensionales

Ceramicas iónicas sencillas

El arquetipo de las cerámicas ionicas es el cloruro sódico NaCl mostrado en la figura 1(a) cada atomo de sodio piered un electron y cada atomo de cloro gana un electron la ataraccion electroestatica entre los iones mantiene al cristal unido.

La magnesia MgO es un ejemplo figura 1(b). Es una cerámica de ingeniería empleada como refractario en hornos y su estructura es exactamente igual que la del cloruruo sódico los atomos se empaquetan para maximizar su densidad con las restricción de que iones semejantes no son los vecinos mas próximos.

La figura 2 muestra que la estructura fcc contiene dos tipos de huecos o posiciones intersticiles

Los huecos octaédricos que son los mas grandes y hay uno por cada atomo de oxigeno y los huecos tetahedricos de menor tamaño de los cuales hay dos por cada atomo de oxigeno

De esta forma la estructura de la MgO puede describirse como un empaquetamiento cubico centrado en las caras de oxígenos con los iones Mg Situados en cada hueco octaédrico

Ceramicas covalentes censillas

El no va mas de las cerámicas covalentes es el diamnte ampliamnte usado cuando se necesita seristencia al desgaste o muy elevada resistenci, su estructura que puede verse en la figura 3 muestra la disposiocon de atomos tetracordinados en una celda cubica cada

atomo esta en el centro de un tetaraedro con sus cuatro enlaces dirigidos a los cuatro vértices del tetraedro no es una estructura compacta asi que su densidad es baja

Los cerámicos estructurales muy duras como el carburo de silicio SiC empleados como componentes de carga como cojintetes o soportes de alta temperatura y partes de motores tienen una estructura con un parentesco a la de diamnte. Si en la estructura cubica del diamnte uno de cada dos atomos se sustituye por silicio se obtien la estructura esfalerita del SiC mstrada en la figura 3(b)

Microsestructura de las cerámicas

Las cerámicas cristalinas forman microestructuras policrsitalinas muy parecidas a las de los metales fig 16.7 Cada grano es un cristal mas o menos perfecto y se encuentra con sus vecinos en los bordes de grano. La estructura de los bordes de grano cerámicos es obviamente mas complicada que la de los metales: lo iones con el mismo signo deben evitarse y estr tan lejos como sea posible y los requerimientos de valencia tambn se deben cumplir en el borde de grano de la misma manera que ocurre dentro del grano. Pero nada de esto es visible en la microestructura que para una cerámica densa parece la de un metal

Muchas cerámicas no son completamente densas. Porosidades como el 20% son una característica habitual de la microestructura figura 16.7: Los poros debilitamn el material auque si están bien rodeados, la concentración de tensiones que inducen es mas pequeña.

Glosario

Macroestructura: Aspecto macroscópico de la estructura, es decir visible a simple vista. Se refiere, por tanto, a la forma, tamaño y demás características observables que pueden afectar a ciertas características del material. Propiedades : Respuestas a estímulos específicos ejercidos sobre el material.

Sinterización: Es el nombre general para el proceso de densificación de un material policristalino, con o sin presencia de fase líquida para ayudar al transporte de materia. Policristalino : Material sólido constituido por más de un cristal o grano. Monocristalino : Material constituido por un solo cristal. Densificación : Procesado térmico mediante el cual los granos que constituyen el material crecen formándose uniones entre ellos lo que produce un efecto de aproximación aumentando la densidad del material, pudiendo esta aproximarse a la densidad cristalina teórica. Crecimiento de grano : Incremento del tamaño medio de grano de un material Límite de grano : Intercara que separa dos granos vecinos con distintas orientaciones cristalográficas

Estructura atómica: Se refiere a la estructura a escala atómica del material. Es decir el tipo de átomos, la naturaleza de su enlace y el modo en que los átomos están dispuestos unos respecto de otros. La estructura atómica determina principalmente las propiedades térmicas, eléctricas, magnéticas, ópticas y químicas

Estructura cristalina: Modo en que los átomos o iones están ordenados en el espacio en los materiales cristalinos. Se define en términos de la geometría de la celdilla unidad y de la posición de los átomos dentro de la celdilla. Estructura vítrea o amorfa : Falta de ordenación de los átomos o iones, es decir que tiene una estructura no cristalina.

Microestructura: Parte de la estructura que puede ser vista mediante un microscopio. Se refiere a las características de grandes grupos de átomos enlazados entre si constituyendo lo que se denomina una fase, es decir al tamaño, forma, distribución relativa y contenido relativo de la diferentes fases cristalinas y/o vítreas que constituyen el material. Aunque la microestructura afecta a las propiedades dependientes del nivel atómico sobretodo determina las propiedades mecánicas.